1_amp_amp_2nd_semestr

Проверка совпадения фаз сборных шин и маркировка выводов вторичных обмоток ТН при включении новых РУ.

Включение эл. Двигателей вод w для определения и обкатки механизмов производится лишь после проверки маркировки выводов вторичных обмоток шинных трансформаторов напряжения и фазировки между собой резервных и рабочих шин РУ СН.

Напряжение для фазировки подают на резервную секцию шин от трансформатора РТ, включением В5 иВ6 и фазируют рабочие секции с резервной , косвенным методом на выводах вторичных обмоток трансформаторов напряжения ТН2 - ТН3 и ТН2 – ТН4. В случае совпадения фаз фазировку секций шин РУ СН считают законченной.

Для фазировки рабочего ТСН и РТСН генератор должен быть выведен из схемы( отключены генераторные разъединители ). К началу фазировки с рабочих секций снимают напряжение выключением выключателей В5 В6 и с приводов этих выключателей снимают оперативный ток , чтобы исключить случайные включение ( в КРУ тележку выключателей перемещают в контрольные помещение). Включением выключателей В2 и В7 на ТСН подают напряжение от ЭЭС. Затем включают выключатели В7 и В8 и производят фазировку ТСН и РТСН на выводах вторичных обмоток трансформаторов напряжение ТН2 и ТН3 , ТН2 и ТН4, совпадение фаз которых уже было проверено. Фазы напряжений совпадали, на приводы выключателей В5 и В6 подают оперативный ток и включают их, тем самым включая трансформаторы ТСН и РТ на параллельную работу.

Для подготовки ТГ к включению в сеть отключают выключатели В7, В8 и В1. В процессе пуска ТГ питание двигателей механизмов СН производят от резервного ТСН и только после включения генератора С.Н. станции переводя на питание от рабочего ТСН, оставив резервным ТСН под АВР.

Прямой метод фазировки – фазируют силовые трансформаторы СНН < 380 В вторичные обмотки которых соединены в звезду к выведенной нулевой точки и измеряют ТН с вторичной заземленой обмоткой

Суть – Условия включения на параллельную работу синхронных машин способом самосинхронизации

91

Описанные выше способы включения в сеть синхронных генераторов относительно сложны, требуют большой точности и главное – затраты времени. Поэтому в последнее время в энергосистемах применяется включение синхронных генераторов в сеть по методу синхронизации. Сущность метода состоит в следующем: генератор приводиться во вращение приводным двигателем со скоростью, которая может отличаться от синхронной (2-3)% и включается в сеть без возбуждения, причем обмотка ротора, во избежании перенапряжения в момент включения, замыкается накоротко или через небольшое сопротивление; асинхронные моменты подтягивает ТГ до малых скольжений после этого , обычно сейчас же после включения генератора в сеть при малых скольженьях, подается возбуждение, и генератор втягивается в синхронизм.(возникает синхронный момент)

Таким образом, при включении генератора по методу самосинхронизации разностная э.д.с. равна напряжению сети ( E U c EГ U c ), а ротор генератора

вращается со скоростью, несколько отличающейся от синхронной скорости, с которой вращается магнитное поле статора. В этих условиях в статоре наблюдается бросок тока, в несколько раз превышающий номинальный ток, а на валу генератора возникают механические усилия, но последние невелики и, как показывает опыт, не представляют опасности для машин.

Испытания, произведенные в ряде энергосистем по включению генераторов мощностью до 200 000 кВт методом самосинхронизации, показали, что включение по этому методу протекает успешно как в случае неявнополюсных, так и явно полюсных генераторов и может применяться и для синхронных компенсаторов. Время, за которое ток статора снижается до своего номинального значения, колеблется в пределах 1-7 сек.

33

Самоиндукция

В момент включения невозбужденной СМ в сеть имеет место бросок тока статора и снижение напряжения в сети:

92

Однако ток и соответствующая электродинамическая сила (она равна квадрату

что ток статора в момент включения определяется только напряжением сети UC и параметр не возбежден и его э.д.с.=0). Которое меньше э.д.с. нормального режима и суммарными сопротивлениями сети. Кроме того запускание при самосинхронизации свободных периодических составляющих токов происходит быстрее чем при к.з. т.к. ротор замкнут на разрядное сопротивление. Поэтому даже ошибочные включения машины в сеть с большим скольжением когда длительность действий повышенных токов достаточно велика не представляет опасности.

