![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Шубенко, В. А. Использование синхронных генераторов электрических станций в качестве синхронных компенсаторов учебное пособие
.pdftg8 = |
ho si*1 P + ~~- |
al ^Si nP + |
Ig |
|
« ho cos p + |
4— 10 |
|
|
I6ocosp + J p |
Ip |
|
|
|
|
Для генератора, работающего в режиме компенсатора, при ближенно можно считать Р = 0. При Q >Q H
Ео= У (U„r+AU)2+6U2;
|
|
AU = |
и нг |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SU = — Qr |
|
||
|
|
|
U„r |
|
|
|
|
tgl |
8U |
|
|
|
|
U - |
AU |
|
|
По величине Е0 и характеристике холостого хода опреде |
|||||
ляют ток возбуждения Ль0. |
|
|
|
||
Полный ток возбуждения |
|
|
|
||
h |
= ] / |
cos Э н- _Li_ |
+ 1&02 sina р . |
4—11 |
|
Если Sb< hn расчет повторяют при большей реактивной |
|||||
нагрузке до получения Ль=Лб„. |
|
|
|||
Пр и мер. |
Определить ток возбуждения СГ, работающего в |
||||
режиме GK. |
|
|
|
|
|
Паспортные данные генератора: |
|
|
|||
1. Номинальная |
активная |
мощность Рн = 6 МВт; |
|
||
2. Номинальное напряжение UHr=6,3 и 10,5 кВ; |
|
||||
3. Номинальный |
полный |
ток |
статора при UHr= 6,3 кВ, |
||
Л„= 688 А; |
|
|
|
|
|
4.c©s фн —0,в;
5.Номинальная полная мощность SH= 7,5 MBA;
6. |
Номинальный ток возбуждения |
при UHr= 6,3 кВ, |
Льн= 157 А; |
|
|
7. |
Ток возбуждения, допустимый по условиям нагревания |
|
Л68.=240 А; |
|
|
8. |
Активное сопротивление обмотки статора г= 0,0316 Ом; |
|
9. |
Омическое сопротивление обмотки |
возбуждения г&= |
=1,08 Ом;
10.Реактанс рассеяния обмотки статора х 0 =1,2 Ом;
20
11. Характеристики холостого хода и короткого замыка ния СГ даны на рис. 4.
UL, В 1к,й
Предположим, что генератор, работая в режиме компен сатора имеет ток статора J=1,05JH, Приближенно считают, что Р = 0.
<Э= уз'ин1,05JH= УЗ -6,3-1,05• 688 = 7,86 МБАр;
|
д и |
Q ^5 |
7,86 • |
|
1,2 |
= 1,5 кВ ; |
|
|
и ^ |
6,3 |
|
||||
|
|
|
|
|
|||
аи = |
- Q r |
|
7,86 • |
0,031,6 |
- 0,039 кВ ; |
||
U Hr |
|
6,3 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
21
cos p='l; '
Е0 = У(UHr+ iAU)■2+6U2 = У(6,3+)1,5)2+0;0392 = 7,3 кВ.
По характеристике холостого хода рис. 4 для Е0 = 7,8 |
кВ оп |
ределяют величину тока возбуждения П 0 = 95 А. |
|
При номинальном токе статора |
|
AU' = JKar+J„pX, =688-0,8-0,0316+688-0,6-1,2 = 50,8 |
В; |
AU" = J„aXc —J„pr = 688• 0,8• 1,2—688• 0,6• 0,0316 = 66,43 В;
AUrH = y(AU,)2+](AU")2=83,4 В.
Величине AUrH = 83,4 В по характеристике холостого хода соответствует ток возбуждения JBi= 0,5 А.
Поминальному току статора по характеристике короткого замыкания соответствует JB2= 68 А.
Коэффициент пересчета
a = ------- |
— |
= . |
ю 2- |
iв2 |
- |
IBi |
68 - 0,5 |
Полный ток возбуждения генератора, работающего в ре жиме -компенсатора с реактивным током 1,05 JH:
lb ~ j / |
cos р -f- |
sin2 8 = |
95 + - Й У 2 = 165,1 A,
10,2
и не превышает предельного допустимого тока для рассмат риваемой машины.
5. ГРАФИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА РАСПОЛАГАЕМОЙ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ И ТОКА ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Синхронный генератор характеризуется номинальной ве личиной междуфа-зового напряжения на выводах UH, номи нальными токами статора JH и обмотки возбуждения J cos фн и частотой fH.
Номинальные активный и реактивный токи статора:
З к а = J h co s фн;
Jhp= Jhsin фн.
