Режим роботи генераторів: нормальний, недовозбужденіем, перезбудження

Під нормальним режимом роботи мається на увазі такий режим, в якому Г може довго працювати без обмежень. Це, наприклад, номінальний режим, при цьому всі параметри номінальні, і температури обмоток ротора, статора, стали статора не виходять за допустимі нормовані межі:

  • обмотки ротора – 100-130 * (виміряна термометром),
  • обмотки статора – 95-105 * (виміряна методом термосопротивлений),
  • активної стали – 105 * (методом термометра).

При номінальних параметрах генератор може працювати протягом всього терміну служби.

До нормальним режимам ставляться також режими з неповною (частковою) навантаженням і змінюється навантаженням за умови, що в процесі зміни основні параметри Г не виходять за допустимі межі.

Зміна активного навантаження виробляють за рахунок турбіни, змінюючи впуск робочого тіла, зміна реактивної навантаження – змінюючи струм збудження. Режим вважається незмінним, якщо параметри змінилися в наступних межах: J обм вважається незмінною, якщо змінилася на 1 * протягом години, * ох. ср -на 1 * на годину для газу, на 1,5 * на годину для рідини, * U і * I – на * 3 *, * iвозб, * f – на * 1%. Відхилення можливі в процесі експлуатації і великі: змінюється навантаження, змінюються умови охолодження, змінюється U і f в мережі. При цьому необхідно відповісти на питання, які режими є нормальними, які тривалий час допустимими.

Одночасно можуть змінюватися ряд параметрів. Приймемо спочатку для аналізу, що * ох, U, f = const, розглянемо зміна тільки активної і реактивної навантаження, cos *. Для цього побудуємо діаграму потужності ненасиченого генератора (xd = const).

Спосіб побудови діаграми буде ясний з допоміжної діаграми (рис.1).

Так як Uг = const, xd = const, то можна помножити всі вектори цієї діаграми на величину Uг / xd.

Добудуємо трикутник НОА (рис.2) до прямокутного, отримаємо АС = I * U * cos * = Р активна потужність генератора, ОC реактивна потужність генератора, також з діаграми можемо отримати інші відомі вирази для активної і реактивної потужності Г через кут d

AC = P = Eq U sind / xd; ОС = Q = Eq U cos d / xd – U 2 / xd.

За рахунок зниження Р, набули більшого значення Q. Однак при цьому ЕРС генератора більше номінального значення, струм збудження повинен бути більше номінального, що неприпустимо за умовами нагріву обмотки збудження. Проведемо коло радіусом НА, яка буде обмежувати режим роботи генератора в області cosj < cosi ном. У точці А2, наприклад, отримаємо Q > Qном, за рахунок P < Pном, але при цьому S < Sном. Таким чином, режим з cosj < cosj ном можливий, але при цьому повна потужність генератора обмежена, в цьому режимі необхідно стежити за виконанням умови iвозб < iвозб ном.

Можна прийняти cos = 0, тобто, де буде працювати в режимі синхронного компенсатора. При цьому Р = 0, але Q< Sном. Можна отримати реально

Q = 0.8 S ном (точка режиму А3), а з урахуванням насичення генератора – 0.7 S ном.

Чисто компенсаторний режим зазвичай для турбогенераторів не може бути тривалим: обмежений умовами охолодження парової турбіни (технічним мінімумом) або для блокових станцій – технічним мінімумом котлів.

Розглянемо трохи докладніше режим СК турбо- і гідрогенераторів.

ТГ використовують в режимі СК в наступних випадках:

  1. при низьких техніко-економічних показниках агрегатів,
  2. в період найменших навантажень в енергосистемі,
  3. при тривалих ремонтах турбіни. В останньому випадку ТГ від’єднується від турбіни шляхом розчеплення сполучної муфти. У перих двох випадках, особливо якщо необхідний обертається резерв, Г від турбіни не відключайте, при цьому дається невеликий впуск пари (технічний мінімум).

Гідрогенератори частіше використовуються як синхронні компенсатори, особливо в період маловоддя. Вертикальні ГГ працюють в режимі СК спільно з турбіною. Для покриття електромагнітних і механічних втрат споживається невелика потужність з мережі. Для зменшення по-терь, а значить і активної потужності, необхідно, щоб лопатки турбіни оберталися не в воді, а в повітрі (небезпеки перегріву тут не виникає). Воду з камери ГГ віджимають стисненим повітрям. З цією метою на ГЕС передбачають спеціальну установку зі стисненим повітрям. Протягом всього часу роботи ГГ в режимі СК в камері підтримується надлишковий тиск.

