МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра «Электрические станции и подстанции»

Семестровая работа №3

По дисциплине «Режимы работы синхронных генераторов»

На тему: «Перечислить и дать краткую характеристику наиболее вероятных анормальных режимов работы турбогенераторов..»

Выполнил:Атимбеков Е

Группа: ЭСк-14-2

Вариант: 7

Приняла: Дуйсенова Ш.

Алматы, 2017

Содержание

Введение..............................................................................................................3

Ненормальные режимы генераторов…...........................................................4

Общая характеристика.......................................................................................7

Повреждение обмотки статора…...……………………………………...........8

Повреждение обмотки ротора……………………...........................................9

Заключение.........................................................................................................12

Список литературы

Введение

Под анормальными режимами понимаются кратковременные или длительные режимы, отличающиеся по своему характеру от установившегося номинального синхронного режима. Большую группу анормальных режимов составляют переходные процессы синхронных машин – кратковременные режимы, возникающие после внезапного изменения какого- либо из параметров. К анормальным режимам можно отнеси: асинхронный режим синхронной машины, несимметричный режим нагрузки, несинусоидальный режим нагрузки, двигательный режим. Подавляющее большинство анормальных режимов синхронных машин сопровождается значительными всплесками переходных токов в обмотках синхронных машин.

Ненормальные режимы работы генераторов

1. Перегрузка генераторов.

Перегрузки генератора по току стоатора или ротора сверх номинальных значений оказывают вредное влияние на изоляцию обмоток, на прочность крепления обмоток и могут вызвать остаточные деформации и витковые замыкания.

Перегрузка по току статора увеличивает потери и повышает температуру статора, вызывая ускоренное старение изоляции,чрезмерные температурные удлинения меди и деформацию лобовых частей.

В аварийных ситуациях допускаются перегрузки генераторов по току статора.

2. Несимметричная нагрузка генераторов.

Синхронные генераторы проектируются и предназначаются для симметричной нагрузки, когда токи во всех фазах статора равны между собой. Создаваемый этими токами общий, магнитный поток вращается синхронно с ротором, не создавая в бочке ротора никаких токов.

Однако в условиях эксплуатации могут возникать длительные режимы с нессиметричной нагрузкой, вызванные различными потребителями электроэнергии, например, металлургическими предприятиями с однофазными плавильными печами, а также обрывами проводов одной фазы ВЛ.

Допускается длительная работа при полной нагрузке с неравенством токов в фазах, не превышающим 12% для турбогенераторов и 20% для СК.

При меньших нагрузках допустимая несимметрия токов в фазах может быть увеличена и определена исходя из:

– нагрев обмотки ротора, обусловленный токами возбуждения и добавочными потерями в роторе от поля обратной последовательности, не должен превышать нагрева, допустимого для класса изоляции обмотки ротора;

– ток ни в одной из фаз статора не должен превышать номинального значения;

– вибрация генератора не должна превышать допустимых пределов.

Конкретные величины допустимой несимметрии определяются на основании испытаний.

3. Асинхронный режим работы генератора.

При потере возбуждения возникает асинхронный режим генератора.

Потеря возбуждения может быть вызвана ошибочным или самопроизвольным отключением АГП или обрывом цепи возбуждения.

Асинхронный режим характеризуется некоторым повышением скорости вращения, снижением активной нагрузки, увеличением тока статора, при этом имеет место качания. Генератор начинает потреблять реактивную мощность из сети.

Из-за потребления реактивной мощности из сети происходит снижение напряжения в системе.

4. Замыкание на землю обмотки ротора.

При замыкании на корпус обмотки ротора, ток протекающий через поврежденное место ничтожен и не аредставляет опасности, поэтому в такой ситуации генератор может быть временно оставлен в работе с установкой защиты от двойного замыкания на землю цепи возбуждения.

При появлении второй точки замыкания на землю в обмотке ротора может возникнуть вибрация. При появлении сигнала защиты о двойном замыкании на корпус в обмотке ротора необходимо разгрузить генератор и отключить его от сети.

5. Замыкание одной фазы на землю в сети генераторного напряжения.

При замыкании на землю в сети генераторного напряжения одной фазы напряжение двух других фаз повышается относительно земли в 1,73 раза.

При появлении однофазного замыкания на землю турбогенераторы мощностью 150 МВт и более и СК мощностью 50 МВар должны быть автоматически отключены. Такие же меры для ТГ и СК меньшей мощности при токах замыкания более 5 А.

