ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ

ВЭС, работающие параллельно с системами соизмеримой и несоизмеримой мощности

Введение ветроэлектростанций в баланс мощности или энергии энергетической системы дает, естественно, ощутимый энергетический эффект в том случае, если суммарная мдщность ветроэлектростанции будет состав­лять определенную относительно большую величину. Наращивание такой суммарной мощности ветроэлектро­станции за счет отдельных агрегатов приводит к обра­зованию многоагрегатньих ветроэлектростанций, на ко­торых отдельные одноагрегатные ветроэлектростанции

Будут территориально достаточно удалены друг от друга. Для удешевления и упрощения эксплуатации та/ кие ветроэлектростанции должны быть полностью авто­матизированы и допускать возможность управления ими на расстоянии.

Характерной особенностью кинематической схемы ветроэлектростанции с синхронным генератором^ рабо­тающей в системе соизмеримой и несоизмеримой мощно­сти, является наличие в ее кинематической схеме устрой­ства для ограничения мощности со стороньи ветроколеса.

Различные конструкции ветродвигателей, а также различные возможные принципы работы их регулиро­вания хотя и приводят к нескольким вариантам кинема­тических и электрических схем ветроэлектростанций, но позволяют свести необходимое основное оборудование ветроэлектрической станции для общего случая к сле­дующему: а) ветродвигатель с регулятором скорости; б) муфта свободного хода; в) ограничитель мощности; г) синхронный генератор; д) элементы первичной и вто­ричной электрических схем.

Электрические схемы первичных и вторичных цепей ветроэлектростанции с электромагнитной муфтой сколь­жения, работающей на более мощную сеть, показаны на рис. 4-20. Схема приводится в качестве примера, по­казывающего возможность автоматизации ветроэлек­тростанции на основе широко используемой на практике электрической аппаратуры с использованием перемен­ного оперативного тока. Схема предусматривает нали­чие сборных шин генераторного напряжения. В случае перехода на схему блок генератор—трансформатор схема вторичных цепей в основе своей остается прежней и добавляются соответствующие реле защиты трансформатора рзт

Положение контактов на схеме показано дЛя усло­вий, когда генератор ветроэлектростанции отключен от сети, а ветроагрегат остановлен. Включение схемьи про­изводится от руки кнопкой или дистанционно при помо­щи контактов ДВ, находящихся в цепи катушки реле 1РП. Промежуточное реле 1РП срабатывает и своими пятью контактами включает следующие цепи:

1) через контакты 1РП-1 цепь собственной катушки, обеспечивая ее питание оперативным током после раз­мыкания контактов ДВ;

2) через контакты 1РП-2 цепь катушки магнитного нускателя 1МП, включающего двигатель механизма пуска ветродвигателя;

3) через контакты 1РП-3 обмотку индукционноЛ) реле частоты 1ИРЧ к напряжению сети АсСс;

4) через контакты 1РП-4 обмотку индукционного реле частоты 2ИРЧ к остаточному напряжению гене­ратора АгСг;

5) через контакты 1РП-5 цепь катушки магнитного

Пускателя, включающего устройство, подающее напря­жение постоянного тока на обмотку возбуждения элек­тромагнитной муфты скольжения. %

Будучи включенным с помощью магнитного пуска­теля 1МП, механизм пуска ветродвигателя обеспечивает возможность начала вращения ветроколеса под дей­ствием ветра. В цепи катушки 1МП установлен нор­мально замкнутый контакт ЗМП-1, размыкающий цепь питания 1МП и прекращающий действие механизма пуска ветродвигателя, если вслед за командой «пуск» непосредственно последует команда «останов», выпол­няемая путем замыкания контактов дистанционного от­ключения ДО, находящихся в цепи питания промежу­точного реле дистанционного отключения 7РП.

Магнитный пускатель 1МП после окончания действия механизма пуска ветродвигателя отключается от сети посредством контактов конечного выключателя 1КВ-1, вмонтированных в механизм пуска.

В результате действия механизма пуска ветродвига­тель разворачивается и достигает нормальной скорости вращения, при которой вступает в действие регулятор, скорости, ограничивая скорость вращения ветроколеса. Вместе с ветроколесом вращается ведущая часть элек­тромагнитной муфты скольжения (индуктор), увлекая за собой ведомую часть, соединенную с генератором.

В процессе разворота ветроколеса и генератора и при самосинхронизации электромагнитная муфта сколь­жения работает в режиме недовозбуждения. Это обес­печивается путем введения последовательно с обмоткой возбуждения электромагнитной муфты скольжения до­бавочного сопротивления ДС ЭМС, которое гасит часть напряжения, подаваемого от источника постоянного тока. В связи с этим генератор разворачивается под действи­ем небольшого момента с плавным подходом к синхрон­ной скорости. Когда разность частот сети и генератора станет равна уставке реле ИРЧ, последнее срабатывает, и замыкает цепь реле 2РП.

Реле 2РП срабатывает и контактами 2РП-1 шунти­рует кратковременно замыкающийся контакт реле ИРЧ.

