Электрооборудование и силовое оборудование. Пособие. УТЦ. Балаковская АЭС

4

На ТГ АЭС применяется бесщеточная система возбуждения. Возбудителем в бесщеточной системе является машина переменного тока, расположенная на одном валу с ТГ, в которой обмотка возбуждения неподвижна, а обмотка якоря, в которой наводится ЭДС и выпрямитель вращаются. Выпрямленный ток по центральному отверстию валопровода подается в обмотку возбуждения ТГ. Регулирование возбуждения осуществляется путем воздействия на ток возбуждения возбудителя.

Возбудитель

Возбудитель типа БВД-1500УЗ предназначен для питания выпрямленным током обмотки возбуждения ТГ, представляет собой синхронный генератор обращенного исполнения с конструктивно выполненным на одном валу с ним вращающимся выпрямителем.

Двенадцатиполюсная магнитная система возбудителя при скорости вращения 1500 об/мин выдает переменное напряжение с частотой 150 Гц. Выпрямитель состоит из двух трехфазных диодных мостов, питающихся от двух отдельных соединенных в звезду трехфазных обмоток якоря возбудителя.

Каждая фаза каждой из двух обмоток якоря возбудителя распараллелена на шесть ветвей. Тридцать шесть токоведущих шпилек (излучателей) соединяют выводы фаз обмоток с анодной (положительной) и катодной (отрицательной) группой вентилей мостов, размещенных соответственно на анодном и катодном вентильных колесах вращающегося выпрямителя.

6

напряжения только по одному параметру - величине отклонения напряжения статора ТГ от уставки. ПДУ является резервным регулятором возбуждения и имеет низкий коэффициент регулирования (в 5 раз меньший по сравнению с АРВ). Тем самым достигается стабильность (отсутствие качаний) регулирования напряжения, но снижается быстродействие регулирования и ухудшается динамическая устойчивость генератора. Длительная работа ТГ на ПДУ не допускается.

При работе на ПДУ диапазон изменения уставки напряжения ТГ на ХХ составляет от 80% до 110% от номинального значения.

Время возбуждения ТГ на ПДУ, считая от подачи импульса команды включения возбуждения до достижения уставки ПДУ составляет примерно 5-6 сек. Максимальная величина тока ротора при работе на ПДУ ограничена значением 1,6 Iрот.ном, а максимальная величина напряжения ротора - 1,6 Uрот.ном. В системе управления ТГ-1,2,3,4 имеется панель слежения, которая позволяет автоматически поддерживать уставку ПДУ, эквивалентную уставке АРВ. Система СУТ управляет тиристорным преобразователем в соответствии с сигналами АРВ (ПДУ) и командами релейной схемы управления возбуждением. При снижении напряжения питания СУТ (сеть 380 в) ниже 80% номинального, а также в режимах начального возбуждения и при гашении поля ТГ питание СУТ переводится автоматически с рабочего блока питания на резервный (БПИ) от сети постоянного тока.

Возбуждение автоматически переводится с рабочего тиристорного моста на резервный при следующих неисправностях:

перегорание предохранителя одного из двух параллельных вентилей в плече моста; отключение автомата питания СУТ переменным током;

отключение автомата цепей напряжения СУТ (бл.1¼3); отключение автомата цепей напряжения СУТ при работе генератора на ПДУ(бл.4).

Кроме того, на перевод мостов действуют защиты: от потери возбуждения

от перегрузки ротора током, превышающим двукратный номинальный.

9

Регулятор возбуждения

Регулятор возбуждения сильного действия полупроводниковый типа АРВ-СДП1 входит в состав шкафа АЗ, находящегося на РЩБ. Регулятор совместно с системой возбуждения должен обеспечивать следующие режимы работы синхронной машины:

поддержание действующего значения напряжения с точностью ±1% в заданной точке регулирования в соответствии с заданной уставкой; формирование возбуждения и развозбуждения в пределах определяемых возбудителем;

устойчивую работу на холостом ходу; регулирование и поддержание заданного напряжения ТГ в режимах пуска, включения в сеть и при останове;

ограничение заданного минимального тока возбуждения с точностью ± 5% от номинального за время не более 0,1 сек, а также ограничение перегрузки обмотки возбуждения, в соответствии с заданными характеристиками синхронной машины.

