ИЭ / 7 сем (станции+реле) / Расписанные билеты Лапидус v.1

Часть 1. Режимы работы синхронных генераторов и синхронных компенсаторов

1.Пусковые режимы

1.1.Начальный разворот ротора

На ТЭС с ПТУ и на АЭС ротор СГ раскручивается от турбины за счёт пара. Пар изготавливается с помощью механизмов СН, приводимых во вращение электродвигателями, которые получают питание от ЭС через трансформаторы СН.

На блоках мощностью от 300 МВт питательные насосы оборудованы не электро-, а турбоприводами, следовательно, используют или пусковую котельную, или пускорезервный питательный электронасос (ПЭН).

На ГЭС ротор СГ раскручивается от гидроколеса за счёт открытия направляющего аппарата.

Однако, существуют ситуации, когда прямой механический пуск турбины невозможен. Например, на ТЭС с ГТУ: ГТ, СГ и компрессор – на одном валу. Пока не раскрутят компрессор, не сможем развернуть генератор:

На ГАЭС ночью СМ должна работать в режиме СД, а гидроколесо в режиме насоса, следовательно, водой не раскрутить. Также нельзя раскрутить от турбины СК как таковой.

Если прямой механический пуск от турбины невозможен, то делают:

1. Механический пуск от электродвигателя мощностью 5% от мощности генератора (АЭД с ФР или АЭД с КЗР + ПЧ)

АЭД – асинхронный электродвигатель

ФР – фазный ротор

КЗР – короткозамкнутый ротор

ПЧ – преобразователь частоты

Электрические пуски:

1. Асинхронный пуск. На время пуска СГ становится АЭД с КЗР: замыкают обмотку возбуждения СГ через сопротивление. Когда генератор раскручивается, его обмотка ротора размыкается и подключается к возбудителю.

При подаче трёхфазного переменного тока в обмотку статора АЭД его ротор закрутится. Это потому что по закону Фарадея в обмотке ротора – переменный ток, следовательно, вектор Fa будет совершать лишь пол оборота. В тот момент, когда он подойдёт к

положению 6 часов, знак Ф поменяется, ток развернется и Fa поменяет свой знак за счёт

разворота тока, и перескочит на 12 часов.

2. Частотный пуск. На время пуска СГ становится СД: на статоре СД подают напряжение с плавно возрастающей частотой (от 0 до 50 Гц).

Если на статоре возбуждённого СД подать трёхфазный переменный ток частотой 50 Гц, то его ротор, вибрируя, останется на месте, а вся энергия уйдёт на нагрев обмотки статора. Это потому что Fa (сила Ампера), действующая на обмотку ротора, вращается с той же частотой, что и вектор магнитной индукции В, т.е. 50 Гц (правило левой руки). Следовательно, Fa 100 раз в секунду меняет направление справа налево и наоборот и ротор покоится.

Частотный пуск бывает от:

-Статический преобразователь частоты (СПЧ)

-Динамический преобразователь частоты (ДПЧ, от соседней машины)

Идея частотного пуска

Плавно увеличиваем частоту тока в обмотке статора от 0 до 50 Гц. Следовательно, вектор В тоже будет вращаться плавно. Ротор будет успевать проворачиваться так, что Fa всегда будут оставаться направленными по касательной.

СПЧ:

Пуск от соседней СМ (ДПЧ):

1.) В1 и В2 отключены, В3 и В4 включены. Обе машины покоятся и не возбуждены. 2.) Обе машины возбуждаемы от постороннего или специального возбудителя

(источника постоянного тока).

3.) На турбину ведущей СМ подаём плавно увеличивающийся расход рабочего тела (пар, вода), следовательно, на статоре этой СМ появляется напряжение частотой от 0 до 50 Гц и ведомая СМ начинает работать как СД и ее ротор плавно разворачивается.

4.) Когда обе СМ достигли nсх, они переключаются на свои штатные возбудители. Ведомая СМ включается в сеть с помощью В2 (после синхронизации), а ведущая

либо также включается в сеть с помощью В1, либо останавливается и используется для пуска следующей машины.

5.) Пусковые выключатели В3 В4 отключаются.

nсх – синхронная частота.

Пока машины покоятся, их штатные электромашинные возбудители не вырабатывают постоянный ток, следовательно, нужен специальный источник постоянного тока. Это недостаток данного способа.

Этого недостатка можно избежать, а пуск ускорить за счёт применения комбинированного пуска от соседней машины (сначала АП, а потом ЧП).

АП – асинхронный пуск

ЧП – частотный пуск

1.) В1 и В2 отключены, В3 и В4 включены, обе СМ покоятся.

2.) Ротор ведущей (не возбуждённой) СМ разворачиваем водой или паром до частоты≈0,7nсх

3.) В момент (1) возбуждаем ведущую СМ, она становится СГ, а ведомая (не возбуждённая) становится АЭД с КЗР. Идёт АП

4.) Ведомая СМ набирает скорость за счёт некоторого торможения ведущей. Их скорости становятся одинаковыми.

5.) В момент (2) возбуждаем ведомую СМ, она становится СД.

6.) На турбину ведущей СМ плавно увеличивается расход пара/воды. Идёт ЧП.

Способы начального разгона ротора СМ:

1.Механический

1.1.от турбины (95% всех случаев)

1.2.от специального ЭД (АЭД с ФР)

2.Электрический

2.1.АП

2.2.ЧП

2.2.1.от СПЧ

2.2.2.от ДПЧ

2.3.комбинированный

1.2. Синхронизация

Методы синхронизации:

-метод точной синхронизации

-метод самосинхронизации

ПТЭ (правила технической эксплуатации) п. 5.1.19:

«Генераторы, как правило, должны включаться в сеть способом точной синхронизации. При использовании точной синхронизации должна быть введена блокировка от несинхронного включения. Допускается использование при включении в сеть способ самосинхронизации, если это предусмотрено техническими условиями на поставку или специально согласовано с заводом-изготовителем. При ликвидации аварий в энергосистеме ТГ мощностью до 220 МВт включительно и все ГГ разрешается включать на параллельную работу способом самосинхронизации. ТГ большей мощности разрешается включать этим способом при условии, что кратность сверхпереходного тока к номинальному, определённая с учётом индуктивных сопротивлений блочных трансформаторов и сети, не превышает 3».

1.) Способ точной синхронизации

Сначала генератор возбуждают, а затем при выполнении специальных условий включают в сеть:

Если перепутать полярность проводников, идущих от измерительных ТН, то возможно противофазное включение с большим уравнительным током:

Сначала включаем генератор в сеть, а затем возбуждаем.

Преимущества:

Простота и быстрота

Недостатки:

Большой уравнительный ток (до 3Iном), значит большие провалы напряжения, значит повышенные механические нагрузки.

Особенно эти недостатки проявляются в схеме с ГРУ, т.к. провал напряжения запускаемой машины приводит к такому же провалу на соседней работающей машине (см. динамическая устойчивость Р(δ)).