Тепер розглянемо можливі режими Г при cos j > cos jном. В цьому режимі існують обмеження по струму статора Г, він не повинен перевищувати номінальний, і S = S ном. Точка режиму А3: cos j > сos jном, S = S ном, P > P ном, Q &lt
; Q ном.

За рахунок зменшення реактивної потужності отримали збільшення активної. Обмеження можуть визначатися турбіною, тоді лінія режиму -дуга АА3 виявиться заміненої горизонтальної прямої АВ. Якщо турбіна здатна підвищувати свою потужність понад номінальну (справедливо для теплофікаційних турбін з відборами пара КО і КОО), то в області АА3 генератор працює при повній номінальної потужності, а P > P ном. Для багатьох Г робота з cos j, близьким до 1, може виявитися неприйнятною з точки зору стійкості паралельної роботи з енергосистемою через велику кута d і зменшеним, в порівнянні з номінальним, струмом збудження.

Крім цього на ділянці АВ і далі виникають обмеження електромагнітного характеру, пов’язані з величиною місцевих втрат і місцевого нагріву зони лобових частин обмоток статора і ротора, крайніх пакетів активної сталі статора. Цей додатковий нагрів обумовлений підвищеною результуючої індукцією в торцевих зонах, що пояснюється слабкою магнітною зв’язком обмоток ротора і статора в цих зонах і недостатньою компенсацією потоку реакції статора потоком ротора. Магнітна зв’язок цих обмоток тут слабша, тому що поля, утворені лобовими частинами обмоток статора і ротора в торцевих зонах, змушені замикатися по шляхах, які проходять здебільшого по повітрю.

У номінальному режимі, що є розрахунковим, нагрів допустимий. В режимах з cosj > cos j ном збільшується активна потужність і зменшується реактивна, а струм збудження стає менше. Результуюча індукція зростає, втрати і нагрів возрас-тануть. Тому, наприклад, ТГВ-200 при Р = 200 МВт повинен мати Q? 20 МВАр, але ТГВ-300 допускає роботу з cos j = 1.

Розглянемо режим з недовозбужденіем: видачі активної потужності в мережу і споживання реактивної потужності.

Використання Г в цьому режимі, в режимі споживання реактивної потужності, викликається необхідністю зниження напруги в мережі, наприклад, при малому навантаженні електростанції, пов’язаної з ЛЕП високої напруги, коли через велику зарядної потужності ЛЕП напруга на шинах станції надмірно високо. Для його зниження доводиться знижувати струм в обмотці збудження. При цьому умови для крайніх пакетів активної стали стають дуже несприятливими. Для зменшення нагрівання навантаження доводиться знижувати. На діаграмі потужності ділянку, обмежений нагріванням, позначений буквами BG і B1G1. Як отримують цю частину характеристики?

Інтенсивність результуючого магнітного поля і рівень нагріву крайніх пакетів залежить від конструктивного виконання торцевих зон, від типу генератора. Обмеження визначаються експериментально для кожного типу генератора. Наприклад, ТГВ-2000 не допускає роботу в режимі споживання реактивної потужності при активному навантаженні, що становить 95% від номінальної і вище.

У режимі недозбудження маємо справу зі значними кутами d. Тому активна потужність генератора обмежується стійкістю його роботи (ділянка BМ діаграми). Якщо d = 90 °, то можна отримати Р г макс, зазвичай працюють з рпред = 0.9 Рмакс (10% запас). На прямій d = 90 ° відкладаємо НК, пропорційний Eq і Рмакс. Цим радіусом проводимо частину окружності; відкладаємо НЕ = 0,9 НК – це гранична активна потужність, перетин горизонталі і дуги кола дає точку N на діаграмі режимів. Точки на ділянці B1М виходять аналогічно. Таким чином, в режимі недозбудження навантаження генератора значно знижені в порівнянні з номінальними.

У пристрої АРВ необхідно мати спеціальний елемент, що обмежує мінімальний струм збудження.

Діаграма потужності Г дає уявлення про допустимих режимах роботи Г. На практиці користуються, проте, картою допустимих навантажень, вони складені для кожного типу Г на підставі спеціальних випробувань. У карті також оцінюється вплив на режим роботи Г зміни U, f, параметрів охолоджуючої середовища.

Ссылка на основную публикацию