Регулятор имеет устройства, обеспечивающие:

местное и дистанционное изменение уставки напряжения в пределах от 80% до 110% Uном;

автоматическую быстродействующую подгонку уставки напряжения с точностью ±5% при включении машины в сеть и при переводах машины с ручного регулирования на автоматическое;

10

oтключение каналов регулирования возбуждения по изменению ¦ и ее первой производной при:

работе генератора на холостом ходу;

одновременном увеличении Uген. выше 110%Uном. и более 53 Гц;

одновременном увеличении Uген. выше 110%Uном. и увеличении скорости изменения¦ до 1ч2 Гц/сек;

увеличении Uген. выше 125%Uном.

отключение регулятора при возникновении в нем неисправностей.

Использовать слайд ¹ 6а

Состав регулятора:

Кассета регулирования

(верхняя)

Блок питания основной - БП

Блок уставки напряжения - БУН

Блок напряжения - БН

Блок токов - БТ

Блок измерения перегрузки - БИП

Блок ограничения Iрот - БОР

Блок усиления - БУ

Кассета стабилизации

(нижняя)

Источник питания резервный - ИПР

Блок релейного форсированияБФ

Áëîê ÎÌÂ - ÎÌÂ

Блок реактивного тока - БРТ1

Блок частоты и защиты - БЧЗ

Блок подгонки уставки U - ПУН

Блок промежуточных реле - БПР

АРВ реализует следующий закон регулирования напряжения возбуждения.

Uðîò.òã = -Ê1 Uñòàò.òã - Ê2U′ñò.òã - Ê3I′ðîò.òã+Ê4 f+Ê5f′,

ãäå:

Uрот.тг - изменение напряжения на роторе ТГ (от действия АВР); К1 ч К5 - коэффициенты усиления по каналам регулирования;

Uст.тг - отклонение напряжения статора ТГ от уставки;

U′ст.тг - скорость изменения напряжения статора ТГ; I′рот.тг - скорость изменения тока ротора ТГ;

f - изменение частоты напряжения ТГ;

f ′ - скорость изменения частоты напряжения ТГ.

Блок уставки напряжения

Изменение уставки напряжения регулятора может осуществляться как вручную, так и автоматически. Через БУН осуществляется управление уставкой регулятора: ключом SA2 на НУ32 БЩУ, от устройств подгонки уставки генератора при точной синхронизации ПУН.

Кроме этого БУН может осуществлять программное изменение уставки при включении возбуждения. В этом случае по внешней команде при включении возбуждения БУН сначала выдает сигнал, соответствующий напряжению, равному 0,3 Uн, а затем, когда напряжение в режиме начального возбуждения достигнет указанной величины, начнет с определенной скоростью увеличивать уставку.

11

Программное устройство автоматически отключается когда напряжение генератора достигнет номинального значения.

В процессе точной синхронизации на вход блока ПУН через соответствующие трансформаторы подается напряжение генератора и сети. При разнице этих напряжений ПУН воздействует на устройство изменения уставки регулятора, подгоняя напряжение генератора к напряжению сети. По окончании подгонки замыкаются контакты реле синхронизации.

Блок напряжения (БН)

Предназначен для измерения регулируемого напряжения с целью получения сигналов отклонения напряжения от заданного значения и производной (скорости) изменения регулируемого напряжения. Сигналы, поступающие на вход БН, по отношению к регулируемому напряжению являются напряжением смещения. Они изменяют в ту или иную сторону заданное напряжение генератора. Напряжение БН поступает в блок усиления (БУ) для суммирования с другими сигналами и усиления, в блок питания (БП) - для контроля работы БН путем измерения, в блоки БУН, БФ, ПУН - для их работы.

