Введение

Курс «Автоматика нормальных режимов» является составной частью учебной дисциплины «Автоматика электрических станций и электроэнергетических систем» и предназначен для студентов, специальности «Электрические станции, сети и системы, проходящих спецподготовку по направлению «Релейная защита и автоматика».

Курс включает в себя изучение функций автоматики технологического управления нормальными режимами электрических станций и энергосистем:

- изменение состояния гидроагрегатов,

- синхронизация генераторов и частей энергосистемы,

- управление высоковольтными выключателями,

- автоматика возбуждения генераторов,

- автоматическое поддержание напряжения на шинах электростанций,

- групповое регулирование напряжения и реактивной мощности электростанции и

энергосистемы.

Раздел 1. Автоматика управления изменением состояния гидроагрегата

1. Автоматика пуска и останова энергоагрегатов

Автоматический пуск и останов электроэнергетических агрегатов: гидроагрегатов и турбоагрегатов, входит в технологический процесс производства, передачи и распределения электроэнергии.

При этом пуск и останов турбоагрегата требует координации управления всеми узлами энергоблока: топливным, парогенераторным, паровой турбиной и электрическим узлом. Автоматика пуска и останова турбоагрегата включает в себя управление как электрическим, так и тепломеханическим оборудованием агрегата, и в данном курсе не рассматривается.

Автоматическое управление изменением состояния гидроагрегатов включает в себя:

- пуск агрегата,

- перевод гидроагрегата в режим синхронного компенсатора и обратно,

- нормальный и аварийный останов гидроагрегата.

Схема автоматического управления изменением состояния гидроагрегатов определяется типом самого гидроагрегата и его вспомогательного оборудования.

2. Автоматика пуска и останова гидроагрегата

Схема автоматики управления состоянием гидроагрегата рассматривается для гидроагрегата вертикального размещения, осевого типа. Агрегат имеет регулятор скорости гидротурбины и ограничитель открытия направляющего аппарата гидромеханического типа. Механическими устройствами управляется система смазки подпятника и подшипников генератора и турбины. Их действие учитывается электрической схемой управления пуском и остановом гидроагрегата.

Рис. 1.1.1 Упрощенная схема гидроагрегата вертикального типа.

На приведенной упрощенной схеме показаны сам гидроагрегат и элементы его вспомогательного оборудования:

- система принудительного торможения агрегата (тормозные колодки, воздуховод и тормозной диск),

- устройства управления системой впуска воды в камеру рабочего колеса турбины (кольцо и лопатки направляющего аппарата),

- подпятник и подшипники и их охладители (цифрами обозначены: 1 – подпятник, 2 и 3 – подшипники генератора, 4 - подшипник турбины).

1.2.1. Вспомогательные устройства гидроагрегата

Гидроагрегат представляет собой техническое сложное устройство, для пуска и останова, а также работы в нормальном режиме которого требуются вспомогательные устройства и механизмы. Сами операции пуска и останова представляют собой строгую последовательность операций со вспомогательными устройствами и самим гидроагрегатом, в результате которых агрегат переводится из одного состояния в другое.

К вспомогательным устройствам рассматриваемого гидроагрегата относятся:

1. Маслонапорная установка (МНУ) вместе с системой подготовки масла, служит для подготовки масла – рабочего тела гидроприводов систем регулирования гидротурбины и управления аварийным затвором агрегата. Подготовленное к работе масло должно быть хорошо очищено и находиться под давлением не менее 25 ати. Масло в системе регулирования используется по замкнутому циклу, после отработки оно собирается в сливной бак, очищается, и маслонасосами снова закачивается в напорный котел МНУ.

Система подготовки масла имеет свою схему управления двигателями маслонасосов, автоматику поддержания требуемых параметров масла и схему сигнализации.

2. Устройства, обеспечивающие смазку и охлаждение подпятника и подшипников агрегата.

Масло в систему смазки подпятника и подшипников механическим способом подается одновременно с пуском агрегата. Для охлаждения масла смазки подпятника и подшипников, а также для охлаждения обмоток статора и ротора генератора используется вода из системы технического водоснабжения ГЭС. Воду на охлаждение подают при пуске агрегата и закрывают после его полной остановки.

В ходе нормальной эксплуатации ведется постоянный контроль температуры подшипников и подпятников и наличие воды для охлаждения.

3. Устройство принудительного торможения

Принудительное торможение ускоряет процесс торможения и сохраняет неповрежденым подпятник в ходе остановки агрегата за счет быстрого прохождения зоны полусухого трения.

Принудительное торможение выполняют тормозные колодки, прижатые к нижнему тормозному ободу ротора с помощью воздушных или масляных сервоприводов.

Запуск принудительного торможения осуществляется соленоидом, который открывает клапан воздушной (или масляной) системы торможения при снижении скорости гидроагрегата до 40÷25% номинальной.

4. Устройство, контролирующее число оборотов

Д ля контроля числа оборотов генератор имеет вспомогательный (регуляторный) генератор (тахогенератор). Это трехфазный генератор, размещенный на одном валу с главным генератором, и имеющий постоянное напряжение возбуждения.

Его напряжение выхода U_вых., пропорциональное числу оборотов генератора , используется в качестве датчика частоты генератора.

5. Блок-контакты направляющего аппарата, повторяющие степень его открытия.

С направляющим аппаратом связан рычаг, повторяющий положение кольца направляющего аппарата. На рычаге закреплены контакты, которые замыкаются в определенных положениях аппарата.

Положение направляющего аппарата определяет степень открытия водовода и, следовательно, частоту и нагрузку турбины.

6. Ограничитель открытия.

Особенностью системы регулирования гидроагрегата является обязательное наличие ограничителя открытия, который ограничивает ход регулирующих устройств. На стоящем гидроагрегате ограничитель стоит в положении «0». В работе он отводится до предела открытия, при котором P_генер. = P_ном.

Именно ограничитель открытия управляет процессом пуска и останова гидроагрегата. На рассматриваемом агрегате перемещение ограничителя производится гидромеханическим приводом, который запускается при пуске агрегата соленоидом пуска – СК_вкл,, а при останове – соленоидом останова СК_откл.

7. Устройство контроля среза разрывных устройств

Устройство представляет собой защиту от среза разрывных устройств, а именно схему, датчик которой выявляет излом разрывного болта одной из лопаток направляющего аппарата, отчего лопатка стала неуправляемой, и полный останов агрегата невозможен. При срабатывании устройства схема защиты агрегата изменяет выходное воздействие автоматики останова агрегата.