В статье рассмотрены вопросы создания математических моделей функционирования синхронных генераторов с газовыми турбинами при возникновении переходных электромеханических процессов. Предложены математические модели синхронного генератора, приводимого газовой турбиной, которые предполагается использовать в программном обеспечении, предназначенном для анализа установившихся и переходных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий, в том числе при выходе промышленных электростанций на раздельную с энергосистемой работу.

Переход России к рыночной экономике привел к значительным изменениям в структуре энергохозяйства страны. Так, крупным промышленным предприятиям становится выгодным не покупать электроэнергию из энергосистемы, а осуществлять производство собственной. В связи с этим наметилась тенденция расширения существующих и строительства новых промышленных электростанций. Поскольку строительство ТЭЦ требует значительных затрат, то в заводских системах электроснабжения получают распространение более компактные и менее дорогостоящие электростанции, в частности газотурбинные электроустановки (ГТУ).

Внедрение ГТУ требует анализа влияния синхронных генераторов, приводимых газовыми турбинами, на динамическую устойчивость электромеханических переходных процессов систем электроснабжения промышленных предприятий. С этой целью необходимо осуществить математическое мо- делирование генераторов, входящих в состав ГТУ, с учетом особенностей технологического процесса и действия автоматических регуляторов скорости.

Как известно, динамическая устойчивость переходных процессов синхронных машин определяется изменением угла ротора, который, в свою очередь, зависит от небаланса мощностей на валу ротора и, следовательно, турбины [1].

В переходном процессе, особенно при выходе на раздельную с энергосистемой работу, изменение углов роторов синхронных генераторов, возникающее вследствие небаланса мощностей на валу турбины, приво- дит к изменению скорости вращения вала компрессора.

Изменение скорости влечет за собой изменение производительности компрессора, подающего нагретый воздух под давлением в камеру сгорания, при пренебрежении изменением температуры и давления [2].

Поскольку весовой расход топлива в ГТУ мал по сравнению с расходом воздуха [3], то им также можно пренебречь. В этом случае расход газа турбиной G можно принять приблизительно равным расходу воздуха через компрессор

Современные ГТУ обеспечены регуляторами, которые при отклонении скорости вала от номинальной воздействуют на орган, управляющий подачей топлива в камеру сгорания. При наличии таких регуляторов в уравнении мощность турбины может быть принята равной начальному значению установившегося режима, предшествующего переходному, а мощность регулятора представлена зависимостью мощности турбины от скорости с учетом постоянных времени регулятора. Кроме того, необходимо учесть мощность, обусловленную действием газовых объемов, которая в одновальной установке ухудшает процесс регулирования.

Предложенные математические модели синхронного генератора, приводимого газовой турбиной, предполагается использовать в разработанном авторами программном обеспечении, предназначенном для анализа установившихся и переходных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий, в том числе при выходе промышленных электростанций на раздельную с энергосистемой работу. Данный программный комплекс позволит исследовать влияние синхронных генераторов, приводимых газовыми турбинами, как на динамическую устойчивость систем электроснабжения промышленных предприятий в целом, так и на устойчивость синхронной и асинхронной нагрузки в частности. Кроме того, появится возможность прогнозирования возможных эксплуатационных режимов и разработки соответствующих мероприятий, что повысит надежность электроснабжения потребителей.

1. Методика расчета устойчивости автоматизированных электрических систем [Текст] / Н.Д. Анисимова [и др.]; под ред. В.А. Веникова. – М.: Высшая школа, 1966. – 248 с.

2. Газотурбинные установки. Конструкции и расчет [Текст]: cправочное пособие / Л.В. Арсеньев[и др.]; под ред. Л.В. Арсеньева и В.Г. Тарышкина. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978. – 232 с.

3. Кириллов, И.И. Регулирование паровых и газовых турбин [Текст] / И.И. Кирил- лов. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1952. – 429 с.