книги из ГПНТБ / Церазов, А. Л. Электрическая часть тепловых электростанций учебник

Для генераторов большой мощности применякИ'Сй А Ш с дугогасительной решеткой воздушного автомата (рис. 2-16,о). При отключении АГП в этой конструкции сначала размыкаются рабочие контакты 2, затем допол­ нительные контакты 1, при разрыве которых возникает дуга. Дуга магнитным полем от постоянных магнитов втяги­ вается в дугогасящую решетку из медных пластин, разбиваясь

на п коротких дуг.

сильно подключению к нему напряжения противополож­ ного знака на время гашения поля. Уравнение, описы­

вающее переходный процесс гашения поля, будет сле­ дующим:

где Tr=Ljfrj.

50

Рис. 2-16. АГП с дугогасительной решеткой воздушного автомата.

а— принципиальная схема включения АГП; б — изменение тока ротора и напряжения на кольцах ротора при гашении поля.

возбуждения должен перейти через ноль и изменить направление. Однако, как только ток станет равен ну­ лю, дуга в узких щелях погаснет и приложенного на­ пряжения UB будет недостаточно для того, чтобы про­ бить воздушные промежутки между пластинами АГП. Процесс гашения поля закончится.

В этом АГП ток в обмотке возбуждения изменяется по экспоненциальной кривой, начальная часть которой весьма близка к прямой. Весь процесс гашения тока продолжается 0,7—1 с. При этом чем больше будет принято число коротких дуг п, тем быстрее будет проходить гашение тока. Но вместе с тем растет абсо­ лютное значение перенапряжения на кольцах ротора Up — nUu.x—UB (рис. 2-16,6). Поэтому п выбирается так, чтобы напряжение на кольцах ротора не превосходило 75% испытательного напряжения изоляции ротора

^Нк.д—Нв^ 0 ,7 5 Нисп,

откуда

„0,75£/иоп + 1!и

и..*

2-9. ВКЛЮЧЕНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ НА ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ РАБОТУ

Из векторных диаграмм режимов работы синхронных машин следует, что для того, чтобы обеспечить вклю­ чение генератора без толчков вращающих моментов на вал агрегата и без толчков тока в статоре генератора, нужно включение генератора в сеть проводить при усло­ виях, когда частота генератора совпадает с частотой сети, напряжение генератора равняется напряжению сети, векторы одноименных фаз генератора совпадают по углу с векторами одноименных фаз сети.

Включение синхронных генераторов на параллель­ ную работу с другимигенераторами или с системой при соблюдении названных выше условий получило назва­ ние точной синхронизации.

Для контроля за соблюдением условий точной син­ хронизации на щитах управления станции (или блоч­ ных щитах) предусматриваются специальные колонки синхронизации. На них устанавливается два вольтметра (один показывает напряжение синхронизируемого гене­ ратора, другой напряжение того участка схемы, куда включается генератор), два частотомера, включаемых по тому же принципу, и один синхроноскоп (прибор, позволяющий контролировать фазовый сдвиг напряже­ ния генератора по отношению к напряжению участка, куда включается генератор).

Все управление по синхронизации генератора сво­ дится к управлению скоростью агрегата (подгонка ча­ стоты и фазы) и током возбуждения генератора (под­ гонка напряжения).

Точная синхронизация является основным способом синхронизации и может проводиться как вручную, так

ис помощью автоматических устройств.

Ваварийных условиях, когда требуется быстрое включение резервных источников мощности, при коле­ баниях величины напряжения и качаниях взаимных фазовых углов способ точной синхронизации может по­ требовать длительного времени. При наличии автомати­ ческих блокировок от неправильного включения он мо­ жет оказаться неосуществимым. В таких случаях весьма быстрое включение синхронного генератора в сеть по­ зволяет сделать способ самосинхронизации.

С а м о с и н х р о н и з а ц и я проводится следующим образом. Невозбужденный генератор с помощью пер-

52

вичного двигателя доводят до подсинхронной частоты вращения, грубо контролируя ее по тахометру турбины. Затем включают выключателем в сеть, а вслед за этим включают АГП (т. е. подают возбуждение).