Испытания показали, что обмотка статора в механическом отношении не реагирует на первый пик тока включения: деформация достигает наибольшего значения только спустя несколько периодов после включения. Поскольку свободные сверхпеходные составляющие тока статора быстро затухают, при оценке допустимости СС начальное значение периодич-й составляющей тока Iпо и начальное напряжение на шинах ТГ определять по переходному сопротивлению:

Электродинамические силы воздействующие на обмотку статора, не явнополюсных машин имеют относительно большое мощное делает и меньше реактивные сопротивлению, как определяют начальные значения тока.

Понижение U на шинах электростанций со совреными шинами( посадка может достигать 50% UH- CH

Применение метода самосинхронизации значительно упрощает процесс включения. Такой способ включения Г на параллельную работу имеет ряд существенных преимуществ перед способом точной синхронизации:

1.Простота, исключающая возможность каких-либо ошибок со стороны персонала, и отсутствие в связи с этим требования высокой квалификации персонала, производящего включение генератора.

2.Отсутствие возможности повреждения обмоток статоров при ошибочном включении генератора.

3.Простота автоматизации процесса включения генераторов.

4.Быстрота включения, так как время, необходимое для подключения генератора на параллельную работу способом самосинхронизации, ограничивается лишь временем развертывания генератора и собственными временами включения выключателя и АГП, что особенно важно в аварийных условиях.

5.Возможность включения генераторов на параллельную работу при глубоких посадках частоты и напряжения.

93

Например, при ликвидации одной крупной системной аварии было произведено успешное включение по способу самосинхронизации двух турбогенераторов по 50000 кВт, 10,5 кВ 1500 об/мин при напряжении

(0,5 0,6)U1Н и частоте порядка 35 Гц.

Вэтом случае способ самосинхронизации был единственным способом, Которым можно было включить генераторы на параллельную работу.

Вдругой энергосистеме во время проведения испытаний по снижению частоты генератор мощностью 10000 кВт успешно включался по способу самосинхронизации два раза при частоте в сети 46 Гц.

Применение метода самосинхронизации дает возможность расширить область применения автоматического повторного включения, например, для электростанций, выдающих свою мощность в систему по линиям электропередачи. При отключении такой станции или линии на генераторах электростанции или линии на генераторах электростанции отключаются автоматы гашения поля, затем производится повторное включение линии вместе с генераторами, после чего вновь включаются автоматы гашения поля генераторов. Повторное включение производится при установившейся скорости вращения и при напряжении на генераторе, не превышающем 10-20% номинального. Применение автоматического повторного включения генератор-трансформатор- линия значительно повысит надежность работы систем.

К недостаткам метода самосинхронизации относятся:

1)неизбежный толчок тока, получающийся в момент включения невозбужденного генератора;

2)кратковременное понижение напряжения в момент включения.

Для мощных блочных электростанций способ СС допустим, однако выигрыш во времени по сравнению с пуском блока мал. Поэтому в настоящее время в нормальных условиях на всех электростанциях, как правило, применяется способ точной синхронизации, а самосинхронизации может лишь в аварийных режимах (например, при потере возбуждения ТГ, при включении резервных ТГ и т.д.)

34

Величины токов и моментов турбогенераторов при самосинхронизации

Включение в сеть невозбужденного ТГ, вращающегося с некоторым скольжением, аналогично включению асинхронной машины. Ток в статоре

94

будет, в конечном счете, определяться величиной скольжения. Величина ЭДС, а, следовательно, и величина пропорционального ей магнитного потока, зависит от S и при небольших S величина ЭДС незначительно отличается от напряжения на зажимах ТГ.

Магнитное поле, возникающее в СМ после включения ее в сеть, должно быть таким, чтобы индуктированная им в обмотках ЭДС, уравновешивала напряжение сети. Поэтому при включении ТГ в сеть, кроме вынужденного тока, возникают также и свободные токи. Величина этих свободных токов зависит от момента включения ТГ в сеть. Свободный ток будет отсутствовать, если включение произошло в тот момент, когда мгновенное значение вынужденного магнитного потока, соответствующего установившемуся режиму будет равно 0. Свободный ток будет иметь наибольшее значение в том случае, если включение ТГ произойдет в момент, когда мгновенное значение магнитного потока, соответствующее установившемуся режиму, будет равно максимальному значению.

Так как магнитный поток не может измениться скачком, то свободный ток создает свободный поток по величине равный вынужденному потоку, но имеющий обратное ему направление. Таким образом, в момент включения результирующий МП =0.