Вторыми своими контактами 2РП-2 реле 2РП замы­кает цепь обмотки реле ЗРП. После срабатывания реле ЗРП размыкает своими двумя парами контактов ЗРП-1 и ЗРП-2 депи обмоток 1ИРЧ и 2ИРЧ, предотвращая по­падание полного напряжения на обмотку 2ИРЧ в мо­мент включения генератора выключателем мощно­сти ВМ в сеть. Двумя другими парами контактов ЗРП-З и ЗРП-4 замыкаются цепи включения выключа­теля мощности и одновременно автомата гашения поля' генератора АГП. Последний обеспечивает подачу воз­буждения генератору путем закорачивания своими кон­тактами АГП-2 сопротивления в цепи обмотки возбуж­дения возбудителя генератора. В цепь обмотки автома­та гашения поля генератора АГП введены нормально разомкнутые контакты выключателя ВМ-3, предотвра­щающие возможность срабатывания АГП при выклю­ченном выключателе генератора. Такая блокировка по­зволяет подавать возбуждение генератору при самосин­хронизации только после включения его в сеть.

Блок-контакты выключателя мощности ВМ-1 и ВМ-2 . после его включения разрываются, благодаря чему обесточиваются обмотки промежуточных реле 1РП и 2РП. Этим обеспечиваются отсутствие постоянного обте­кания оперативным током обмоток реле и подготовка схемы к повторной самосинхронизации.

Следующей операцией после осуществления само­синхронизации является набор агрегатом мощности. При использовании на ветроэлектрической станции электромагнитной муфты скольжения автоматизация загрузки станции осуществляется путем автоматиче­ской подачи полного напряжения на зажимы обмотки возбуждения электромагнитной муфты скольжения пос­ле включения генератора в сеть. Подача сигнала о за­корачивании реостата гашения поля электромагнитной муфты осуществляется пятой парой Контактов реле ЗРП-5, находящихся в цепи реле 4РП, одновременно с подачей сигнала о включении выключателя ВМ. По­стоянная времени нарастания тока возбуждения элек­тромагнитной муфты близка по величине ко времени протекания процесса самосинхронизации, поэтому для предотвращения ухудшений условий самосинхрониза­ции, связанных с появлением избыточного механического момента на валу генератора, подача напряжения на об­мотку возбуждения электромагнитной муфты скольжения должна производиться после втягивания генератора в синхронизм, что в схеме достигается использованием реле времени 1РВ. В цепь обмотки этого реле введены блок-контакты ВМ4 выключателя, допускающие вы­ключение гашения поля электромагнитной муфты толь­ко после включения генератора в сеть.

Для защиты генератора от сверхтоков, обусловлен­ных короткими замыканиями, применены максимально токовые реле РТ с независимой характеристикой и реле времени 2РВ. Реле защиты действует через общее вы­ходное промежуточное реле защиты 6РП, которое обес­печивает выполнение следующих операций: отключение генератора от сети (контакты 6РП-6 в цепи отключения выключателя), отключение автомата гашения поля ге­нератора (контакты 6РП-1), отключение питания об­мотки возбуждения электромагнитной муфты (контак­ты 6РП-2 в цепи 2МП).

После отключения выключателя и останова ветро­двигателя разрываются блок-контакты выключателя ВМ5 и контакты конечного выключателя механизма останова ветродвигателя 2КВ-1, обесточивая выходное реле защиты 6.РП. Сигнальное реле ЗРУ, включенное последовательно с реле 6РП, действует одновременно с ним. Размыкающиеся контакты этого реле ЗРУ-1, включенные в цепь обмотки 1РП, не дают возможности включить схему пуска станции, пока вручную не будут возвращены на место повернувшиеся флажок и кон­тактная система этого реле. Регулятор напряжения, ис­пользуемый на ветроэлектрической станции, должен иметь устройство токовой стабилизации, предотвращаю­щее при регулировании возбуждения перегрузку гене­раторов реактивными токами. Одновременно регулятор напряжения должен обеспечить максимальное (потолоч­ное) возбуждение при кратковременных аварийных ре­жимах, сопровождающихся снижением напряжения. Если автоматический регулятор напряжения не может обеспечить потолочное возбуждение, то в схему автома­тики ветроэлектрической станции должно быть введено релейное устройство форсировки возбуждения по типу, описанному выше при изложении электрической схемы ветроэлектрической станции с резервным неветровым двигателем равной мощности.

Описанная выше схема автоматики в части пуска ветродвигателя и набора агрегатам мощности предпо­лагала наличие в качестве регулятора момента ветродви­гателя электромагнитную муфту скольжения. В случае применения на ветроэлектростанциях ветродвигателей с другими типами регуляторов числа оборотов 'и момента вращения или в целом имеющих другие конструктив­ные схемы, естественно, отдельные узлы схемы автома­тики изменятся в зависимости от характера техноло­гических операций, связанных с пуском ветродвигателя и набором агрегатом мощности, а также в связи с появ­лением необходимости контроля различных неэлектри­ческих величин в отдельных узлах ветроагрегата.