Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы эксплуатации электрооборудования. Учебное пособие.pdf
X
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Влияние отраслевых особенностей энергетики на эксплуатацию электрических станций
- •1.2. Задачи и организация эксплуатации электростанций
- •1.2.1. Приемка в эксплуатацию оборудования и сооружений
- •1.2.2. Укомплектование рабочих мест документацией
- •1.2.3. Подготовка эксплуатационного персонала
- •1.2.4. Оперативно-диспетчерское управление
- •1.2.5. Техническое обслуживание, ремонт и модернизация
- •Контрольные вопросы
- •2.1. Общие сведения о режимах работы энергосистем и графиках нагрузки
- •2.2. Особенности графиков нагрузки электростанций
- •Контрольные вопросы
- •3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ И ИХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
- •3.1. Пуск, включение в сеть и набор нагрузки синхронных генераторов
- •3.1.1. Предпусковая подготовка генераторов
- •3.1.2. Включение в сеть и набор нагрузки
- •3.2. Эксплуатационные режимы генераторов
- •3.2.1. Нормальные режимы генераторов. Диаграмма мощностей
- •3.2.2. Аварийные и специальные режимы
- •3.3. Надзор и уход за генераторами в период эксплуатации
- •3.3.1. Газомасляное хозяйство и его эксплуатация
- •3.3.3. Вибрация генераторов и ее устранение
- •3.3.4. Эксплуатация щеточно-коллекторных устройств
- •3.4. Ремонт генераторов
- •3.4.2. Разборка и сборка генератора
- •3.4.3. Ремонт статора и ротора
- •3.4.4. Сушка генераторов
- •Контрольные вопросы
- •4. ЭКСПЛУАТАЦИЯ И РЕМОНТ ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Допустимые режимы по напряжению
- •4.3. Допустимые режимы по току
- •4.4. Повреждения и аварийные отключения трансформаторов
- •4.5. Эксплуатация трансформаторного масла
- •4.6. Ремонт трансформаторов
- •4.6.1. Текущий ремонт
- •4.6.2. Капитальный ремонт
- •4.6.3. Сушка трансформаторов
- •Контрольные вопросы
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Схемы сети 6,3 кВ собственных нужд
- •5.2.1. Схемы сети 6,3 кВ на блочных электростанциях
- •5.3. Схемы сети 0,4 (0,23) кВ собственных нужд
- •5.4. Электрооборудование схем собственных нужд действующих и реконструируемых установок
- •5.5. Условия работы электродвигателей собственных нужд и требования к ним
- •5.6. Режимы работы двигателей собственных нужд
- •5.6.1. Механические характеристики двигателей и механизмов
- •5.6.2. Пуск и выбег асинхронных электродвигателей
- •5.7. Эксплуатация электродвигателей
- •Контрольные вопросы
- •6. ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Эксплуатация обслуживаемых аккумуляторных батарей
- •6.3. Эксплуатация необслуживаемых аккумуляторных батарей
- •Контрольные вопросы
- •7. ЭКСПЛУАТАЦИЯ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И ЭЛЕКТРОАВТОМАТИКИ
- •Контрольные вопросы
- •8.1. Основные принципы эксплуатации распределительных устройств
- •8.2. Особенности эксплуатации элегазовых распределительных устройств
- •8.3. Обслуживание помещений КРУЭ
- •Контрольные вопросы
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

2. Нагрузки электрических систем и ведение режима электростанции
Р
держках производства, но и технически оправданным по соображениям
безопасности реакторной части. Теплоэлектроцентрали позволяют только
в ограниченных пределах (15–20 %) изменять электрическую мощность за
счет разного соотношения по выработке тепловой и электрической энергии, поэтому также расположены в базовой части графика.
Далее на графике размещены конденсационные электростанции,
мощности агрегатов которых достигли 500–1200 МВт, а доля этих станций
в структуре энергосистем – до 50 % и более. Высокие параметры теплоносителя делают практически невозможным ежесуточный останов таких
агрегатов и позволяют лишь частичную их разгрузку в ночной период при
определенных условиях.
, о. е.
ген
t, ч
Рис. 4. Суточный график нагрузки
энергосистемы и графики станций,
участвующих в его покрытии
Регулировочный диапазон ГЭС практически равен 100 %, весь цикл
пуска агрегатов с включением под нагрузку длится 60–100 с, а из режима
синхронного компенсатора – 50–70 с. Такие параметры позволяют использовать агрегаты ГЭС не только в режимах резкопеременных нагрузок, но
и для регулирования напряжения и частоты в энергосистемах.
41

