20.8. Основные параметры современных синхронных Генераторов

К основным параметрам синхрон­ных машин принято относить: синхрон­ное индуктивное сопротивление по про­дольной оси X_d; переходное индуктив­ное сопротивление по продольной оси X'_d; сверхпереходное индуктивное сопро­тивление по продольной оси X'_d; элект­ромагнитные постоянные времени зату­хания апериодической составляющей то­ка статора Т_а, свободной переходной и свободной сверхпереходной составляю­щих токов машины T'_d и T"_d; механи­ческую постоянную времени Т_J. Сопро­тивления обычно выражают в относи­тельных единицах, а постоянные вре­мени — в секундах.

Синхронное индуктивное сопротив­ление по продольной оси X_d пропор­ционально линейной плотности тока и полюсному делению τ и обратно про­порционально магнитной индукции в за­зоре В_δ и размеру зазора δ. Чем боль­ше зазор, тем меньше магнитная прово­димость и сопротивление Х_d. При уве­личении зазора в машине для создания требуемой индукции необходимо соот­ветствующее увеличение намагничиваю­щей силы обмотки возбуждения. Это в конечном счете приводит к увеличе­нию плотности тока в обмотке возбуж­дения и применению более интенсивно­го охлаждения. Поэтому с точки зрения удешевления конструкции синхронной машины выгодно иметь небольшой за­зор и, следовательно, большие значения X_d. Однако с точки зрения статической устойчивости параллельной работы ге­нератора с энергосистемой большие зна­чения X_d нежелательны, так как с уве­личением X_d снижается предел стати-

ческой устойчивости машины:

где Р_max — наибольшая мощность гене­ратора, при которой он устойчиво ра­ботает в системе (см, § 20.10); U_c -напряжение на шинах системы; Х_с -сопротивление сети.

Чрезмерно большие значения X_d, соответствующие малым зазорам, неже­лательны также из-за ухудшения усло­вий вентиляции.

Крупные генераторы рассчитаны на большие линейные плотности тока. Од­нако увеличение последних при неизмен­ных В_δ (индукция в зазоре не может быть увеличена из-за насыщения зуб­цов), δиτприводит к возрастанию Х_d. Для снижения X_d приходится увеличи­вать зазор. Тем не менее у крупных машин линейная плотность тока оказы­вается увеличенной больше, чем зазор, поэтому индуктивное сопротивление X_d таких машин больше.

Переходное и сверхпереходное ин­дуктивные сопротивления определяются потоками рассеяния обмоток статора и возбуждения, а сверхпереходное сопро­тивление также и потоками рассеяния демпферной обмотки [20.2]. У крупных машин из-за больших значений линей­ной плотности тока потоки рассеяния увеличены, поэтому для этих машин ха­рактерны повышенные значения сопро­тивлений X'_d и X"_d. Это приводит к уменьшению относительных значений переходного и сверхпереходного токов КЗ. Кроме того, увеличение этих со­противлений приводит к снижению ди­намической устойчивости крупных ма­шин.

У крупных машин за счет увеличе­ния единичной мощности при незначи­тельном увеличении размеров машины и применения интенсивных систем ох­лаждения имеет место некоторое увели­чение постоянных времени Т_d, T'_d и T'_d.

Механическая постоянная времени T_J синхронной машины, которая во мно­гом определяет ее динамическую устой­чивость, пропорциональна моменту инерции J, квадрату номинальной часто-

ты вращения и обратно пропорциональ­на номинальной мощности машины (см. § 21.5). При увеличении мощности генераторов механическая постоянная времени снижается, так как момент инерции при этом остается практически постоянным. Поэтому с ростом мощ­ности генераторов усложняется задача обеспечения их статической и динами­ческой устойчивости параллельной рабо­ты и, как следствие, повышаются тре­бования к регуляторам турбин (в от­ношении чувствительности) и к систе­мам возбуждения генераторов (в отно­шении скорости подъема возбуждения

при форсировке).