22
Трехфазные номинальные мощности генератора определя ют по формулам: _
S„=Y3UhJh;
Рн—УЗин^иа = УЗОн^нCOS фн: ’ SHCOS фн‘,
Q h — yU H JH p^ySU H JH Sin (J)h = S h Sin фи-
Из условий нагревания ток статора нормально не должен превышать величину JH) однако при снижении напряжения на выводах до 5% генератор способен развивать номинальные
как активную, так |
и реактивную |
мощности. |
Ток статора |
Jct=1,05Jh в этом |
случае является допустимым. |
||
Активная составляющая тока |
статора при |
UH и активная |
мощность генератора не должны превышать номинальных значений, так как ограничены мощностью турбины.
Внекоторых случаях гидрогенераторы работают с соэф=1
иноминальным током статора (или с током 1,05JH) . В этом случае активная нагрузка
P = y3U„JH-1,05
и сопровождается перегрузкой гидротурбины в
Р1,05
-гГ- = |
-----------СОЭфн |
Ра3- |
Рн |
|
23
На рис. 5 дана векторная диаграмма тока, напряжения и ЭДС для генератора с цилиндрическим ротором без учета ак тивного сопротивления обмотки статора. При номинальных условиях ЭДС генератора
•Енг = и н + j/ii’Xd
и определяется вектором ОБ.
В масштабе напряжений отрезки Afl = J„p-Xd, БД Jна ■Xd, где Xd — синхронный реактанс генератора по продольной оси.
В масштабе для тока возбуждения отрезок ОБ пропорци онален номинальному току возбуждения, с которым генера тор может работать длительно при нормальной температуре обмотки возбуждения.
[При сниженной реактивной нагрузке ф1<фн и J ip< J hP; по условиям работы турбины активный ток статора не может быть увеличен, что сопровождается снижением полного тока статора Ji< JHВектор ЭДС занимает положение ОБ], так как БД = В1Д 1 = J„a -Xd. Снижение реактивной нагрузки сопро вождается уменьшением тока возбуждения (OBi<OB). В данных условиях обмотки статора и возбуждения имеют токи ниже номинальных (недогружены по току, допустимому из условия нагревания).
При сниженной активной нагрузке можно увеличить реак тивную, но полный ток статора, по условиям допустимого то ка для обмотки возбуждения, не может достигать номиналь ного.
На векторной диаграмме рис. 5 из центра О через точку В проведена окружность, точки которой соответствуют номи нальному току возбуждения, так как ОВ=Льн и из центра А через точку В построена окружность, соответствующая номи
нальному току статора |
(AB = JH-Xd). |
|
Предположим, что |
Ja= 0,5J„a- |
На диаграмме ДС1 = |
= 0,5-J„a -Xd; прямая, проведенная через точку Ci параллель но горизонтальной оси, пересекает окружности в точках С и С2. Вектор ЭДС не может занимать положение ОС2, так как при этом ОС2>ОВ и ток возбуждения превышает Зьн. Номи нальному току возбуждения соответствует положение векто ра ЭДС ОС, при этом AC = JiXd, AE = J !pXd. Путем построения, указанного на рис. 5, определяют угол
ф2>фн, <J2P^>JhP) J2< J h-
Таким образом, допустимое увеличение реактивной на грузки при снижении активной ограничивается допустимым
24
из условий нагревания током обмотки возбуждения. Полный ток статора при этом имеет величину ниже номинальной.
6. ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА В РЕЖИМЕ КОМПЕНСАТОРА
Расчет выполнен для Черногорской ТЭЦ, на которой ра ботают два турбогенератора мощностью по 6 мВт. Схема электрических соединений дана на рис. 6. Станция имеет связь с энергосистемой по двум линиям ПО кВ (Л4), которые присоединены к шинам районной подстанции в г. Абакане (Южная часть системы Красноярскэнерго). Потребители Чер ногорского сетевого района получают электроэнергию от ге нераторов ТЭЦ и энергосистемы.
Р а с ч е т н ы е р е жи м ы .
Для количественной оценки экономичности использования СГ Черногорской ТЭЦ в качестве СК выполняется расчет по токов и потерь мощности, а также результирующего cos ср при максимальных нагрузка:х сетевого района по отношению
кпитающей системе для следующих режимов:
1.Нормально эксплуатируемый режим, при котором один турбогенератор ТЭЦ выдает на шины генераторного напря жения мощность, равную (2,5-j-j5,5) MBA, а второй останов лен.
2.Оба турбогенератора ТЭЦ остановлены, и потребители сетевого района получают энергию от системы. Использова ние данного режима невозможно вследствие наличия тепло вых потребителей, которые обеспечиваются ТЭЦ.
3.Один турбогенератор ТЭЦ выдает на шины генератор ного напряжения мощность, равную (2,5—|-j5,5) MBA, а вто рой —■используется в качестве СК, работающего с током, рав
ным 1,05 Jhct , которому соответствует мощность Q = = 7,86 МВАр.
