Регулювання напруги в електроенергетичній системі асинхронізованими турбогенераторами електричних станцій та оптимізація вибору їх кількості

Abstract

The study examines the ion of the number of asynchronized turbo generators (ASTGs) required for installation at power plants during construction or reconstruction to compensate for excess reactive power exceeding the regulatory capabilities of synchronous turbo generators (STGs) to ensure the specified voltage levels. Compared with STGs, ASTGs have significantly superior regulatory capabilities under reactive power consumption modes. They are capable of maintaining specified voltage levels at the power system (PS) buses under minimum load conditions of the electric power system (EPS). At the same time, ASTGs are more complex in design than STGs and, consequently, more expensive. Therefore, it is not advisable to install only ASTGs in power systems. Their quantity must ensure the consumption of excess reactive power in the network and maintain the specified voltage levels at the distribution devices (DD) of the thermal power plants (TPP) in all operating modes. The input data for the calculations are the power profiles of the PS during the winter peak and summer minimum load periods as well as the manufacturer's diagrams of permissible operating conditions for various generator types. The developed methodology provides a detailed description of the procedure for determining the minimum number of ASTGs required for installation in power systems experiencing operating conditions with excess reactive power. The magnitude of the expected maximum of uncompensated excess of the reactive power at the PS buses and the regulatory capabilities of STG and ASTG in reactive power consumption modes are the key factors. An example of the calculation of the optimal number of ASTGs of the ASTG-200 type for installation in a power system with a rated capacity of 1400 MW and power units with a nominal capacity of 200 MW is provided. Based on the calculation results, it is advisable to install 3 turbo generators of the ASTG-200 type and 4 turbo generators of the TGV-200M type in the designed power system to maintain the specified voltage levels in all operating modes.

Розглянуто вибір кількості асинхронізованих турбогенераторів (АСТГ), необхідних для встановлення на електростанціях (ЕС) під час їх будівництва чи реконструкції для компенсації надлишків реактивної потужності, що перевищують регулювальні можливості синхронних турбогенераторів (СТГ), з метою забезпечення заданих рівнів напруги. АСТГ мають значно більші регулювальні можливості в режимах споживання реактивної потужності у порівнянні з СТГ та здатні забезпечити задані рівні напруги на шинах ЕС в режимах мінімальних навантажень електроенергетичної системи (ЕЕС). Водночас АСТГ є конструктивно складнішими за СТГ і, як наслідок, дорожчими. У зв’язку з цим з економічної точки не доцільно встановлювати на ЕС виключно АСТГ. Їх кількість повинна забезпечувати споживання надлишків реактивної потужності в мережі і забезпечення заданого рівня напруг на розподільних пристроях (РП) ТЕС у всіх режимах. Вихідними даними для розрахунків є графіки потужності ЕС в періоди зимового максимуму і літнього мінімуму навантажень а також заводські діаграми допустимих режимів роботи різних типів генераторів. Розроблена методика детально описує порядок визначення мінімальної кількості АСТГ для встановлення на ЕС, на яких існують режими роботи з надлишками реактивної потужності. Визначальними чинниками, які впливають на кількість АСТГ, є величина очікуваного максимального нескомпенсованого надлишку реактивної потужності на шинах ЕС та регулювальні можливості СТГ і АСТГ в режимах споживання реактивної потужності. Подано приклад розрахунку оптимальної кількості АСТГ типу АСТГ-200 для встановлення на ЕС встановленою потужністю 1400 МВт з енергоблоками номінальною потужністю 200 МВт. За результатами розрахунку на проєктованій ЕС доцільно встановити 3 турбогенератори типу АСТГ-200 та 4 турбогенератори ТГВ-200М для забезпечення заданих рівнів напруг у всіх режимах роботи станції.