10.Системы возбуждения со статическими выпрямителями

Э ти системы являются быстро­действующими. На рис. 19-19 пока­зана одна из таких систем—-ста­тическая тиристорная система самовозбуждения. В последней ис­пользованы управляемые полупро­водниковые (кремниевые) вентили— тиристоры, на которые подается на­пряжение от статора генератора через специальный выпрямительный трансформатор ВТ, подключенный к выводам обмотки статора, и по­следовательный трансформатор ПТ, первичная обмотка которого вклю­чена последовательно в цепь статора со стороны нулевых выводов гене­ратора. Применяются также схемы только с выпрямительным транс­форматором. Выпрямительная уста­новка состоит из двух групп венти­лей: рабочей группы ВР, которая обеспечивает основное возбуждение в нормальном режиме, и форспро-вочной группы ВФ, которая обес­печивает возбуждение синхронной машины при форсировке. Рабочие вентили подключены к низковольт­ной части обмотки выпрямительно­го трансформатора, а форсиро-вочные— через последовательный трансформатор — к высоковольт­ной части обмотки выпрямительного трансформатора. Управление тири­сторами осуществляется от систем управления СУВР и СУВФ через трансформаторы собственных нужд ТСНР и ТСНФ. Начальное возбу­ждение генератор получает от ре­зервного возбудителя.

Достоинством схемы только с выпрямительным трансформатором является ее простота. Однако при к. з. вблизи генератора напряжение на его выводах снижается, что при­водит к снижению напряжения на вентилях. Последовательный транс­форматор обеспечивает более на­дежное возбуждение при близких к. з. Наличие только статических элементов обусловливает высокую надежность систем самовозбужде­ния. Система без последовательного трансформатора применяется для возбуждения турбогенераторов мощ­ностью до 200 МВт и гидрогене­раторов мощностью до 300 МВт включительно; система с выпрями­тельным и последовательным транс­форматорами — для турбогенерато­ров мощностью 300 — 800 МВт и гидрогенераторов до 400 МВт.

11. Включение синхронных генераторов и компенсаторов на параллельную работу

Включение синхронных машин в сеть на параллельную работу производят либо способом точной син­хронизации, либо способом грубой синхронизации, который для гене­раторов обычно называют способом самосинхронизации, а для син­хронных компенсаторов и двигате­лей асинхронным пуском. Иногда применяют и несинхронное вклю­чение генераторов.

Способ точной синхронизации

Этот способ используют при включении в сеть синхронных гене­раторов. Он состоит в том, что ге­нератор сначала разворачивают турбиной до частоты вращения, близкой к синхронной, а затем воз­буждают и при определенных усло­виях включают в сеть. Условиями, необходимыми для включения ма­шины, являются: 1) равенство на­пряжений включаемого генератора и работающего генератора или сети; 2) совпадение фаз этих напряже­ний; 3) равенство частот включае­мого генератора и работающего ге­нератора или сети. Первое условие обеспечивается путем регулирова­ния тока возбуждения машины, а для выполнения второго и третьего условий необходимо изменение вра­щающего момента на ее валу, что достигается изменением количества пара или воды, пропускаемых че­рез турбину.

Выполнение условий точной син­хронизации можно осуществить вручную или автоматически. При точной ручной синхронизации напряжения и ча­стоты контролируют по установлен­ным на щите управления двум вольтметрам и двум частотомерам, а сдвиг по фазе напряжений — посинхроноскопу; последний позволя­ет не только уловить момент совпа­дения фаз напряжений, но также определить, вращается ли включа­емый генератор быстрее или мед­леннее, чем работающие. Точной ручной синхро­низации свойственны следующие недостатки:

1) сложность процесса включения из-за необходимости подгонки напряжения по модулю и фазе, а также частоты генератора;

2) большая длительность включе­ния— от нескольких минут в нор­мальном режиме до нескольких де­сятков минут при авариях в систе­ме, сопровождающихся изменением частоты и напряжения, когда осо­бенно важно обеспечить быстрое включение генератора в сеть;

3) возможность механических по­вреждений генератора и первичного двигателя при включении агрегата с большим углом опережения.

Способ самосинхронизации

Он исключает необходимость точной подгонки частоты и фазы напряжения включаемой синхрон­ной машины. Последнюю разворачи­вают до частоты вращения, незначи­тельно отличающейся от синхрон­ной (с точностью до нескольких процентов), и невозбужденной включают в сеть. При этом обмотку возбуждения замыкают на раз­рядный резистор, используемый при гашении поля , либо на специально предусмот­ренный для этой цели резистор, либо на якорь возбудителя, чтобы избежать появления в обмотке возбуждения напряжений, опасных для ее изоля­ции. После включения генератора в сеть подают импульс на включение АГП и машина возбуждается.

-В момент включения невозбуж­денной синхронной машины в сеть имеют место бросок тока статора и снижение напряжения в сети. Однако ток и соответствую­щая электродинамическая сила (она пропорциональна квадрату то­ка) меньше, чем при к. з. на выво­дах генератора. Испытания показали, что обмот­ка статора в механическом отноше­нии не реагирует на первый пик тока включения; деформация до­стигает наибольшего значения толь­ко спустя несколько периодов по­сле включения. Учитывая также быстрое затухание свободной сверх­переходной составляющей тока статора, можно при оценке допу­стимости самосинхронизации началь­ное значение периодической состав­ляющей тока I_п,0 и напряжение U на выводах генератора определять по переходному сопротивлению: и U=I_п,оX’_d

Преимуществами метода само­синхронизации являются: значи­тельное упрощение операции вклю­чения, которое позволяет применить несложную систему автоматизации процесса; быстрое включение ма­шины в сеть, что особенно важно при аварии в системе; возможность включения машин во время глубо­ких снижений напряжения и часто­ты сети, имеющих место при ава­риях в системе; отсутствие опас­ности повреждения машины.

В настоящее время для машин мощностью до 3000 кВт включи­тельно самосинхронизация является основным способом включения на параллельную работу.