книги из ГПНТБ / Грудинский, П. Г. Техническая эксплуатация основного электрооборудования станций и подстанций

неизменным до конца проверки. Затем на резервную систему шин поочередно подается напряжение от рабочей системы шин и от генератора. Если в том и другом случае диск указателя будет вращаться в одном и том же направлении, то чередование фаз генератора совпадает с системным. Если же направление вращения диска изменяется, то вклю­ чать генератор в сеть недопустимо. В этом случае придется менять местами две фазы на одном из участков шин, сое­ диняющих генератор с сетью.

При отсутствии резервной системы шин или при блочном соединении генератора с трансформатором указатель чере­ дования фаз присоединяется к трансформатору напряжения генератора. От выводов статора отсоединяются компенса­ торы и на шинный мост и трансформатор напряжения генератора подается напряжение от системы включением выключателя силового трансформатора. Фиксируется на­ правление вращения диска указателя. Затем после подсо­ единения компенсаторов к выводам статора и пуска генера­ тора напряжение на шинный мост подается от генератора. Направление вращения диска указателя при этом должно сохраниться.

Если между генератором и его трансформатором напря­ жения имеется разъединитель, то отсоединять компенса­ торы от выводов статора не требуется. В этом случае перед подачей напряжения на шинный мост от сети достаточно отключить разъединитель.

Несовпадение чередования фаз после монтажа генератора приводит к задержке, а в худшем случае и к срыву срока ввода агрегата в эксплу­ атацию по вине электриков. Поменять местами две фазы при ошиновке, рассчитанной на тысячи ампер, дело не простое, и на его выполнение мо­ гут потребоваться не одни сутки. Чтобы избежать такой серьезной непри­ ятности, следует еще до монтажа убедиться в том, что запроектированная ошиновка обеспечит совпадение чередования фаз генератора и сети.

Проверка сводится к следующему. В монтажном чертеже генератора дается схема маркировки выводов (рис. 5-1). Предположим, что по про­ екту вывод Сб соединен с фазой «Ж» сборных шин, вывод С5 — с фазой «3» и вывод С4 — с фазой «К». Если чередование фаз на сборных шинах распредустройства нормальное, то напряжение должно появляться сперва в фазе «Ж», потом в фазе «3» и затем в фазе «К».

Из рис. 5-1 видно, что при указанном стрелкой направлении вра­ щения ротора после появления напряжения в фазе Сй— С3(по проекту — фазе «Ж») оно появится затем в фазе С6 — С2 (по проекту — «3») и,

140

/

При включении генератора через трансформатор следует просле­ дить дополнительно, чтобы ошиновка одноименных фаз с высокой и низкой стороны трансформатора присоединялась к одноименным выво­ дам трансформатора. Например, если желтая фаза с высокой стороны подсоединена к выводу А, то и с низкой стороны она должна быть под­ соединена к выводу а или ау и т. д.

Если заводская схема маркировки выводов отсутствует, то чередованиефаз на выводах генератора легко определить на месте при снятой торцевой крышке генератора. При этом нет необходимости составлять

полную схему обмотки статора. Достаточно определить расположение места присоединения каждого из линейных выводов на окружности лобовой части.

Допустим, что места подсоединения линейных выводов расположены, как указано на рис. 5-2, а ротор вращается против часовой стрелки. При указанном направлении вращения ротора напряжение после появ­ ления на выводе, условно обозначенном цифрой 1, появится затем на выводе 2 и потом на выводе 3.