При наличии разности в частотах вращения возни­ кает асинхронный момент. Если частота вращения ро­ тора выше синхронной (рис. 2-10), то асинхронный мо­ мент оказывается тормозящим (генераторный режим), если частота вращения ротора ниже синхронной, то асинхронный момент становится вращающим (двига­ тельный режим). Поэтому в любом случае асинхронный момент способствует сближению с синхронной частотой вращения и самосинхронизации. Ток возбуждения по­ дают сразу после включения машины в сеть, затем, чтобы генератор не втянулся в синхронизм при непра­ вильной полярности (это возможно за счет момента явнополюсности, который имеет место у машин по при­ чине магнитной несимметрии ротора). Это нежелатель­ но потому, что при появлении возбуждения и синхрон­ ного момента ротор резко меняет свое положение, проворачиваясь на 180 эл. град.

Включение генератора в сеть способом самосинхро­ низации вызывает скачок тока статора и снижение на­ пряжения на шинах.

Начальное значение периодической составляющей то­ ка статора при самосинхронизации определяется напря­ жением на шинах, куда включается генератор, и величи­

///с,с= Цш/Ул 3х"а в именованных единицах. Для генера­ тора, работающего в блоке с трансформатором:

генератора при самосинхронизации не выходят за пре­ делы 3,5—5 его номинального тока. Толчки моментов на вал генератора не превышают 2—4 номинального момента на валу. Эти отрицательные явления способа самосинхронизации не препятствуют использованию его

53

главного преимущества — быстроты. Операция само­ синхронизации может проводиться вручную и автомати­ чески, причем автоматизировать операцию самосинхро­ низации значительно легче, чем операцию точной син­ хронизации.

Гла ва тре тья

СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ И АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ

3-1. ТИПЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

В соответствии с ГОСТ 9680-61 электропромышленность выпускает силовые трансформаторы и автотрансформа­ торы следующих номинальных мощностей, кВ-А

Силовые трансформаторы и автотрансформаторы выпускаются как в трехфазном, так и в однофазном исполнениях.

Экономически во всех случаях выгоднее изготовлять и применять трансформаторы трехфазного исполнения. Однако трехфазные трансформаторы изготовляются лишь до тех величин мощностей, которые укладываются в габариты железнодорожных перевозок. При повыше­ нии мощности приходится переходить на изготовление однофазных трансформаторов.

Силовые трансформаторы (однофазные и трехфаз­ ные) различаются еще числом обмоток различного на­ пряжения. Трансформаторы с обмотками двух напряже­ ний (высшего и низшего) называют двухобмоточными, трансформаторы с обмотками трех напряжений (высше­ го, среднего, низшего) называют трехобмоточными.

54

Кроме того, у силовых трансформаторов обмотки низшего напряжения могут выполняться расщепленны­ ми на две или три самостоятельные обмотки. Такое расщепление выполняется для снижения мощности са­ мостоятельных обмоток и, следовательно, снижения токов короткого замыкания в цепях, питающихся от этих обмоток.

Расщепление обмоток низшего напряжения выпол­ няется как у двухобмоточных, так и трехобмоточных трансформаторов.

Перечисленные выше конструктивные особенности находят отражение в буквенном обозначении типа транс­ форматора. Первая буква указывает количество фаз: Т — трехфазный; О — однофазный. Вторая буква Р ука­ зывает на расщепление обмоток низшего напряжения. Если расщепления нет, буква опускается. Третье место занимает одна буква или две буквы, указывающие спо­ соб охлаждения трансформатора. На четвертом месте стоит буква, указывающая количество обмоток транс­ форматора: Т —трехобмоточный; двухобмоточные не обозначаются буквой. Если трансформатор имеет регу­ лирование напряжения под нагрузкой, то на пятом месте ставится буква Н.

После букв, обозначающих тип трансформатора, ставится дробь: в числителе мощность, кВ • А, в знаме­ нателе— класс напряжения обмотки высшего напряже­ ния, кВ. Для трехобмоточных трансформаторов знаме­ натель записывается дробью с указанием среднего напряжения. Последней двухзначной цифрой указыва­ ется год начала выпуска трансформаторов данной кон­ струкции (если даже выпуск таких трансформаторов начат на других заводах).

Для автотрансформаторов указанные обозначения сохраняются, но всем буквам предшествует буква А. Так, например, тип ТМН-630/10-63 расшифровывается следующим образом: трехфазный, двухобмоточный трансформатор с естественным масляным охлаждением,

однофазный, трехобмоточный, способ охлаждения ДЦ, регулирование напряжения под нагрузкой, номиналь­ ная мощность 250 МВ-А, обмотка высшего напряжения

55

класса 500 кВ, обмотка среднего напряжения 220 кЙ, конструкция 1964 г.