Блок реактивного тока (БРТ-1)

Предназначен для измерения реактивной составляющей тока генератора с целью осуществления токовой стабилизации при работе генераторов на общие шины, либо токовой компенсации падения напряжения от протекания тока в силовых трансформаторах (регулирование напряжения за трансформаторами). На входы БРТ1 подаются два напряжения: через разделительный трансформатор напряжения генератора "А-С" от ТН генератора и напряжение пропорциональное току фазы "В" генератора.

Блок токов (БТ)

Предназначен для измерения тока возбуждения с целью защиты ротора от перегрева, а также для введения в закон регулирования I¢рот.

Блок измерения перегрузки (БИП)

Блок измерения перегрузки предназначен для косвенного контроля теплового состояния синхронной машины с целью определения выдержки времени допустимой нагрузки в зависимости от степени перегрузки, а также выдержки времени запрета повторной перегрузки в режиме остывания.

Функционально БИП включает в себя: фиксатор перегрузки, тепловую модель и фиксатор нагрева. Когда напряжение на выходе фиксатора нагрева достигает величины, соответствующей перегреву генератора, то в работу в ступает блок БОР, который снизит ток ротора до номинального значения.

Блок ограничения тока ротора (БОР)

БОР предназначен для ограничения тока возбуждения на уровне Iв=2Iвн, а также для ограничения тока возбуждения на уровне Iв=Iвн при перегреве генератора и при команде на запрет форсировки.

Блок усиления (БУ)

Это усилительный элемент АРВ, предназначенный для суммирования и усиления сигналов, составляющих закон регулирования возбуждения.

Блок релейного форсирования (БФ)

БФ предназначен для блокирования развозбуждающего действия регулирования по Uг в момент отключения к.з. от сети.

Блокирование осуществляется автоматической подачей напряжения на вход БУ, при к.з. и последующим снятием этого напряжения с выдержкой времени после отключения к.з.

Подаваемое напряжение превышает сумму всех сигналов регулятора и поэтому вызывает релейное форсирование возбуждения.

12

Уставка БФ составляет 0,8 Uн.

Блок ограничения минимального возбуждения (ОМВ)

ОМВ предназначен для защиты генератора от перегрузки реактивной мощностью в режиме недовозбуждения. Защита осуществляется путем ограничения возбуждения снизу.

Ограничение осуществляется по схеме, зависящей от активной нагрузки генератора. При нулевой активной нагрузке генератора напряжение на выходе усилителя будет пропорционально реактивной составляющей тока. В этих условиях ограничитель вступает в работу при максимально возможном потреблении реактивной мощности (при наименьшем токе возбуждения). С ростом активной нагрузки генератора ОМВ будет вступать в работу при меньшей потребляемой реактивной мощности.

Блок частоты и защиты (БЧЗ)

БЧЗ предназначен для введения в закон регулирования возбуждения сигналов, пропорциональных изменению и первой производной (скорости) изменения частоты регулируемого напряжения.

Устройство защиты в БЧЗ предусмотрено для отключения каналов регулирования по "частоте" при одновременном увеличении напряжения и частоты выше заданного значения.

Входящий в состав АРВ БЧЗ измеряет период тока, а не его частоту. Однако с точки зрения стабилизирующего воздействия, регулирование возбуждения по изменению периода эквивалентно регулированию по изменению частоты. В связи с этим измерительное устройство именуется , как блок частоты.

Блок подгонки уставки напряжения (ПУН)

ПУН не является непрерывно функционирующим устройством регулятора. Одной из особенностей ПУН является то, что он совместно с блоком задания уставки может осуществлять подгонку уставки со сравнительно высокой скоростью.

Блок подгонки уставки напряжения включает в себя:

устройство сравнения напряжения генератора с напряжением сети; инвертирующий усилитель величины отклонения

регулируемого напряжения от заданного значения; полупроводниковое реле с самоблокировкой; реле связи ПУН с блоком задания уставки;

реле сигнализации об окончании подгонки напряжения.

