2.Загальна характеристика асинхронного режиму роботи генератора при втраті збудження

Розглянемо асинхронний режим синхронного генератора при втраті ним збудження в звʼязку з пошкодженнями в системі збудження чи помилковому відключенні АГП персоналом електростанції.

Зменшення струму збудження до нуля приводить до зменшення гальмівного електромагнітного моменту (електричної потужності Р_е). Так як він стає менше моменту турбіни, то за рахунок збиткового обертаючого моменту ротор почне прискорюватись. Магнітне поле в зазорі машини обертається зі швидкістю, яка пропорційна частоті напруги в енергосистемі, і, перетинаючи ротор, наводить в обмотці збудження (якщо вона утворює замкнутий контур), в демферних контурах і тілі ротора частоти ковзання, створюючи гальмівний асинхронний момент. Генератор починає видавати активну потужність в енергосистему. Швидкість обертання ротора збільшується до тих пір, поки асинхронний момент не зрівняється з моментом турбіни, що змінюється завдяки роботі регуляторів швидкості. Так як швидкість ротора збільшується, регулятори швидкості, діючи на орган управління парової і гідравлічної турбіни, зменшать подачу пару чи води. На Рис. 2.1 і 2.2 видно, що новий режим роботи генератора, який характеризується m_ас1 і s₁ визначається перетином характеристики турбіни 1 і асинхронного моменту 2.

Рис.2.1. Характеристика турбіни (1) та турбогенератора (2) в асинхронному режимі

Рис.2.2. Характеристики 1-турбіни, 2-гідрогенератора з демпферними контурами, 3- гідрогенератора без демпферних контурів

На рис. 2.2 показані характеристики гідрогенераторів з малими асинхронними моментами, що особливо характерно для гідрогенераторів без демпферних обмоток. Таке співвідношення моментів може призвести до відсутності точок перетину характеристик турбіни і електромагнітного моменту гідрогенератора (рис. 2.2).

Із порівняння рисунків видно, що робоча точка турбогенератора відповідає більш високому моменту і невеликому ковзанню (s<1%). А так як гідрогенератори мають невеликий асинхронний момент, то в асинхронному режимі ковзання гідрогенераторів з демпферними обмотками досягає3-5%. Цей факт потребує додаткового аналізу, так як ковзання – головний параметр, що характеризує нагрівання електричних машин.

В асинхронному режимі синхронні генератори, що працюючи без збудження, споживають значну реактивну потужність для намагнічування машин. В звʼязку з цим напруга на клемах значно знижується. Крім того, гідрогенератори в порівнянні з турбогенераторами мають менший індуктивний опір. Це призводить до того, що турбогенератори без демпферних контурів навіть за відсутності активного навантаження споживають реактивний струм, що перевищує номінальний. Виходячи з цього, робота гідрогенератора без демпферних контурів в асинхронному режимі недопустима, а з ними можлива лише на протязі кількох секунд. В той же час, в залежності від активної потужності, тривалість роботи турбогенератора в асинхронному режимі, наприклад, для генератора потужністю 300 МВт, може досягати 15 хвилин.

3.Схема заміщення синхронної машини в асинхронному режимі

Синхронна машина може бути представлена еквівалентною схемою для визначення оперативної реактивності синхронної машини по осях d і q (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Заступна схема синхронної машини: a-по осі d, б по осіq

На Рис. 3.1 прийняті слідуючі позначення: Х_σ1, r₁ – індуктивний опір розсіювання та активний опір обмотки статора; X_ad, X_aq – індуктивні опори ланцюгів намагнічування по осях d і q; Х_σf, r_f – індуктивний опір розсіювання і активний опір обмотки збудження; X_σD, X_σQ – індуктивні опори розсіювання демпферних обмоток контурів по осях d і q; r_D, r_Q – активні опори демпферних контурів відповідно по осях d і q; S – ковзання ротора синхронної машини

, де - синхронна частота обертання поляФ в зазорі машини, - кутова частота обертання ротора генератора.

Частота змінного струму, який протікає в обмотках ротора, здійснює вплив на проникнення струмів в глибину обмоток. Це означає, що еквівалентний опір контурів ротора залежить від частоти струмів що протікають в колі. В режимі, коли швидкість не дорівнює номінальній, частота струму залежить від ковзання ротора. При незмінній частоті мережі використання ковзання ротора є найбільш прийнятним, що приймається до уваги при встановленні схеми заміщення (рис.1.7), де активний опір ротора обернено пропорційний ковзання. Це означає, що для ковзання , коли частота обертання ротора і поля в зазорі співпадають, струми в обмотці ротора не протікають, так як активні опори контурів,,. Таке представлення параметрів обмотки ротора відповідає фізичним процесам синхронної машини.