Генератор, работающий в режиме компенсатора, потреб ляет активную мощность, равную 0,138 МВт.
4. Потребители сетевого района активную мощность по лучают от энергосистемы, оба СГ используют в качестве СК, выдают реактивную мощность 15,72 МВАр и потребляют ак тивную мощность 0,276 МВт.
25
11OnB
Рис. 6
5. Один генератор работает в режиме СК, выдавая реак тивную мощность 7,86 МВАр при собственном потреблении
0,138 МВт.
Использование данного режима работы невозможно по причинам, указанным в п. 2.
-Практическое значение имеет режим 3, при котором один турбогенератор работает с нагрузкой 2,5+j5,5) MBA, соот-
26
вегствующей по активной мощности тепловым потребителям, а второй используется в качестве синхронного компенсатора, выдающего реактивную мощность 7,86 МВАр.
Если тепловая нагрузка ТЭЦ будет переведена на другой источник, то оба турбогенератора по причине малой экономич ности должны быть остановлены. В данных условиях требует ся анализ возможности применения режимов 4,5.
Р а с ч е т н а я с х е м а и н а г р у з к и
Расчет потоков и потерь мощности выполняется для нор мально эксплуатируемой схемы (рис. 6) в период наиболь ших нагрузок сетевого района и наибольшей мощности, по требляемой из энергосистемы по линиям 110 кВ.
На схеме использованы следующие обозначения пунктов: о — шины 121 кВ Абаканской подстанции; б — шины 6,3 кВ генераторного напряжения ТЭЦ; в — шины 38,5 кВ Черногорской подстанции.
Точки а, д и г отнесены к другим пунктам схемы рис. 6.
По данным измерений, произведенных в условиях эксплу атации, нагрузки имеют следующие значения:
4. Суммарная нагрузка на шинах 38,5 кВ ТЭЦ
Se=i(7,'36+j4,32) MBA;
2. Нагрузка на шинах 6,3 кВ генераторного напряжения
56=i(43,28+j44,87) MBA;
3. Нагрузка шин 10,5 кВ
5 г=|Рг=2,4 МВт.
'В узле «а» расчетной схемы замещения включается на грузка за счет проводимости трансформаторов Тi, Т3 и линии
«7Т4:
S n = ASV |
Ч- А^хтз 2 ^сл4 |
га — |
=.(0,023+j01il) +i(0,032+j0158)—j 0392= (0,055—j 0,124) MBA.
Нагрузка узла g -схемы за счет проводимости трансформа тора Т2 и линии
, g - A^ оS .Х12 |
2 Q c n i |
= (0,032+ j 0,158).—j 0,392= (0,032—j 0,234) MBA.
Для нормально эксплуатируемого режима 1 эквивалент ная нагрузка узла б
27
S6 = S6h—S6a= 013,28+ j 111 ,87) — (2,50+j 5,60) = = (10,78+j 6,37) MBA.
В р е ж и м е 2
S6=.(il3,28+j 11,87) MBA.
Эквивалентная нагрузка на шинах генераторного напря жения для режима 3
$б — §бн 5бг jQcK+ AP ск=
=(1,3,28+} li1,87) — (2,5+j5,5) —j7,86 + 0,138 =
=(il0,92—jil,49) MBA.
Д л я р е ж и м а 4 |
|
|
|
S 6= (13,28 + j 11,87) +2• 0,138—j 15,72 = (13,56—j3,85) |
MBA |
||
и для режима 5 |
|
|
|
S6 = (13,28+j |
11,87) +0,438—j7,86 = (13,42+j4,01) |
MBA. |
|
|
С х е м а з а м е щ е н и я |
|
|
На основании |
паспортных данных |
трансформаторов |
|
Т—1-+4 и постоянных линий НО КВ (Л4) |
определены про |
дольные сопротивления и эквивалентные мощности проводи мости указанных элементов схемы. Ступень напряжения ли ний ПО кВ выбрана за основную. Сопротивление трансформа тора 4, приведенное к основной степени трансформации:
z4 = Znp= Zg kT22= i(2,02+ j 14,6) 2,S62 = '(16,55+ j 120) Ом,
где
110 |
о о « |
К« - ж г |
= 2-86 ■ |
Расчетная схема замещения дана на рис. 7.
М е т о д и р е з у л ь т а т ы р а с ч е т а р е ж и м о в
На рис. 7 дана схема замещения для расчета потоков и потерь мощности. нормально эксплуатируемого режима 1.
Схема является замкнутой. Потоки мощности по участкам 1—7 без учета потерь определяют для максимальных нагру зок относительно балансирующей точки О. Расчет выполнен по методу преобразования схемы к кольцевой. После лерено-
28
Рис. 7