Блок промежуточных реле (БПР)

БПР предназначен для гальванической развязки цепей питания АРВ с оперативными цепями станции напряжением 220 В постоянного тока при осуществлении сигнализации.

Катушки промежуточных реле включаются контактами реле соответствующих блоков. Питание на них подается от стабилизированного источника, конструктивно размещенного в самом БПР. Контакты промежуточных реле находятся под напряжением оперативных цепей.

Использовать слайд ¹ 6

БПР содержат семь промежуточных реле, включающих следующую сигнализацию:

Время возбуждения ТГ и АРВ, считая от подачи команды на возбуждение до величины уставки АРВ равно 15 секундам. Оно определяется характеристикой так называемого "программного возбуждения", заложенной в схеме АРВ, при котором возбуждение до

13

40% Uн.тг идет практически мгновенно (АРВ дает сигнал на форсировку), а дальнейшее прорастание напряжения уставки регулятора идет относительно медленно.

Если в течение 10 секунд напряжение генератора не достигло 40%Uном, схема возбуждения возвращается в исходное состояние, а на панели А5 РЩБ "выпадает" блинкер КН54(бл.1,2,3), КН54а(бл.4) - "Неуспешное начальное возбуждение".

Использовать слайды ¹ 7,8,11.

АРВ выводится из работы автоматически:

при отключении автомата цепей напряжения АРВ (SF-53); при одновременном отключении автоматов питания АРВ постоянным, переменным током (SF-60, SF-56);

при превышении тока ротора двукратного номинального; при действии разгрузочной ступени РЗР.

Во всех перечисленных случаях при отключении АРВ генератора регулирование автоматически переводится в режим ПДУ. Ключом SAC1 на панели НУ32 БЩУ АРВ можно отключить вручную.

АРВ имеет два источника питания рабочий (БП) и резервный (ИПР).При снижении в сети питающего напряжения до 80% Uн происходит автоматический перевод питания АРВ с рабочего блока питания на резервный (от сети постоянного тока). При восстановлении напряжения происходит обратный переход по источникам питания. Эти переключения не вызывают изменений в работе АРВ.

На БЩУ не предусмотрена сигнализация вступления в работу ИПР, поэтому при осмотре оборудования возбуждения необходимо контролировать по сигнальным светодиодам на каком источнике работает АРВ. При нормальной работе источников питания на БП должен гореть светодиод "сеть", на ИПР горит светодиод "вкл" и погашен "раб". При вступлении в работу ИПР загорается светодиод "раб".

Устройство контроля бесщеточного возбудителя (УКБВ-1000)

Устройство УКБВ-1000 предназначено для автоматического эксплуатационного контроля состояния роторных диодов и предохранителей вращающегося выпрямителя с целью предотвращения повреждения его при перегрузках.

Устройство УКБВ состоит из:

двух датчиков тока ротора, установленных над токоведущими шпильками возбудителя; датчика отметки периода вращения, установленного над

зубчаткой на конце вала ТГ со стороны измерительных колец; двух комплектов (рабочего и дублирующего) электронных устройств УКБВ-1000, установленных на панели А4 РЩБ.

Использовать слайд ¹ 9.

Излучатели (токовые шпильки) включены в фазные цепи сопряженных анодных и катодных ветвей выпрямительного моста возбудителя. Излучатели закреплены между дисками ротора возбудителя и распределены равномерным шагом по круговой образующей. Они размещены на ней по направлению, обратному направлению вращения ротора, в порядке, который соответствует обратному порядку следования фаз (С1,С3,С2), относительно прямого следования фаз (С1, С2, С3) трехфазного источника питания мостового выпрямителя.

В соответствии с формулой:

ãäå:

n - частота вращения ротора возбудителя; Р - число пар полюсов возбудителя;

f - частота напряжения на выходе возбудителя.

Исходя из того, что скорость вращения генератора п=1500 об/мин, Рвозб=6, частота питающего синхронного напряжения на выходе