4. Электромашинная система возбуждения генераторов и ее характеристики.

комутации

Независимое возбуждение генераторов получило наибольшее распространение. Достоинство этого способа состоит в том, что возбуждение синхронного генератора не зависит от режима электрической сети и поэтому является наиболее надежным.

На генераторах мощностью до 100 МВт включительно применяют, как правило, в качестве возбудителя генератор постоянного тока, соединенный с валом синхронного генератора.

Возбуждение самого возбудителя выполнено по схеме самовозбуждения (обмотка возбуждения возбудителя ОВВ питается от якоря самого возбудителя). Регулирование возбуждения возбудителя осуществляется вручную шунтовым реостатом ШР, установленным в цепи ОВВ, или автоматически регулятором возбуждения АРВ.

Недостатки системы возбуждения с генератором постоянного тока:

1) сравнительно невысокая скорость нарастания возбуждения, особенно у возбудителей гидрогенераторов, которые имеют низкую частоту вращения (V= 1 – 2 1/с).

2) характерен для турбогенераторов, имеющих большую частоту вращения. Он обусловлен снижением надежности работы генератора постоянного тока из-за вибрации и тяжелых условий работы щеток и коллектора (условий коммутации).

Для сниж частоты вращения возбудителя с целью повыш надежн его работы выполняют соединение возбудителя с валом Г через редуктор. Недостаток: наличие дополнительной механич передачи.

Для возб Г с Р=160 МВт и более примен высокочастотная система возбуждения. Индукторный ВЧ генератор-возбудитель (ВГТ) имеет 3 обмотки возб., распол на статоре. ОВВ1 вкл послед с с обм ротора СГ и обеспеч основное возб ВГТ.ОВВ2, ОВВ3 получают питание от ВЧ-подвозбудителя через выпрямители. Регул тока ОВВ2, ОВВ3 осущ АРВ и УБФ (устройство бесконтактной форсировки возбуждения). АРВ обеспеч поддерж Uг в норм реж работы изменением тока в ОВВ2. УБФ обеспеч начальн возб Г и его форсировку при сниж напряж более, чем на 5%. К_ф=2 и скор нараст возбуждения не менее 2 1/с.

5. Тиристорные системы независимого и зависимого возбуждения.

5. Автоматическое гашение магнитного поля генераторов.

Во время КЗ внутри ген-ра или в зоне его защиты, отключение последнего от внешней сети не прекратит аварии, т.к. сам ген-р будет продолжать подпитывать место КЗ.

Во избежании дальнейшего разв-ия аварии надо быстро снять возбуждение. Для этого в цепи обмотки возб-ия ставится автоматическое гашение поля (АГП).

оэ

5

4

рз

овг

^R 1 2 3 агп

в

рд

шр овв

ОВГ – обмотка возб-ия ген-ра; В – возбудитель; ОВВ – обмотка возбуждения возбудителя; ШР – шунтовой реостат; 4 – обмотка контактора, либо электромагнит; 1,2,3 – контакты контактора 4; РЗ – релейная защита; ОЭ – электромагнитные отключения; Rг – гасительное сопротивление (мощное низкоомное акт-ое сопрот-ие).

При нормальной работе катушка К получает питание ч/з контакт 4, контакты 2-3 замкнуты, 1 – разомкнут. ЩР регулирует ток возбуждения ген-ра. При возникновении КЗ , РЗ получает питание и контакт 4 размыкается, а 5 – замыкается и теряет питание. В рез-те 2-3 размыкаются, а ОВГ включается на Р гасительные. Затухающий магнитный поток индуцирует поток в ОВГ, т.о. происходит быстрое размагничивание и вся магнитная энергия превращается в тепловую. В рез-те мы исключаем подпитку в т. КЗ до генераторного выключателя.

1. Замыкающие обмотки возбуждения на Rг.

2. Включение обмотки возбуждения на дугогасительную решётку быстродействующего автомата

противовключение в возбудителе.

В первых двух способах предусматривается осуществление необходимых переключений в цепях возбуждения с помощью спе­циальных коммутационных аппаратов, которые называют авто­матами гашения поля (АГП).

При замыкании обмотки ротора генератора на специальное сопротивление процесс гашения магнитного поля сильно затяги­вается, поэтому в настоящее время наибольшее распространение получил более действенный способ гашения магнитного поля гене­ратора при помощи АГП с дугогасительной решеткой (рис. 2-20). При коротком замыкании в генераторе реле защиты РЗ сраба­тывает и своими контактами отключает генератор от внешней сети, воздействуя на электромагнит отключения ЭО выключателя, а также подает импульс на от­ключение АГП.

Автомат имеет рабочие контакты 2 и дугогасительные /, которые при нормальной работе генератора замкнуты. Контакты 3 АГП вводят при отключении автомата добавочное сопротивление R_K в цепь возбуждения возбудите­ля, снижая ток возбуждения последнего. *АГП снабжен ре­шеткой из медных пластин 4 при расстоянии между ними 1,5—3 мм.

При отключении автомата сначала размыкаются рабо­чие контакты, а затем дугога-сительные, причем дуга, воз­никающая на них, затягивается с помощью магнитного дутья вду-гогасительную решетку и разбивается на ряд последовательных коротких дуг.

Короткая дуга является нелинейным активным сопротивлением, падение напряжения на котором сохраняется практически постоян­ным, равным 25—30 В, несмотря на изменение тока в дуге в широких пределах.

Общее падение напряжения на дуге равно:

и_я = п0_к, (2-4)

где U_K — напряжение на короткой дуге; п — число последователь­ных дуговых промежутков в решетке.

Таким образом, в момент вхождения дуги в решетку автомата напряжение на ней сразу возрастает до £/_д и практически остается неизменным до погасания дуги.

Число пластин в решетке выбирается таким, чтобы U_л превосхо­дило Uf пот — потолочное напряжение возбудителя. При этом дуга существует, цока имеется запас энергии магнитного поля обмотки возбуждения генератора.

Рис. 2-20. Схема электрических цепей при гашении поля генератора автоматом с дугогасящей решеткой.

Если пренебречь падением напряжения в активном сопротивле­нии обмотки ротора, что допустимо для крупных синхронных гене­раторов, то уравнение переходного процесса примет следующий вид:

Электродвижущая сила самоиндукции обмотки возбуждения при изменении тока равна . Она определит разность потен­циалов на обмотке ротора. Чем выше скорость изменения тока dif/dt, тем больше э. д. с. самоиндукции. По условию электрической прочности изоляции обмотки ротора эта э. д. с. не должна превышать V_m. Так как в процессе гашений U _л имеет практически постоянное значение, то уравнение (2-5) при условии макси­мальной скорости гашения поля во все время переходного процесса бу­дет иметь вид:

U_m~\-U_lx = U_f. (2-6)

Время гашения поля с использованием описанной выше схемы составляет 0,5—1 с. Процесс изменения тока в обмотке ротора и напряжения на ее зажимах представлен на рис. 2-21.

В данном случае условия гашения поля близки к оптимальным.

При гашении поля, создаваемого небольшим током, дуга в про­межутках между пластинами горит неустойчиво, особенно при подходе тока к нулевому значению.

При такой схеме дуга гаснет не вся сразу, а по секциям, что способствует уменьшению пе