Системы возбуждения синхронных генераторов

Требования, предъявляемые к системам возбуждения:

1. Обеспечить надежное питание обмоток возбуждения генератора в нормальных и аварийных режимах.

2. Производить регулирование напряжения возбуждения в заданных пределах .

3. Обеспечивать быстродействующее автоматическое регулирование возбуждения (АВР) с высоким и кратностями форсировки в аварийных режимах.

4. Осуществлять быстрое развозбуждение.

5. В случае необходимости производить гашение магнитного поля в аварийных режимах.

В зависимости от источника энергии, используемого для возбуждения генераторов все системы возбуждения делятся на 2 группы:

1. Независимого возбуждения

2. Зависимого самовозбуждения (самовозбуждение)

Недостатки системы возбуждения с генераторами постоянного тока:

1. Сравнительно невысокая скорость нарастания возбуждения

2. Определяются недостатками самого возбуждения

3. Снижение надежности работы генератора постоянного тока из-за вибрации и тяжелых условий коммутации.

Достоинства схем независимого возбуждения:

1. Возбуждение генератора не зависит от режима работы сети энергосистемы.

2. Надежность

Недостатки системы самовозбуждения:

1. Ниже надежность, т.к. работа возбуждения зависит от режима работы сети энергосистемы.

2. Короткие замыкания в сети сопровождаются пониженным напряжением и нарушают нормальную работу систем возбуждения.

3. Данная система не может работать на резервном возбуждении

Лекция 9

Автоматическое гашение генератора поля агп.

Гашение поля – процесс быстрого уменьшения магнитного потока возбуждения генератора до величины, близкой к нулю.

При этом уменьшается ЭДС генератора. При внезапном отключении генератора или синхронного компенсатора необходимо быстро уменьшить магнитный поток, что приведет к уменьшению ЭДС генератора. Чем быстрее будет погашено магнитное поле, тем меньше последствия короткого замыкания в генераторе.

В зависимости от мощности генератора и особенностей его системы возбуждения, используются 3 способа для гашения магнитного поля:

1. Замыкание обмотки ротора на активное сопротивление.

2. Включение в цепь ротора дугогасительной решетки гасительного автомата.

3. Противовключение возбудителя.

Требования, предъявляемые к АГП:

1. Время гашения должно быть по возможности меньше.

2. При действии АГП напряжение на обмотке возбуждения не должно превышать допустимых значений. АГП используется для генераторов мощностью до 300 МВт на номинальные токи до 6000 А.

3. Время гашения поля – 0,5-1 с.

В цепях возбуждения более мощных генераторов из-за чрезмерного возрастания размеров дугогасительных решеток применяется двухполюсная схема включения АГП.

Гашение поля противовключением возбудителя применяется для генераторов с тиристорным возбуждением. При этом тиристоры переводятся в инверторный режим. Напряжение на них меняет свой знак, что вызывает быстрый спад тока в обмотке ротора генератора до 0.

Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ)

Согласно правилам технической эксплуатации все генераторы, независимо от мощности и напряжения, должны иметь устройства форсировки возбуждения, а генераторы мощностью 3000 МВт и выше должны быть также оснащены автоматическим регулятором возбуждения (АРВ).

При резкой посадке напряжения, что происходит при неудаленном КЗ, АРВ позволяет сохранить уровень напряжения в обмотке статора генератора в допустимых пределах.

Простейшим автоматическим устройством, предназначенным для быстрого увеличения возбуждения генератора в аварийном режиме, является релейная форсировка возбуждения. Принцип действия форсировки состоит в том, что при значительном снижении напряжения на зажимах генератора (обычно ниже 80% от номинального), реле минимального напряжения замыкает свои контакты и приводит в действие контактор форсировки, который, срабатывая, закорачивает сопротивление шунтового реостата в цепи возбудителя.

В результате ток возбуждения быстро возрастает до максимального значения и возбуждение генератора достигает предельного значения. Широко распространенными АРВ являются устройства компаундирования в сочетании с корректором напряжения.

Включение генераторов на параллельную работу с сетью. Точная синхронизация.

Лекция 10

На современных электростанциях, как правило, устанавливается несколько генераторов, работающих параллельно с сетью. Для включения синхронных генераторов на параллельную работу с сетью необходимо выполнить ряд технических мероприятий, которые позволили бы производить включение наилучшим образом (отсутствие толчков тока статора и толчков ротора).

Процесс включения генераторов на параллельную работу называется синхронизацией.

Существует 2 вида синхронизации:

1. Точная

2. Грубая (самосинхронизация)

В случае точной синхронизации необходимо добиться выполнения следующих условий:

1. ЭДС включаемого генератора должна быть равна напряжению работающих генераторов (напряжению на шинах).

2. Частота включаемого генератора должна быть равно частоте работающих генераторов (частоте сети)

3. Порядок чередования фаз у включаемого и работающего генераторов должен быть одинаков (порядок чередования фаз проверяется после ремонтов генераторов и цепей), связанных с выдачей электроэнергии в систему. Для определения порядка чередования фаз используется фазоуказатель.

4. Включение на параллельную работу синхронного генератора должно производиться только в момент, когда ЭДС биения = 0.

Для контроля выполнения этих условий используется колонка синхронизации, которая состоит из 2х вольтметров, 2х частотомеров и синхроноскопа.

Синхроноскопы бывают:

- стрелочные

- ламповые

В стрелочных синхроноскопах по направлению вращения стрелки синхроноскопа можно определить, с какой частотой (большей или меньшей по отношению к синхронной) вращается ротор подключаемого генератора, а по скорости вращения стрелки – разность скоростей.

Если синхроноскоп ламповый, то о разности частот генераторов в сети можно судить по частоте погасания ламп.

Ламповые синхроноскопы могут быть выполнены по 2м схемам включения:

- схема на погасание ламп

- схема на вращение света

(рис 10.1)

Колонка синхронизации

(рис 10.2)

Векторная диаграмма, иллюстрирующая процесс синхронизации

(рис 10.3)

∆E – ЭДС биения, определяется как геометрическая разность ЭДС сети и генератора.

Недостатки точной синхронизации:

1. Сложность и длительность процесса синхронизации, особенно при аварийных режимах, когда при качаниях в энергосистеме трудно выровнять частоты.

2. Наиболее неблагоприятный момент времени, если включить генератор на параллельную работу с сетью (угол между векторами 180^о, ∆E равняется удвоенному значению ЭДС генератора) – бросок тока при включении превысит двукратное значение тока металлического КЗ на выводах генератора.

Достоинства точной синхронизации.

- При выполнении всех условий, бросок тока в момент включения на параллельную работу будет небольшим и не превысит номинального значения тока обмотки статора генератора. Следовательно, точная синхронизация не вызовет переходные процессы (качания в энергосистеме) и не приведет к повышенному износу электрогенератора.