Гашение поля генератора - ­­­Электрическая часть электростанций

В соответствии с ПУЭ в цепи возбуждения каждого синхронного генератора и синхронного компенсатора (за исключением малых машин) устанавливаются устройства для быстрого и безопасного развозбуждения — автоматы гашения поля (АГП). Необходимость в быстром гашении поля возникает, например, при внутренних повреждениях в генераторе. В этом случае из-за продолжающегося по инерции выбега отключенной машины в ее внутренних контурах продолжает наводиться э. д. с., которая поддерживает электрическую дугу в месте короткого замыкания и вызывает большие разрушения меди обмотки и стали статора. Простое отключение цепи возбуждения недопустимо, так как при этом из-за малой емкости Св и большой индуктивности LB в обмотке возбуждения генератора возникнут опасные для ее изоляции перенапряжения (1-12) АГП предотвращают эти перенапряжения, переключая обмотку возбуждения на гасительное сопротивление, в котором рассеивается энергия поля (рис. 1-23), или на специальную дугогасительную решетку (рис, 1-24), в которую втягивается дуга с дугогасительных контактов автомата; здесь она быстро гаснет, разбиваясь на несколько коротких дуг. Автоматы гашения поля должны отвечать следующим требованиям: время гашения должно быть возможно малым, а перенапряжения на обмотке возбуждения не должны достигать опасных значений. Под временем гашения поля подразумевают то время, в течение которого э. д. с. генератора уменьшится до значения, достаточного для естественного погасания дуги в месте короткого замыкания (500 В). При этом следует учитывать, что к э. д. с., создаваемой током возбуждения, добавляется еще э. д. с. от остаточного намагничивания стали ротора (примерно 300 В). Таким образом, процесс гашения можно будет считать законченным, когда э. д. с., создаваемая током возбуждения, снизится до 200 В. Перенапряжения на обмотке возбуждения во всяком случае не должны быть выше испытательного напряжения, которое равно 7,5Uвн т. е. составляет в зависимости от номинального напряжения обмотки ротора 1,5—3,5 кВ. Рис. 1-23. Схема гашения поля с гасительным сопротивлением 1 — синхронный генератор; 2 — обмотка возбуждения; 3 — гасительное сопротивление в цепи ротора; 4 — автомат гашения поля главный; 5 — возбудитель; 6 — автомат гашения поля возбудителя; 7  —  гасительное сопротивление в цепи возбудителя Рис. 1-24. Схема гашения поля с дугогасительной решеткой 1 — синхронный генератор; 2 — обмотка возбуждения; 3 — возбудитель; 4 — главные контакты АГП; 5 — дугогасительные контакты АГП; 6 — дуг огаснтелькая решетка

где £/в.иСп —действующее значение испытательного напряжения обмотки ротора турбогенератора частотой 50 Гц. При АГП с гасительным сопротивлением, которое принимается обычно равным 4—5-кратному сопротивлению обмотки возбуждения, процесс гашения протекает по экспоненте (рис. 1-25) с постоянной времени (1-14) Следует отметить, что время гашения поля тгаш в мощных турбогенераторах оказывается значительно большим, чем 3Тгаш, вычисленное при обычных параметрах обмотки возбуждения LB и   Конструктивные элементы ротора — массивная бочка, металлические пазовые клинья, бандажные кольца — образуют демпферный контур со значительной постоянной времени. При переходных режимах затухание наведенных токов ротора будет определяться совместно двумя контурами: возбуждения и демпферным. Скорость гашения поля при этом в большой степени зависит от постоянной времени демпферного контура. После прекращения тока в обмотке возбуждения наведенный в демпферном контуре ток еще не затухает полностью и продолжает поддерживать э. д. с. машины. Рис. 1-25. Изменение тока ротора iB (а), напряжения ив (б) и э. д. с. статора Eat (в) при гашении поля АГП с гасительным сопротивлением

Рис. 1-27. Схема защиты обмотки возбуждения от перенапряжений  после погасания дуги в дугогасительной решетке АГП 1 — обмотка возбуждения синхронного генератора; 2 — защитное сопротивление; 3 — возбудитель; 4 — дугогасительная решетка? 5 — защитный разрядник Рис. 1-26. Изменение тока ротора при гашении поля АГП с дугогасительной решеткой Таким образом, время гашения поля в турбогенераторе будет больше вычисленного по параметрам только обмотки возбуждения и может составить 6—8 с, что нельзя считать допустимым для мощных блочных генераторов. Поэтому в настоящее время автоматы гашения такого типа применяются только для синхронных генераторов небольшой мощности с электромашинными системами возбуждения, а также для гашения поля возбудителей (см. 6 на рис. 1-23). В цепях же возбуждения крупных машин (более 25—50 МВт) устанавливают АГП нового типа с дугогасительными решетками. Сопротивление дуги, возникающей в этой решетке, растет по мере уменьшения тока, что значительно убыстряет процесс гашения поля. Время гашения поля при использовании АГП этого типа составляет всего 0,5—1,0 с (ОА на рис. 1-26). При независимом вентильном возбуждении гашение поля эффективно осуществляется переводом выпрямителя в инверторный режим. Напряжение на вентилях при этом меняет знак, и ток в обмотке возбуждения очень быстро спадает до нуля. Рекомендуется переводить в инверторный режим форсировочную группу вентилей, так как более высокое напряжение этой группы позволяет быстрей погасить поле. При вентильном самовозбуждении, а также при высокочастотном возбуждении гашение поля переводом выпрямителей в инверторный режим осуществить не удается, так как встречная э. д. с. инвертора в этой схеме падает с напряжением статора. Поэтому в таких случаях необходимо использовать АГП с дугогасительной решеткой. В цепях возбуждения крупных генераторов (мощностью более 50—100 МВт) из-за чрезмерного возрастания размеров дугогасительной решетки применяется двухполюсная схема АГП, при которой в каждый полюс цепи возбуждения включается отдельный АГП. На гидрогенераторах с электромашинной системой возбуждения используется также отключение только АГП возбудителя, а не генератора, обмотка возбуждения которого остается включенной на якорь возбудителя. В цепи ротора турбогенераторов мощностью 150 МВт и выше для защиты их от пробоя перенапряжением, возникающим после погасания дуги в решетке АГП, устанавливаются защитные разрядники, отрегулированные на напряжение срабатывания 1,7 кВ (действующее значение) (рис. 1-27).