Магнитное поле статора, созданное вынужденными токами статора (синхронно вращающееся), индуктирует в контурах ротора токи с частотой скольжения Sf; МП свободных токов статора, неподвижное в пространстве и затухающее с постоянной времени Тa, индуктирует в роторе токи с частотой f(1- S).

Магнитный поток, создаваемый током статора и наведенный в контурах ротора ток (и его магнитный поток) взаимодействуя, создают вращающийся электромагнитный момент.

Токи в обмотках статора после включения ТГ в сеть уменьшаются за счет затухания свободных апериодических составляющих и уменьшения периодических составляющих после понижения скольжения до значений определяемых током возбуждения, или до значений, определяемых сопротивлениями, если в ротор не подано возбуждение.

Рассмотрим основные моменты, действующие на ротор при СС.

До подачи возбуждения на вал ТГ действуют моменты: избыточный механический турбины mT, средний асинхронный момент mас, момент явнополюсности (реактивный) mP

a) аналогичный момент, пропорциональный квадрату напряжения, действует всегда в сторону снижения скольжения и благодаря своему большому значению быстро подтягивает ТГ к области небольших скольжений, что является определяющим для успеха втягивания в синхронизм.

В установившемся асинхронном режиме при постоянном S асинхронный момент состоит из постоянной составляющей.

macср=Ошибка!Ошибка!

Знакопеременных составляющих изменяющихся с двойной частотой, которые оказывают влияние на втягивание ТГ в синхронизм при малых скольжениях.

95

При S=0, средний асинхронный момент, оказывающий первостепенное влияние на втягивание в синхронизм становится равным нулю. Чем больше mac, тем легче втягивается ТГ в синхронизм, то есть действие mac направлено в сторону втягивания ТГ в синхронизм.

б) Избыточный механический момент относительно небольшой при холостом ходе ТГ в области больших скольжений легко подавляется большим mac. В области малых S mac практически равно S и при mac = mT наступает установившийся асинхронный ход.

в) Момент явнополюсности М меняет знак с двойной частотой скольжения и его эффект при больших скольжениях незаметен. mp возникает в результате взаимодействия вращающегося поля статора с явно выраженными полюсами ротора.

mр=Ошибка!*Ошибка!

Однако в области небольших скольжений mp может втянуть ТГ в синхронизм. Поле такого втягивания скольжения и mac равны нулю и mT уравновешивается моментом явнополюсности. Точки 1 и 1' - точки соответствуют устойчивому синхронному режиму. В точках 2 и 2' режимы неустойчивы. После подачи возбуждения синхронный режим в точке 1 закрепляется, так как знаки mp и mc одинаковы.

При отсутствии mc ТГ может втянуться в асинхронизм как при совпадении векторов EГ и Uс, так и при расхождении их на 180° . Чтобы избежать втягивания в синхронизм ТГ при =180° возбуждение при СС подается до того как ТГ втянутся в синхронизм.

г) Синхронный момент mc, развиваемый ТГ в результате взаимодействия поля ротора, возникшего под воздействием if и поля статора:

mc=Ошибка!

Таким образом, втягивание ТГ в синхронизм происходит следующим образом: при вращении ТГ с частотой, меньшей синхронной, после включения обмотки

96

статора под напряжением сети возникнет mac, который подтягивает ТГ до малых величин скольжения. Когда S станет небольшим, включается возбуждение ТГ и возникает синхронный момент, который обеспечивает втягивание ТГ в синхронизм после нескольких качаний.

Поскольку угол включения не выбирается, то он мажет быть более или менее благоприятным. Чем больше S в момент включения и скорость подъема возбуждения, тем вероятнее асинхронный ход возбужденного ТГ, создающего нежелательное сотрясение и вибрацию ТГ, причем чрезмерно быстрое и сильное возбуждение может сделать асинхронный ход затяжным. На основе многочисленных опытов в системах установлено, что немедленный после включения ввод устройств ФВ, а также включение РСД нецелесообразно и эти устройства следует вводить с задержкой 1 2 с.

При включении ТГ испытывает толчок тока от системы эквивалентный начальному току к.з. за реактивным сопротивлением ТГ, который в зависимости от угла включения (т.е. положения продольной и поперечной оси ТГ) имеет значение Х"d или Х"q. За счет внешнего сопротивления этот ток даже в лучшем случае меньше тока к.з. на зажимах ТГ.

Ток включения создает на валу ТГ значительный переходный электромагнитный момент, относительное значение максимума которого равно:

mвmax Ошибка!*Ошибка!=Ошибка!*Ошибка!