По окончании монтажа или работ в цепях синхрониза­ ции и связанных с ними трансформаторах напряжения должны быть проверены исправность и правильность схемы синхронизации. Для этого необходимо:

до включения генератора в сеть поднять на нем номиналь­ ное напряжение и, установив ключ синхронизации на па­ нели управления генератора в положение «Включено», подать на колонку синхронизации заведомо несинхронные

141

напряжения. Убедиться, что стрелка синхроноскопа вра­ щается и сделает один или несколько полных оборотов. Это укажет на исправность синхроноскопа и наличие на нем напряжения как от генератора, так и от сети. Одновре­ менно убедиться в работе вольтметров и частотомеров на колонке синхронизации. Пока стрелка синхроноскопа не совершит полного оборота, нельзя считать синхроноскоп

иего цепи исправными. Колебание стрелки в одну и другую сторону от красной черты может быть вызвано не только неудовлетворительной работой регулирования турбины, но

иобрывом в одной из фаз напряжения, подводимого на синхроноскоп, или неисправностью самого синхроноскопа; возбужденный до номинального напряжения генератор включается на резервную систему шин, находящуюся без напряжения. Включается колонка синхронизации. Пос­ кольку на синхроноскоп при этом будут поданы заведомо синхронные напряжения, стрелка синхроноскопа должна остановиться в вертикальном положении на красной черте. Если же она встанет в другом положении, то синхронизи­ рующее устройство работает неправильно и до устранения

дефекта включать в работу генератор недопустимо.

При отсутствии резервной системы шин или при блоч­ ном соединении генератора с трансформатором правиль­ ность работы схемы синхронизации проверяется подачей напряжения на шинный мост генератора от сети при отсо­ единенных от выводов генератора компенсаторах.

Проверка схемы синхронизации, производимая по окон­ чании монтажа генератора, совмещается с проверкой чере­ дования фаз. Если проверка схемы синхронизации произ­ водилась с использованием резервной системы шин, то и синхронизация генератора с сетью должна быть выполнена

с этой же системой шин. После этого генератор переводится на рабочую систему шин и правильность работы схемы синхронизации проверяется вновь.

Включение генератора в сеть может быть выполнено по способу точной синхронизации или по способу самосин­ хронизации.

Для включения генератора по способу точной синхрони­ зации, без броска тока в статоре и без резкого изменения вращающегося момента ротора, должны быть соблюдены три условия:

а) равенство напряжения генератора и сети по величине; б) совпадение этих напряжений по фазе; в) равенство частот генератора и сети,

142

Включение генератора в сеть при значительном нера­ венстве напряжений по величине и при большом угле расхождения по фазе вызовет появление в генераторе уравнительного тока и связанных с ним последствий. Особенно опасно включение генератора при несовпадении напряжений по фазе. В наиболее тяжелом случае, когда напряжения генератора и сети окажутся сдвинутыми по фазе на 180°, а мощность системы во много раз будет пре­ вышать мощность генератора, уравнительный ток в момент включения в 2 раза превысит ударный ток трехфазного к. з. на выводах генератора. От такого тока могут разру­ шиться лобовые части обмотки статора или одна из обмоток, трансформатора.

При значительной разности частот трудно безошибочно выбрать момент для включения генератора. Кроме того, если даже момент включения будет выбран удачно, то из-за большой начальной разности между скоростью вра­ щения ротора и синхронной скоростью ротор генератора не успеет затормозиться и не удержится в синхронизме, что вызовет появление недопустимо больших колебаний тока статора и вращающего момента ротора. Поэтому при большой скорости вращения, а также при резких качаниях стрелки синхроноскопа включать генератор не­ допустимо.

Однако точное соблюдение трех вышеуказанных усло­ вий, особенно условий «б» и «в», замедлило бы процесс синхронизации. Трудно достичь такого положения, чтобы частоты генератора и сети уравнялись именно в тот момент, когда напряжения совпадут по фазе (стрелка синхроно­ скопа остановится при этом точно на красной черте). Чаще всего стрелка синхроноскопа если и останавливается, то в удалении от красной черты, и приходится преднамеренно нарушать равенство частот, чтобы заставить стрелку вновь вращаться. Кроме того, включать генератор в сеть, когда стрелка синхроноскопа длительно стоит хотя бы и на крас­ ной черте, опасно, так как ее остановка может быть выз­ вана не только равенством частот и совпадением напряже­ ний по фазе, но и появлением во время синхронизации неисправности в синхроноскопе или в его цепях. Поэтому практически допускается возможность появления незна­ чительных, неопасных толчков при включении генератора и синхронизация выполняется с соблюдением следующих,