Работа ТГ мощностью менее 150 МВт и СК мощностью менее 50 Мвар при токе замыкания менее 5 А допускается в течении 2 часов после чего они должны быть отключены.

Возможны также случаи нарушения нормальной работы коллектора , повышенная вибрация генератора, нарушение работы газомаслянной системы генератора.

Асинхронный режим возникает вследствие полной или частичной потери возбуждения генератора. Полная потеря возбуждения происходит в случаях: ошибочного отключения АГП, обрыва или к.з. в силовой цепи обмотки возбуждения генератора, повреждени я возбудителя или элементов схемы цепей возбуждения, при переходе на резервный возбудитель, ошибках персонала т.д. В зависимости от характера неисправности обмотка возбуждения генератора, перешедшего в асинхронный режим, может оказаться разомкнутой, замкнутой накоротко, замкнутой на резистор, замкнутой на вентили или на обмотку возбудителя.

Физический процесс перехода в асинхронный режим происходи т в следующей последовательности: при исчезновении или значительном уменьшении тока в обмотке возбуждения генератора уменьшаются магнитный поток возбуждения и соответствующи й ему синхронный электромагнитный момент на валу турбогенератора. При некотором значении тока возбуждения значение синхронного электромагнитного момента становится меньше вращающего момента турбины и генератор, продолжая оставаться в сети, выпадает из синхронизма. Для поддержани я магнитного поля генератор – начинает потреблять намагничивающий ток из сети. Вследствие нарушения равновесия между вращающим моментом турбины, и электромагнитным (тормозным) моментом генератора начинает увеличиваться частота вращения турбоагрегата выше синхронной. Регулято р турбины при этом уменьшает впуск пара в турбину и стремится сохранить нормальную частоту вращения, вследствие чего активная нагрузка турбоагрегата несколько снижается.

Увеличение частоты вращения турбоагрегата приводит к тому, что ротор генератора вращается быстрее, чем магнитное поле статора, и в роторных контурах возникают переменные токи, имеющие частоту скольжения sf. Взаимодействие наведенных в контурах ротора токов с основным потоком статора создает асинхронный электромагнитный момент на валу генератора, тормозящий ротор. Установившийся асинхронный режим наступает при равенстве асинхронного электромагнитного момента и момента вращени я турбины, генератор в этом режиме выдает в сеть активную и потребляет из сети реактивную мощность. Из-за одноосности обмотки возбуждения и неодинаковости магнитной проводимости по продольной и поперечной осям машины этот асинхронный момент не остается постоянным, а колеблется около среднего значения.

К аварийным режимам турбогенераторов относятся все случаи появления многофазных и однофазных коротких замыканий в генераторе, на ошиновке его выводов или токопроводов, на трансформаторе, работающем в блоке с генератором, или части присоединения генератора к источнику питания собственных нужд, аварийные перегрузки, вызванные появлением дефицита мощности в энергетической системе, нарушения в работе системы охлаждения, которые не могут быть ликвидированы во время работы генератора и приводят к недопустимым перегревам обмоток ротора и статора, появление недопустимых вибраций, дыма и огня у генератора, механической неисправности элементов конструкции генераторов и возбудителей, угрожающих их целости, когда турбогенератор либо автоматически отключается от сети соответствующей защитой, либо должен быть немедленно разгружен и отключен от сети персоналом электростанции.

Аварийное отключение от сети или разгрузка турбогенератора оказывает влияние на весь режим работы электростанции как в электрической, так и в тепловой части. На электростанциях не блочного типа следует при этом перераспределить электрические и тепловые па-грузки, преследуя цель сохранения параметров отпускаемой энергии и надежности энергоснабжения потребителей. На электростанциях с блочными установками отключение турбогенератора может привести к полной остановке блока, поэтому должны быть приняты меры к сохранению питания собственных нужд от резервных трансформаторов и удержанию турбоагрегата в режиме холостого хода до выяснения причины отключения генератора, характера повреждения и возможности обратного включения блока в работу. При всех случаях необходимо поддерживать давление пара за котлами не ниже допустимой величины.