Что имеет место в случае включения с углами Наибольшая кратность момента относительно максимума момента при к.з. на

зажимах при Uс = 1,05 (с помощью коэффициента 1,05 учитывается среднее превышение ЭДС).

Электромагнитный момент (его максимум) при к.з. на зажимах равен

I"k=Ошибка!

mkmax=I"k*E"qном=Ошибка!

Ошибка!=Ошибка!*Ошибка!

Это отношение всегда меньше единицы, даже при небольшом Хвн. Таким образом, включение по способу СС, в принципе, всегда допустимо, и вопрос лишь в принимаемом запасе по моменту.

P=M=E"q*I"вкл*cosОшибка!=E"q*Ошибка!*cosОшибка!=Ошибка!*sin вкл

97

Электромагнитный момент при к.з. Mкзmax является свободным знакопеременным, обусловленным апериодическими составляющими т.к.з. и имеет максимальный Мкmax в первом полупериоде после возникновения к.з. t=

Ошибка!.

Mкн=Mkmax*sin t=Ошибка!*sin t

35

Работа ТГ в режиме синхронного компенсатора и двигателя.

Ранее были построены векторные диаграммы ТГ при работе на активноиндуктивную нагрузку:

Были получены выражения для активной мощности и реактивной мощности ТГ:

98

Вряде случаев для поддержания необходимого уровня напряжения в системе и

вдругих случаях ТГ переводят в режим синхронного компенсатора. Перевод ТГ в режим СК осуществляется в таких случаях:

1Для того чтобы оставить ТГ в горячем резерве без отключения от сети его переводят в двигательный режим на

2)в ночные, недельные и праздничные дни при разгрузках энергосистемы по активной мощности на ТЭС и в периоды малых расходов воды на ГЭС.

3)в процессе длительного ремонта тепломеханического оборудования: ПГ, турбины, паровых коммуникаций.

Рассмотрим процесс перевода СГ режим СК.

Пусть Г подключен к сети бесконечной мощности (f=const, U=const). Рассмотрим неявнополюсный ТГ (ra=0)

I

Uc

xd

Если Г синхронизировать и считать, что ТГ работает в режиме, когда электромагнитная мощность равна нулю, то векторная диаграмма и ток будут иметь.

от U на 90 , но будет оперижать Eq и U на 90 ,т.е. ТГ будет отдавать в сеть

емкосной ток и потреблять из сети реактивную мощность.

99

I

СГ не несущий активной нагрузки и загруженный реактивным током называется СК. Такие СК или режим СГ компенсатора применяются для поддержания нормального уровня напряжения в сетях и увеличения такой СК установить в районе большой промышленной нагрузки и перевозбудить его, то он будет снабжать АД промышленных предприятий реактивной

мощностью, питающая сеть и ТГ электростанции будут полностью или частично разгружены этой мощностью, ТГ и сети повысится, потери мощности и падения напряжения в них снизятся.

Во время перевода ТГ в режим СК оперативный персонал должен руководствоваться указаниями ПТЭ и заводских инструкций, результатами испытаний отдельных энергетических блоков.

Длительность и допустимость работы ТГ в режиме СК ограничивается условиями турбины и определяется заводом-производителем или нормативнотехническими документами.

Длительная работа ТГ с коэффициентом мощности меньше номинального и в режиме СК с перевозбуждением разрешается при значениях тока возбуждения не больше допустимого при данных параметрах охлаждающих сред.

Допустимая реактивная нагрузка в ТГ, работающих в режиме СК и собственно СК с недовозбуждением (в емкостном квадранте) должно быть установлено на базе результатов специальных тепловых испытаний или требований нормативно-технических документов.

Турбогенератор, включенный в сеть, переводится в режиме СК прекращением подачи в турбину энергоносителя (пара или воды). Длительное вращение паровых турбин в беспаровом режиме не допускается из-за возможности перегрева лопаток на последних ступенях ротора. Для исключения перегрева лопаток применяют схемы подачи небольшого количества пара через промывочное устройство турбины, что позволяет, не отключая ТГ от сети, оставлять турбину на полных оборотах при закрытом стопорном клапане. Это обуславливает использование мощных ТГ в режиме СК отсоединения от турбины.

Регулирование QГ в режиме СК, производительной работы турбины в бе изменением тока в роторе. При этом токи статора и ротора не должны быть выше допустимых по режимной карте. В основном ограничивает допустимую нагрузку

100