несколько отличающихся от указанных выше идеальных условий:

143

напряжение генератора должно быть выше напряжения сети (но не более чем на 5%), чтобы он после включения принял на себя реактивную нагрузку;

импульс на включение выключателя должен подаваться до подхода стрелки синхроноскопа к красной черте на угол, соответствующий времени включения выключателя. Воз­ можная ошибка при этом не должна превосходить 8—12°; частота генератора должна быть близкой к частоте сети (но не равной ей), чтобы стрелка синхроноскопа вращалась,

но медленно, с частотой вращения не более 2—3 об/мин.

Точная синхронизация часто еще производится вручную даже при наличии автоматических синхронизаторов, так как распространено мнение, что они ненадежны. Но это мнение ошибочно. На ряде электро­ станций в течение десятков лет включение генераторов производится только с помощью автоматического синхронизатора.

Из-за большого различия в чувствительности регулирования паро­ вых турбин к продолжительности импульса, воздействующего на серво­ мотор, на тепловых электростанциях несколько затруднительно исполь­ зование автоматики подгонки частоты генератора к частоте сети и она иногда выполняется вручную. Но это не снижает основных достоинств АСУ, заключающихся в безошибочности выбора момента включения и сокращения времени на синхронизацию, так как при автоматической синхронизации отклонения от идеальных условий допускаются в 2 раза выше, чем при ручной.

Схема ручной синхронизации дополняется блокировкой от несин­ хронного включения, разрешающей включение генератора только при допустимой разности частот и при допустимом угле расхождения между фазами напряжении генератора и сети. Ручная синхронизация при отключенной блокировке от несинхронного включения запрещается.

нием АГП генератор возбуждается и в течение 1—2 с втя­ гивается в синхронизм. Шунтовой реостат перед включе­ нием генератора должен быть установлен в положение, соответствующее возбуждению х. х. Во избежание пробоя изоляции обмотки ротора из-за перенапряжения она должна быть замкнута до включения АГП на сопротивление само­ синхронизации.

В аварийных условиях, когда частота в системе колеб­ лется, точная синхронизация генераторов даже от АСУ может затянуться на несколько десятков минут. Поэтому при ликвидации аварий, сопровождающихся снижением и колебаниями частоты и напряжения, включение в сеть всех генераторов, как правило, должно производиться по способу самосинхронизации. В нормальных условиях самосинхронизация может применяться для всех гидро­

144

генераторов, для всех синхронных компенсаторов, в том числе и с разгонными двигателями, для турбогенераторов с косвенным охлаждением, работающих по схеме блока генератор—трансформатор, а также включаемых на шины при условии, что симметричная составляющая переход­ ного тока статора при этом не превосходит 3,5 / ном. Вклю­ чать генераторы с непосредственным охлаждением обмоток в нормальных условиях по способу самосинхронизации до проведения исследований и испытаний не допускается.

Расчет допустимого при самосинхронизации тока в момент вклю­

где хс — относительное сопротивление сети, приведенное к мощности включаемого генератора; t/110M— фазовое напряжение сети, приведен­ ное к напряжению генератора.

Как показывает многолетний опыт синхронизации машин с косвен­ ным охлаждением, броски тока, в момент включения не превышающие 3,5 / ИОн. не вызывают опасных последствий в обмотке статора и в роторе. Если при неудачной точной синхронизации механические усилия на вал ротора могут в несколько раз превысить усилия от номинального момен­ та, то при самосинхронизации этот момент отсутствует, так как генератор включается невозбужденным. Другие составляющие момента, действу­ ющего на вал ротора в начальный период, или незначительны по вели­ чине, или быстро затухают; моменты, изменяющиеся с высокой часто­ той, поглощаются благодаря инерции ротора.

