3.5. Несиметричні режими роботи генераторів
Несиметричний режим, що характеризується нерівністю струмів у фазах обмотки статора генератора, викликається наявністю потужних однофазних навантажень, наприклад однофазних печей, навантажень електротяги, або виникає при обриві дроту лінії електропередачі, а також ошиновки ВРП, при відключенні або невідключенні однієї фази вимикача з пофазним управлінням, при роботі генератора через неповнофазну трансформаторну групу і при несиметричних КЗ.
При несиметричному режимі в струмі статора з'являється складова зворотнії послідовності, яка викликає магнітний потік, що обертається щодо ротора з подвійною кутовою частотою. Цей потік наводить в бочці ротора струми подвійної частоти, що викликають додаткові втрати в елементах ротора і їх нагрів (рисунок 3.3).
Магнітне поле зворотної послідовності викликає також підвищення вібрації.
Еквівалентна глибина проникнення в бочку ротора вихрових струмів з частотою 100 Гц невелика і складає декілька міліметрів в зубцях і близько 10—17 мм в клинах. З цієї причини еквівалентний активний опір ротора струму подвійної частоти значний і додаткові втрати в бочці ротора від несиметрії струму статора можуть досягти великих значень.
Рисунок 3.3. Протікання струмів в роторі при несиметричному навантаженні
Найбільший нагрів зубців і клинів вони викликають в зонах, найближчих до торців ротора, і бандажах. Тому тривала робота з несиметричним навантаженням допустима, якщо різниця струму у фазах не перевищує 10 % номінального струму для турбогенераторів і 20 % для синхронних компенсаторів.
Тривалість дії великих струмів зворотної послідовності повинна бути строго обмежена і залежно від типу генератора визначатися критерієм термічної стійкості ротора I2 t рівним: 30 для генераторів ТВ2; 15 для ТВФ; 8 (в окремих випадках 5) для ТВВ і ТГВ; 40 для гідрогенераторів і синхронних компенсаторів з непрямим охолоджуванням; 20 для гідрогенераторів з безпосереднім охолоджуванням обмотки статора.
Для запобігання пошкодженню генераторів у разі неповнофазних відключень вимикачів блоків, як правило, передбачається пристрій резервування при відмові вимикачів ПРВВ, який діє при відмові будь-якої фази вимикача блоку на відключення суміжних вимикачів секції або всіх вимикачів системи шин, на яку працює блок.
Якщо під час планових зупинок блоків одночасно з відключенням вимикача виконується гасіння поля генератора, то при неповнофазному відключенні вимикача генератор переходить в режим двигуна без збудження із споживанням реактивної потужності з мережі. При цьому струм зворотної послідовності досягає 0,3—0,5 номінального, що вищий уставки ПРВВ, і останній спрацьовує. Щоб уникнути подібних важких наслідків неприпустимо при планових зупинках генераторів відключати АГП зразу ж після відключення вимикача. При збудженні, що забезпечує при XX номінальну напругу, і за відсутності пари в турбіні навіть при неповнофазному відключенні вимикача струм зворотної послідовності буде невеликий і небезпеки для генератора представляти не буде. Тривалість такого режиму визначатиметься роботою турбіни в беспаровому режимі по умові нагріву лопаток і, як правило, не повинна перевищувати 4 хв. За цей час повинна бути подана пара в турбіну.