Основы эксплуатации электрооборудования
В связи с недостатком маневренных мощностей в некоторых энергосистемах построены специальные гидроаккумулирующие электростанции,
которые, несмотря на двойное преобразование энергии и, как следствие,
относительно низкий КПД (около 75 %), позволяют существенно облегчить ведение режимов системы. Дополнительный эффект достигается
за счет заряда этих станций в ночной период и повышения минимума графика нагрузки. В некоторых энергосистемах установлены также газотурбинные электростанции, которые включаются в работу только на время
прохождения пиковых нагрузок и, несмотря на существенные недостатки,
связанные с относительно высокими удельными расходами топлива
и уровнями шума, являются весьма эффективными. Существуют и другие
способы и возможности регулирования и покрытия графиков нагрузок.
Режим работы отдельных электростанций и агрегатов должен удовлетворять требованиям надежности и экономичности режима энергосистемы в целом. Он назначается службой режимов диспетчерского управления
с учетом особенностей ее состава и требований электропотребления.
Контрольные вопросы
1. Каковы особенности режимов электропотребления, графические
характеристики и их основные показатели?
2. Каким образом изображается суточный график электрической
нагрузки?
3. В чем принципиальное отличие графиков потребления коммунально-бытового сектора, односменных предприятий и предприятий цветной металлургии?
4. Какие виды электрических станций участвуют в покрытии графика
электрической нагрузки?
5. Каковы основные принципы загрузки генерирующих мощностей
с учетом особенностей и структуры отдельных районов потребления электроэнергии?
6. В чем состоит особенность построения графиков нагрузки генераторов электрических станций?
42

3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
3. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ
И ИХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
3.1. Пуск, включение в сеть и набор нагрузки синхронных генераторов
3.1.1. Предпусковая подготовка генераторов
Пуск является ответственной операцией и увязывается с работой тепломеханического оборудования. На ТЭЦ пуск генератора может быть
произведен самостоятельно, а на блочных электростанциях генератор
запускается вместе с котельным оборудованием и является итоговой операцией пуска блока в целом. Подготовка к пуску проводится заранее, после
окончания монтажных или ремонтных работ.
Согласно ПТЭЭС при эксплуатации генераторов и синхронных компенсаторов необходимо обеспечить их бесперебойную работу в допустимых
режимах, надежное действие систем возбуждения, охлаждения, маслоснабжения, функционирование устройств контроля, защиты, автоматики
и диагностики.
Автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) должны быть
постоянно включены в работу. Отключение АРВ или отдельных их элементов
(ограничение минимального возбуждения и др.) допускается только для ремонта или проверки.
Автоматические регуляторы возбуждения и устройства форсировки
рабочего возбуждения настраивают так, чтобы при заданном понижении
напряжения в сети были обеспечены:
● предельное установившееся напряжение возбуждения не ниже дву-
кратного в рабочем режиме, если это значение не ограничено нормативнотехническими документами для отдельных старых типов машин;
● номинальная скорость нарастания напряжения возбуждения;
● автоматическое ограничение заданной длительности форсировки.
В объем подготовительных работ перед пуском турбогенератора (ТГ)
входит выполнение тщательного осмотра агрегата, систем смазки, систем
охлаждения и возбуждения, первичных и вторичных цепей защит, коммутационной аппаратуры, изоляции первичных и вторичных цепей. Измерение изоляции статора производится мегомметром на 2 500, ротора –
на 1 000 В.
43