Необходимо помнить, что в нормальных условиях строго запрещается отключать генератор от сети, если на нем имеется даже незначительная или нулевая активная нагрузка. Подобное явление имеет место в том случае, если стопорный клапан турбины полностью не закрылся, отключение генератора от сети может привести к забросу оборотов турбины. При полном закрытии стопорного клапана стрелка мегаваттметра обычно уходит за нуль (генератор переходит в двигательный режим).

При возникновении междуфазных коротких замыканий во внешней сети, на аппаратах и ошиновке генераторного присоединения или в самом генераторе последний автоматически отключается соответствующей релейной защитой.

После отключения генератора от сети персонал должен прежде всего установить, от какой защиты отключился генератор, не произошло ли отключение в результате ошибочных действий персонала, не сработал ли скоростной автомат на турбине и удержала ли она холостой ход, убедиться в сохранении в работе всего оборудования блока на блочных установках.

Если генератор отключился защитой от внутренних повреждений, следует тщательно осмотреть его выводы, проверить нагрев генератора по приборам, измерить сопротивление изоляции обмоток статора и ротора, ошиновки выводов входящей в зону действия защиты и обобщить все явления в электрической части электростанции, сопровождающие отключение генератора. У генераторов с водородным охлаждением при этом следует проверить давление водорода в корпусе, а у генераторов с водяным охлаждением обмотки статора—наличие водорода в дистилляте. Если в результате анализа всех измерений и данных опроса персонала очевидно, что защита действовала правильно, турбоагрегат останавливается (на блочных установках останавливается также все оборудование данного блока) и выводится в ремонт. Аналогично устанавливается причина работы других защит от повреждений оборудования генераторного присоединения (трансформатора блока, токопроводов или кабелей, отпайки с реактором или трансформатором собственных нужд и т. д.).

Во всех случаях обнаружения повреждения оборудования его включение в работу производится после окончания ремонтных работ, проведения всех необходимых испытаний и луска соответствующего теплосилового оборудования.

Если при осмотре и измерении сопротивления изоляции обмоток генератора повреждения не обнаружены, разрешается плавным подъемом напряжения с нуля опробовать состояние всего оборудованиея и в случае отсутствия ненормальностей при этом включить генератор или блок в работу. Если обнаружены ненормальные явления, генератор немедленно останавливается и выводится в ремонт.

В случае отключения генератора от сети защитой шин, защитой от внешних повреждений сети, защитой от закрытия стопорного клапана турбины или ошибочного отключения выключателя необходимо принять меры к удержанию турбоагрегата или блока в режиме работы на холостом ходу и включить турбогенератор (блок) в работу немедленно по готовности тепломеханической части.

Если при отключении генератора выявилась нечеткая работа коммутационной аппаратуры (АГП, выключателей блока), до устранения неисправностей обратное включение в работу генератора допускать нельзя.

Появление замыкания на землю одной фазы обмотки статора особенно опасно для турбогенераторов в тех случаях, когда пробой изоляции обмотки произошел в результате начавшегося повреждения железа статора.

Для генераторов с непосредственным водяным охлаждением обмоток статора и турбогенераторов мощностью 150 Мет и более работа с заземлением одной фазы недопустима, и при срабатывании защиты нулевой последовательности на стороне генераторного напряжения на сигнал генератор должен быть без осмотра немедленно разгружен и отключен от сети.

Для генераторов мощностью до 150 Мет работа с заземлением одной фазы статора разрешается в течение 2 ч. При этом для уменьшения величины емкостного тока, протекающего в месте повреждения, и повышения надежности работы собственных нужд следует питание секций РУСН перевести на резервный трансформатор.

Если по показаниям специального вольтметра, установленного в цепи генератора, установлено, что заземление в обмотке статора находится ближе к нулевой точке (за 50% числа витков от выводов) либо заземление находится не в обмотке статора, а во внешней ошиновке или аппаратуре, генератор при необходимости может быть оставлен в работе под усиленным надзором. При появлении признаков развития повреждения (увеличивающийся нагрев активных частей, дым и пр.) он должен быть немедленно отключен. Если повреждена обмотка статора на расстоянии от выводов менее 50% числа витков, генератор рекомендуется отключать как можно раньше, с последующим отключением АГП.

Если замыкание на землю обнаружено в обмотке низшего напряжения главного блочного трансформатора, блок отключается от сети, останавливается и выводится в ремонт.

Турбогенератор должен быть немедленно отключен от сети автоматом безопасности турбины при появлении дыма, огня, угрозы жизни людей, аварийно нарастающей вибрации.