2 Системы тиристорного независимого возбуждения
Системы тиристорные независимые (СТН) предназначены для питания обмотки возбуждения крупных турбогенераторов и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током, применяемые при выработке электроэнергии на ГЭС и других генерирующих станциях изображены на рисунке 2.
В – возбудитель переменного тока; ОВВ – обмотка возбуждения возбудителя; ВРГ, ВФГ – тиристорные вентили рабочей и форсировочной групп; ВВВ – тиристорные вентили выпрямителя возбудителя; СУВРГ, СУВФГ, СУВВВ – системы управления вентилями соответствующих групп; ВТВ – выпрямительный трансформатор возбудителя; ТСНВ – трансформатор СН тиристорных выпрямителей Рисунок 2 – Система тиристорная независимая (СТН) с возбудителем переменного тока и двумя группами тиристоров, в сочетании со схемой резервного возбуждения от двухмашинного агрегата асинхронный двигатель-возбудитель постоянного тока
В отличие от систем самовозбуждения (СТС), в СТН тиристорные выпрямители главного генератора получают питание от независимого источника напряжения переменного тока промышленной частоты – от вспомогательного синхронного генератора, вращающемся на одном валу с главным генератором. Вспомогательный генератор переменного тока возбуждения построен по схеме самовозбуждения. СТН обладает важным преимуществом – её параметры не зависят от процессов, протекающих в энергосистеме. Благодаря наличию вспомогательного генератора, сохраняется независимость возбуждения от длительности и удаленности КЗ и других возмущений в энергосистеме, и высокая скорость нарастания напряжения возбуждения: не более 25 мс до достижения максимального значения при уменьшении напряжения прямой последовательности в точке регулирования на 5 %. В системе СТН обеспечивается быстрое снятие возбуждения за счет изменения полярности напряжения возбуждения: время развозбуждения от максимального потельного до отрицательного минимального напряжения возбуждения не превышает 100 мс. В системе СТН выпрямленное номинальное напряжение может составлять 700 В, а выпрямленный номинальный ток – до 5500 А. Кратности форсировки по напряжению и току составляют не менее двух единиц, а длительность форсировки – от 20 до 50 с. Точность поддержания напряжения генератора – не хуже ±0,5 % и до ±1 %.
Система охлаждения тиристорного выпрямителя в системах СТН может быть принудительно воздушной, естественной воздушной или водяной.
3 Системы тиристорного самовозбуждения
Система тиристорного самовозбуждения (СТС) предназначена для питания обмоток возбуждения турбо и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током и представлена на рисунке 3.
ТСНР, ТСНФ – трансформаторы СН тиристорных выпрямителей рабочей и форсировочной групп Рисунок 3 – Система тиристорного самовозбуждения с выпрямительным трансформатором и двумя группами тиристоров
Питание тиристорного выпрямителя осуществляется через трансформатор, подключенный к генераторному токопроводу. Для запуска генератора предусмотрена цепь начального возбуждения, которая автоматически формирует кратковременный импульс напряжения на обмотке ротора до появления ЭДС обмотки статора генератора. Импульс напряжения достаточен для поддержания устойчивой работы тиристорного преобразователя в цепи самовозбуждения. Питание цепей начального возбуждения осуществляется как от источника переменного тока, так и от станционной аккумуляторной батареи.
В системе СТС выпрямленное номинальное напряжение составляет до 500 В, а выпрямленный номинальный ток – не более 4000 А, т. е. эти значения несколько ниже, чем в системах СТН. Благодаря высокому быстродействию управляемого выпрямителя и предельным уровням напряжения и тока возбуждения в сочетании с эффективными законами управления система СТС обеспечивает высокое качество регулирования и большие запасы устойчивости энергосистем. По этим показателям система СТС соответствует значениям системы СТН, в ней интенсивное гашение поля генераторов в нормальных условиях эксплуатации достигается за счет перевода тиристорного преобразователя в инверторный режим изменением полярности напряжения возбуждения – время развозбуждения не превышает 100 мс.
Экстренное снятие возбуждения в аварийных режимах обеспечивается автоматом гашения поля – электрическим аппаратом специальной конструкции, который при срабатывании производит оптимальное гашение поля генератора (АГП). Действие АГП заключается в уменьшении времени гашения поля при соблюдении предельно допустимой по условиям электрической прочности изоляции величины напряжения на обмотке возбуждения. Защита ротора от перенапряжений выполняется на основе быстродействующих тиристорных разрядников.