Основы эксплуатации электрооборудования
Измеренные величины сопротивления сравниваются с предыдущими
и при резком изменении выясняются и устраняются причины. В зимнее
время сопротивление изоляции обмотки статора может резко упасть из-за
отпотевания проходных изоляторов в стене машинного зала.
Сопротивление изоляции статоров, охлаждаемых водой, в основном
определяется ее изоляционными свойствами. При снижении удельного сопротивления дистиллята в обмотках генератора до 100 кОм·см должна
действовать предупредительная сигнализация, а при его снижении до
50 кОм·см генератор должен быть разгружен, отключен от сети и возбуждение снято.
Сопротивление изоляции всей цепи возбуждения генераторов с водородным охлаждением ротора измеряется мегомметром 500–1 000 В
и должно быть не ниже 0,5 МОм.
Необходимо добиться, чтобы изоляция стула подшипника генератора
и возбудителя после монтажа и ремонта была не ниже 1 МОм (прибор на
1 000 В).
Турбогенераторы и синхронные компенсаторы с водородным охлаждением после монтажа и капитального ремонта должны вводиться в эксплуатацию при номинальном давлении водорода. Для турбогенераторов,
имеющих непосредственное водородное или водородно-водяное охлаждение активных частей, работа на воздушном охлаждении с нагрузкой
запрещается.
Устройства для пожаротушения генераторов и синхронных компенсаторов должны быть в постоянной готовности и обеспечивать возможность их быстрого приведения в действие [1].
После проверки изоляции и всего вспомогательного оборудования,
систем охлаждения и смазки проводится толчок ротора на 400–500 об/мин.
При прослушивании генератора на этих оборотах не должно быть
стука, задеваний, повышенной вибрации, нарушения параметров вспомогательных систем, нагревания сверх нормы. При отсутствии нарушений
пуск продолжается. Скорость подъёма частоты вращения определяется условиями прогрева турбины и арматуры. Критические скорости для роторов
турбины и генератора, известные для каждого агрегата, необходимо проходить без задержек во избежание опасных вибраций.
Изоляция ротора измеряется при разных скоростях для выявления
дефектов, возникающих из-за центробежных сил.
При пуске и во время эксплуатации генераторов и синхронных компенсаторов должен осуществляться контроль:
● электрических параметров статора, ротора и системы возбуждения;
температуры обмотки и стали статора, охлаждающих сред (в том числе
44

3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
и оборудования системы возбуждения), уплотнений вала, подшипников
и подпятников;
● давления, в том числе перепада давлений на фильтрах, удельного
сопротивления и расхода дистиллята через обмотки и другие активные
и конструктивные части; давления и чистоты водорода; давления и температуры масла, а также перепада давлений масло – водород в уплотнениях вала;
● герметичности систем жидкостного охлаждения; влажности газа
в корпусе турбогенераторов с водородным и полным водяным охлаждением,
уровня масла в демпферных баках и поплавковых гидрозатворах турбогенераторов, в масляных ваннах подшипников и подпятников гидрогенераторов;
● вибрации подшипников и контактных колец турбогенераторов,
крестовин и подшипников гидрогенераторов [1].
После достижения номинальной скорости и отсутствия нарушений
в работе переходят к операциям по подготовке включения генератора в сеть.
Фазировка статорной обмотки проводится после монтажа или капитального ремонта, при котором производились работы по реконструкции
ошиновки, ремонту или замене силовых кабелей от выводов генератора.
Фазировка состоит в проверке совпадения чередования фаз генератора и внешней цепи.
Схемы собираются, например, по следующим вариантам (рис. 5, 6).
C
C
А2 рез.
А2 раб.
TV
QA
ФУ
Рис. 5. Схема фазировки с использованием трансформатора напряжения
резервной системы шин (для ТЭЦ)
QG
G
А2 рез.
А2 раб.
QA
ФУ
TV
QG
G
В этой схеме на резервную (выделенную) систему шин (СШ) подается с начала напряжение от системы, затем с помощью шиносоединительного выключателя (ШСВ) система отключается, а включается проверяемый генератор, при этом направление вращения должно быть таким же.
45

Основы эксплуатации электрооборудования
На ТН и ФУ по этой схеме поочередно подается напряжение от системы и от генератора. До подачи напряжения от системы на ошиновке
фазируемого генератора снимают шинные компенсаторы или накладки.
Перед первым включением ТСН, питающегося отпайкой от сфазированного ТГ, работающего в блоке с трансформатором, должна быть проверена фазировка рабочего и резервного питания между собой, причем
определяется не только соответствие чередования, но и совпадение фаз
(вольтметром).
QS QS
Q Q
C C
T
QSG
ФУ ФУ
T
QSG
Рис. 6. Схема фазировки комплектом ТН блока генератор-трансформатор
TV TV
G G
(на блочных электростанциях)
Ошибки при определении фазировки могут привести к тяжелым повреждениям в генераторе и качаниям в системе, поэтому фазировка выполняется по утвержденной программе.
3.1.2. Включение в сеть и набор нагрузки
Синхронные генераторы включаются в сеть способами точной синхронизации или самосинхронизации.
Выбор способа определяется инструкциями для конкретных машин
и сложившимися в данный момент условиями. В соответствии с ПТЭЭС
генераторы, как правило, должны включаться в сеть способом точной синхронизации.
При использовании точной синхронизации следует ввести блокировку
от несинхронного включения.
46