Достоинство способа самосинхронизации состоит в простоте, позво­

включении, а также в быстроте включения. Недостатками являются невозможность его применения в нормальных условиях при включении генератора непосредственно на шины из-за недопустимого понижения при этом напряжения у потребителей, присоединенных к шинам, и ограниченность применения для машин с непосредственным охлажде­ нием.

Скорость подъема активной нагрузки после включения турбогене­ ратора в сеть определяется допустимой скоростью набора нагрузки на турбину и котлоагрегат. Нарушения этого требования недопустимы. Например, чрезмерно быстрый набор нагрузки может привести к боль­ шему удлинению ротора турбины по сравнению с корпусом турбины и отключению ее защитой от осевого сдвига, а в худшем случае и к заде­ ванию лопаток ротора за диафрагмы. Поэтому скорость подъема на­ грузки должна быть указана в местных инструкциях для каждого типа турбогенератора.

Скорость набора реактивной нагрузки для машин с кос­ венным охлаждением не лимитируется, а для машин с непосредственным охлаждением при пуске не должна, как правило, превышать скорости подъема активной на­ грузки. В аварийных условиях не следует вмешиваться в работу АВР и форсировки возбуждения и для этих машин.

145

5-2. Нормальные режимы работы генератора

Нормальными режимами генератора являются такие, при которых он работает с номинальными параметрами, указанными на заводском щитке и паспорте, или с отклоне­ ниями от них, но в пределах, допустимых по ГОСТ или техническим условиям. Работа генератора точно с номиналь­ ными параметрами называется, кроме того, номинальным режимом. К основным параметрам генератора относятся: полная мощность, напряжение и ток статора, ток ротора, коэффициент мощности, частота, температура и давление охлаждающей среды. В нормальных условиях для обес­ печения длительной бесперебойной работы генератора эти параметры должны строго выдерживаться.

Если температура охлаждающей среды или давления газа отличаются от номинального значения в сторону ухудшения охлаждения, то должны быть снижены и дли­ тельно допустимые токи статора и ротора. Длительная перегрузка сверх этих токов не разрешается.

Все генераторы допускают работу с номинальной мощ­ ностью при изменении напряжения в пределах ±5% номинального и при допустимых в эксплуатации измене-, ниях частоты. Попутно отметим, что наибольший ток ротора в одном из трех режимов по напряжению (0,95; 1; 1,05 Un0№) принимается за номинальный ток ротора.

Длительно допустимое отклонение напряжения по ГОСТ 183-66 не должно превышать ±10% номинального. При отклонении напряжения свыше ± 5% номинального пол­ ная мощность генератора уменьшается согласно указанию завода-поставщика или на основании данных испытания. Уменьшение мощности генератора при отклонении напря­ жения свыше 105% номинального объясняется тем, что в генераторе необходимо сохранять суммарные потери от намагничивания (прямо пропорциональные квадрату на­ пряжения) и от тока статора на прежнем уровне. Уменьше­ ние же мощности генератора при снижении напряжения ниже 95% номинального вызывается тем, что недопустимо повышать ток свыше 105% номинального.

Повышение напряжения свыше 110% недопустимо из-за усиления нагрева элементов корпуса машины в результате роста при этом магнитного потока рассеивания.

Не позднее чем через 6 мес после ввода генератора в эксплуатацию необходимо произвести испытания его на нагрев в номинальном режиме, при котором устанавли­

146

ваются наибольшие допустимые в эксплуатации темпера­ туры обмоток статора и ротора, активной стали, а в гене­ раторах с непосредственным охлаждением — температуры воды или газа, выходящих из обмотки.

Для генераторов с изоляцией класса В температуры активных частей и охлаждений среды не должны превы­ шать предельно допустимых температур, приведенных в табл. 5-1.