Несмотря на то, что трансформатор в принципе мо­ жет работать как повышающим, так и понижающим, промышленность раздельно выпускает повышающие и понижающие трансформаторы. Для компенсации потерь напряжения в электрических сетях повышающие транс­ форматоры имеют напряжение на высшей стороне повы­ шенным па 10% по сравнению с номинальным напря­ жением сети, которую он питает. Обмотка низшего напряжения у таких трансформаторов обычно соответ­ ствует номинальному напряжению генераторов. У по­ нижающих трансформаторов первичное высшее напря­ жение соответствует номинальному напряжению сети, низшее напряжение на 5—10% выше номинального на­ пряжения сети.

(охватывают весь диапазон напряжений и мощностей) и трансформаторы с заполнением негорючим жидким диэлектриком (для установок в закрытых помещениях).

Сухие трансформаторы имеют следующие способы охлаждения: естественное воздушное при открытом ис­ полнении (обозначение С в типе трансформатора); естественное воздушное при защищенном исполнении (СЗ); естественное воздушное при герметизированном исполнении (СГ); воздушное с дутьем (СД).

У масляных трансформаторов магнитопровод с укреп­ ленными на нем обмотками помещается в бак с транс­ форматорным маслом, являющимся и изолирующей и охлаждающей средой. При этом существуют следующие способы охлаждения: естественное масляное (М); мас­ ляное с дутьем (воздушный принудительный обдув мас­ ляных радиаторов) и естественной циркуляцией масла (Д ); масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла (ДЦ); масляно-водяное с естественной циркуля­ цией масла (МВ); масляно-водяное с принудительной циркуляцией масла (Ц).

Для трансформаторов с заполнением негорючим жидким диэлектриком применяются: естественное ох­ лаждение негорючим жидким диэлектриком (Н );

56

охлаждение негорючим жидким диэлектриком с дутьем

(НД).

1 ОСТ 11677-65 устанавливает допустимые превыше­ ния температуры частей трансформатора над темпера­ турой охлаждающей среды воздуха или воды в уста­ новившихся номинальных условиях. Обмотки допускают

Превышение температуры обмотки должно изме­ ряться по изменению сопротивления, а остальных частей трансформатора — по термометру.

Номинальная температура охлаждающей среды уста­ новлена равной +20°С.

3-3. ПАРАМЕТРЫ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Номинальная мощность трансформатора представляет собой кажущуюся мощность (кВ-А), которую транс­ форматор может длительно передавать при номиналь­ ных условиях, т. е. при номинальных напряжениях, ча­ стоте и температуре охлаждающей среды. При этом превышения температуры его частей не должны превы­ шать величин, указанных в § 3-2.

Если пренебречь потерями в трансформаторе, то величины номинальных токов для обеих обмоток двух­ обмоточного трансформатора могут быть определены из выражения

где U-в.н, Нн.н — номинальные напряжения обмоток выс­ шего и низшего напряжения соответственно, представ­ ляющие собой напряжения между фазами трансформа­ тора во время его холостого хода. Отношение этих напряжений называется коэффициентом трансформации

(3-2)

и н .н

При условии (3-1) можно считать, что

Последнее выражение указывает на возможность из­ менения коэффициента трансформации путем изменения числа витков в одной из обмоток. Технически удобнее

§7

Активное сопротивление гт находят но измеренным

вопыте короткого замыкания потерям Рк (потери короткого замыкания или потери в меди), учитывая, что

вэтом опыте потери в стали пренебрежимо малы. Тогда

3-4. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА И ГРУППЫ СОЕДИНЕНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Параллельной работой двух или нескольких трансфор­ маторов называется работа при параллельном соедине­ нии их обмоток как на первичной, так и на вторичной стороне. При указанных условиях одноименные выводы трансформаторов присоединяются к одной и той же фа­ зе шин распределительного устройства (РУ).

Для обеспечения правильного распределения нагруз­ ки между параллельно работающими трансформатора­ ми пропорционально их номинальным мощностям необ­ ходимо выполнение следующих условий:

равенство номинальных первичных и вторичных на­ пряжений (допускается разность коэффициентов транс­ формации не более ±0,5% );

равенство напряжений к. з. (допускается отклонение не более чем на ±10% средней величины ик для парал­ лельно включаемых трансформаторов);

тождественность групп соединения обмоток, обуслов­ ленных полярностью обмоток, схемой их соединения

59