3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
∆U ∆
I
I
Допускается использование способа самосинхронизации при включении в сеть, если это предусмотрено техническими условиями на поставку или специально согласовано с заводом – изготовителем генератора.
При ликвидации аварий в энергосистеме турбогенераторы мощностью до 220 МВт включительно и все гидрогенераторы разрешается включать на параллельную работу способом самосинхронизации. Турбогенераторы большей мощности допустимо включать этим способом при условии,
что кратность сверхпереходного тока к номинальному, определенная
с учетом индуктивных сопротивлений блочных трансформаторов и сети,
не превышает 3,0, т. е. I''/Iн ≤ 3,0.
При использовании способа точной синхронизации ТГ включается
в сеть после достижения номинальной скорости (3 000 об/мин, 1 500 об/мин)
и при подаче тока возбуждения.
При этом должны быть выполнены три условия (рис. 7):
1. Uг = U
2. fг = f
(напряжения генератора и сети равны по величине).
с
(частота генератора равна частоте сети).
с
3. Векторы одноименных фаз напряжения совпадают.
UГ UГ
WС
WГ
δ
Рис. 7. Диаграммы напряжений генератора и системы
UС
U
UС
δ = 0
ур
при точной синхронизации
UС
UГ
ур
Несоблюдение условий синхронизации вызывает появление разности
напряжений (ΔU) и уравнительного тока (Iyp), который в определенном
случае равен двойному ударному току (2Iу) при КЗ на выводах ТГ и может
вызвать тяжелые нарушения в генераторе и системе.
В нормальных условиях допустима величина ΔU генератора и сети
5–10 % от номинального, в аварийных она может достигать 20 % (определяется заводом-изготовителем). При подгонке частоты скольжение допускается в размере 0,3–0,4 %; при этом в момент включения генератора угол
между векторами напряжений не более 15–20 электрических градусов.
47

Основы эксплуатации электрооборудования
С момента включения в сеть ротор генератора после нескольких колебаний втягивается в синхронизм; при этом процесс контролируется по
приборам на щите управления.
Точная синхронизация проводится либо вручную с контролем по колонке синхронизации, либо с помощью автоматических синхронизаторов
с автоматическими уравнителями напряжения и частоты, воздействующими
на регулятор возбуждения и двигатель приводного механизма регулятора
турбины (АСТ-4А, АСТ-4Б, УБАС-1, УБАС-2).
При ручной точной синхронизации должна быть включена блокировка от несинхронных включений.
Не разрешается включение в сеть генератора при очень быстром
подходе стрелки синхроноскопа к черте или ее перемещении рывками, что
говорит о большой разнице в частотах или неисправности цепей синхронизатора.
Особенно сложна синхронизация этим способом в аварийных
условиях, когда наблюдается колебание частоты; при этом общее время
синхронизации затягивается, усугубляя развитие аварии.
При несинхронном включении в сеть уравнительный ток при фазовом смещении 180° и наличии мощной энергосистемы (Xс = 0) составит
Iур = 2Uг / Xd" = 2I
КЗ уд.
При этом усилия в лобовых частях пропорциональны квадрату тока
статора, что может привести к их разрушению, поскольку генераторы
по ГОСТу должны выдерживать однократный ударный ток трехфазного
короткого замыкания на их выводах
Во избежание таких ошибок обязательно проверяются цепи синхронизации после ремонта вторичных цепей (например, путем выделения
генератора на свободную систему шин и подачи синхронных напряжений
от ТГ и СШ).
Для предотвращения неправильных действий персонала из-за ошибочных действий на ТГ применяют полуавтоматические и автоматические
синхронизаторы.
При использовании полуавтоматических синхронизаторов операции
регулирования частоты и напряжения производятся персоналом, контроль
напряжения биения осуществляется двумя реле напряжения, а контроль
дополнительной разницы частот – с помощью реле времени. Уставка одного из реле напряжения определяет угол опережения включения выключателя (δ
оп
).
На ТЭС применяют автоматические синхронизаторы с постоянным
временем опережения. Ранее применялись АСТ-4А и АСТ-4Б, УБАС-1,
УБАС-2. В настоящее время используются более современные устройства
на базе микросхем и микроконтроллеров.
48