Т а б л и ц а 5-1

Предельно допустимые температуры для генераторов с изоляцией класса В

Если температура охлаждающего газа ниже номиналь­ ной, то мощность генератора разрешается повысить. Для турбогенераторов мощностью менее 25 МВт и гидрогене­ раторов с длиной активной части менее 2 м увеличение мощности разрешается при снижении температуры входя­ щего газа только в пределах 20° С, а для турбогенераторов

147

25 МВт и выше и для гидрогенераторов с длиной активной стали более 2 м — только в пределах 10° С.

Допустимые при пониженной температуре холодного газа токи ротора и статора, если они не указаны заводомизготовителем, устанавливаются на основании испытания на нагрев. При этом не должны быть превышены наибольшие допустимые в эксплуатации температуры, определенные при номинальном режиме, а увеличение токов не должно превосходить 15% номинального для генераторов первой группы и 10% для генераторов второй группы. До прове­ дения испытания увеличение токов для каждой из групп не должно превышать 10 и 6%. Для генераторов с водяным охлаждением обмотки статора увеличение мощности при снижении температуры входящей в обмотку воды не до­ пускается.

Если температура охлаждающего газа выше номиналь­ ной, то допустимые токи статора и ротора уменьшаются до значений, при которых температуры обмоток не будут превышать наибольших допустимых в эксплуатации тем­ ператур. До проведения испытания на нагрев или при от­ сутствии термоиндикаторов уменьшение тока производится до следующих значений:

* Д ля генераторов с номинальной температурой газа 35 °0.

Следовательно, при температуре охлаждающего газа 55° С ток статора генератора с номинальной температурой газа 40° С должен быть снижен до 68,5%, а для генераторов с номинальной температурой 35 °С — до 63,5% номиналь­ ного. При температуре входящего газа выше 55 °С работа генераторов не допускается.

Для генераторов с водяным охлаждением обмотки ста­ тора снижение нагрузки в случае повышения температуры входящей в обмотку воды выше номинальной должно быть таким, чтобы температура выходящей из обмотки воды не превысила 85° С.

Допускается такое минимальное значение температуры охлаждающего газа, при котором отпотевание газоохладителей еще не наступает. Обычно оно равно 15—20° С.

148

При повышении давления водорода в генераторе сверх номинального его мощность может быть увеличена. Если же давление водорода ниже номинального, то нагрузка генератора должна быть уменьшена. Допустимая величина нагрузки при отклонении давления водорода от номиналь­ ного устанавливается заводом-изготовителем или опре­ деляется испытанием на нагрев. При отсутствии указаний завода работа генератора при пониженном давлении водо­ рода до проведения испытания не допускается.

Для генераторов с непосредственным охлаждением до­ пустимая активная нагрузка в режиме с недовозбуждением, а также при повышении коэффициента мощности от номи­ нального до единицы должна определяться на основе тепловых испытаний. Это требование вызвано опасностью перегрева крайних пакетов стали и конструктивных эле­ ментов в зоне лобовых частей. До проведения испытаний наибольшие величины потребляемой реактивной мощности в режиме недовозбуждения принимаются по табл. 5-2.

Таблица 5-2

Допустимая потребляемая реактивная мощность генераторами в режиме недовозбуждения

* Генераторы ТГВ-200 не допускают работу в режиме потребления реак­ тивной мощности при активной нагрузке 95 % номинальной и выше, при этом отдаваемая реактивная мощность должна быть не менее 20 вар.

Генераторы с косвенным охлаждением при cos ср = 1 могли бы работать с активной мощностью, равной номи­ нальной полной (рис. 5-3), если турбины допускали бы такую перегрузку. Работа ротора при этом была бы даже легче, чем в номинальном режиме, так как ток возбуждения ввиду отсутствия размагничивающего действия реактивной нагрузки снижается. Факторами, ограничивающими пол­ ную нагрузку, для этого случая являются ток статора и мощность турбины.

149