3. Эксплуатация генераторов и их вспомогательных систем
При включении генераторов способом самосинхронизации ротор
раскручивается до скорости, близкой к синхронной, и без возбуждения
включается в сеть. Затем сразу включением автомата гашения поля (АГП)
подается возбуждение и генератор втягивается в синхронизм.
При этом для предотвращения коммутационного перенапряжения
обмотка возбуждения (ОВ) должна быть замкнута на якорь или специальное гасительное сопротивление.
Максимально возможный бросок тока в момент включения
Iур = 1,05Uн / (Xd"+Xc),
где Xc – относительное сопротивление сети, приведенное к мощности
генератора; Xd" – сверхпереходное сопротивление генератора.
Из формулы видно, что токи в статоре при использовании этого способа не зависят от скольжения и не превышают значений токов короткого
замыкания.
При включении ТГ через блочные трансформаторы эти токи еще
снижаются. Вхождение машины в синхронизм определяется электромагнитным моментом, обусловленным возбуждением, а также моментом
явнополюсности. Кроме того, у ТГ большую роль играет асинхронный
электромагнитный момент взаимодействия поля статора с токами, наведенными в бочке ротора. Преимуществами данного метода включения
в сеть являются простота, малая вероятность ошибок, возможность быстрого
включения при авариях. К недостаткам метода следует отнести значительный толчок тока и понижение напряжения на шинах в момент включения
генераторов:
U
= Iур Xd".
нач
Чем больше мощность системы по сравнению с мощностью ТГ, тем
меньше понижение напряжения сети при включении ТГ и меньший толчок
ощущают генераторы.
Правила эксплуатации рекомендуют при включении машин способом самосинхронизации следующее.
Подключение в нормальных условиях должно производиться при
скольжениях 2–3 %; устройство форсировки возбуждения должно автоматически включаться при включении АГП; при включении со скольжением
3–5 % и менее возбуждение подается без выдержки времени, а при больших скольжениях – с задержкой, достаточной для его снижения. Операция
включения способом самосинхронизации производится либо вручную,
либо полуавтоматически.
При ручном включении частота вращения устанавливается близкой
к синхронной (в пределах 2 %), генератор включается в сеть, а АГП включается автоматически от блок-контакта выключателя статора генератора.
49

Основы эксплуатации электрооборудования
Для облегчения синхронизации уставка АРВ перед включением ставится в положение 20–30 % номинальной нагрузки, а реостат электромашинного возбудителя – в положение холостого хода.
У системы возбуждения с ВЧ-возбудителями и полупроводниковыми
выпрямителями из-за особенности работы схемы отключение резистора
самосинхронизации следует производить с выдержкой времени 0,8–0,9 с
после включения ТГ для исключения коммутационных перенапряжений.
В схеме полуавтоматической синхронизации используется реле разности частот, которое подает импульс на включение выключателя генератора при достижении скорости, близкой к синхронной скорости, после этого
автоматически включается АГП. После синхронизации и включения в сеть
генераторы принимают активную нагрузку с определенной скоростью, которая лимитируется тепловыми расширениями турбины или условиями
блока в целом.
Скорость повышения напряжения на генераторах и синхронных
компенсаторах не ограничивается. Скорость набора и изменения активной
нагрузки для всех генераторов определяется условиями работы турбины
или котла. Скорость изменения реактивной нагрузки генераторов и синхронных компенсаторов с косвенным охлаждением обмоток, турбогенераторов газотурбинных установок, а также гидрогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток не ограничивается; на турбогенераторах
с непосредственным охлаждением обмоток эта скорость в нормальных
режимах должна быть не выше скорости набора активной нагрузки, а в аварийных условиях – не ограничивается [1].
Следует помнить, что при нагревании током обмоток статора и ротора значения удлинения или расширения меди и стали не равны, что вызывает аксиальные перемещения обмоток и изоляции и может вызвать
повреждения, особенно в роторе. Поэтому набор активной и реактивной
нагрузок должен быть пропорциональным, если это делается не при авариях.
3.2. Эксплуатационные режимы генераторов
3.2.1. Нормальные режимы генераторов. Диаграмма мощностей
Под нормальными режимами генераторов понимают такие, при которых они могут длительно работать без ограничений. К данным режимам
относят: номинальный (паспортный); режимы с неполной (частичной) нагрузкой и режимы с изменяющейся (регулируемой) нагрузкой при условии, что в процессе изменения основные параметры не отклоняются от допустимых значений. Основными параметрами электрического генератора
являются: полная мощность (S), напряжение (Uст) и ток (Icт) статора, ток
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
