Слайд 1Режимы работы
синхронных генераторов
(синхронных компенсаторов)
Слайд 2Режимы работы синхронных генераторов (синхронных компенсаторов)
Пусковые режимы
1. Начальный разворот ротора
2.
Синхронизация
3. Набор нагрузки
4. Особенности пуска СМ различного назначения
Рабочие режимы
1. Номинальный
режим
2. Нормальный режим
3. Допустимые перегрузки
4. Асинхронный режим
5. Двигательный режим
6. Несимметричная нагрузка
7. Несинусоидальная нагрузка
Слайд 3Пусковые режимы
1. Начальный разворот ротора
2. Синхронизация
3. Набор нагрузки
4. Особенности пуска
СМ различного назначения
Слайд 41. Начальный разворот ротора
Прямой механический разгон от турбины возможен:
СТГ на
АЭС;
СТГ на ТЭС с циклом ПТУ;
СГГ на ГЭС;
СМ на ГАЭС
в турбинном режиме.
Прямой механический разгон от турбины невозможен:
СТГ на ТЭС с циклом ГТУ;
СМ на ГАЭС в насосном режиме;
синхронный компенсатор.
Слайд 5Сложность пуска синхронных машин в двигательном режиме
При подаче трехфазного переменного
тока в обмотку статора возбужденного СД с покоящимся ротором, не
возникает разгоняющего момента сил.
Слайд 6Синхронный двигатель.
Вращающееся магнитное поле статора
В
В
С
А
А
В
С
Слайд 7Синхронный двигатель.
Действие сил Ампера на обмотку ротора
В
FA
В
С
А
А
В
С
Слайд 8Синхронный двигатель.
Вращение ротора
В
С
А
А
В
С
Слайд 9Пуск асинхронных машин в двигательном режиме проще
При подаче трехфазного переменного
тока в обмотку статора АЭД с покоящимся ротором, возникает разгоняющий
момент сил.
Слайд 10Асинхронный двигатель.
Вращающееся магнитное поле статора
В
В
С
А
А
В
С
Слайд 11Асинхронный двигатель.
Возникновение тока в обмотке ротора
В
FA
В
С
А
А
В
С
Слайд 12Асинхронный двигатель.
Действие сил Ампера на обмотку ротора
В
FA
В
С
А
А
В
С
Слайд 13Асинхронный двигатель.
Вращение ротора
В
С
А
А
В
С
Слайд 14Способы начального разгона ротора синхронной машины
Механический пуск от АЭД с
ФР
Асинхронный пуск
Частотный пуск от СПЧР
Частотный пуск от соседней СМ
Комбинированный пуск
(асинхронный + частотный)
Слайд 162. Синхронизация
Способ точной синхронизации:
генератор сначала возбуждают,
затем включают в сеть.
Способ
самосинхронизации:
генератор сначала включают в сеть,
затем возбуждают.
Слайд 172. Синхронизация
ПТЭ, 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 способа самосинхронизации, если это предусмотрено техническими условиями на поставку или специально согласовано с заводом-изготовителем.
Слайд 182. Синхронизация
При ликвидации аварий в энергосистеме турбогенераторы мощностью до 220
МВт включительно и все гидрогенераторы разрешается включать на параллельную работу
способом самосинхронизации.
Турбогенераторы большей мощности разрешается включать этим способом при условии, что кратность сверхпереходного тока к номинальному, определенная с учетом индуктивных сопротивлений блочных трансформаторов и сети, не превышает 3,0.
Слайд 19Способ точной синхронизации
Сначала генератор возбуждают, а затем включают в сеть:
Uг
≈ Uс (ΔUдоп = 1 %)
fг ≈ fс (Δfдоп =
0,1 %)
ϕг ≈ ϕс (Δϕдоп = 10⁰)
Слайд 20Способ точной синхронизации
Преимущества:
малый уравнительный ток при правильном включении
незначительное воздействие
на сеть
Недостатки:
сложность
длительность
большой уравнительный ток при неправильном включении
Слайд 21Способ самосинхронизации
Сначала генератор включают в сеть, а затем возбуждают.
Включение производится
при вращении ротора с частотой, близкой к синхронной (в пределах
2%).
Обмотка ротора при этом замкнута на гасительное сопротивление при отключённом АГП.
Возбуждение подаётся сразу же после включения в сеть.
В течение 1-3 с машина втягивает в синхронизм.
Слайд 22Способ самосинхронизации
Преимущества:
простота
быстрота
Недостатки:
большой уравнительный ток
сильные провалы напряжения в сети (особенно когда
генераторы включены непосредственно на шины без БПТ)
Слайд 233. Набор нагрузки
ПТЭ 5.1.21.
Скорость повышения напряжения на генераторах и
синхронных компенсаторах не ограничивается.
Скорость набора и изменения активной нагрузки для
всех генераторов определяется условиями работы турбины или котла.
Слайд 243. Набор нагрузки
Скорость изменения реактивной нагрузки генераторов и синхронных компенсаторов
с косвенным охлаждением обмоток, турбогенераторов ГТУ, а также гидрогенераторов с
непосредственным охлаждением обмоток не ограничивается;
на турбогенераторах с непосредственным охлаждением обмоток эта скорость в нормальных режимах должна быть не выше скорости набора активной нагрузки, а в аварийных условиях - не ограничивается.
Слайд 274. Особенности пуска СМ
различного назначения
СТГ на АЭС и ТЭС
с циклом ПТУ
СТГ на ТЭС с циклом ГТУ
СГГ на ГЭС
СГГ
на ГАЭС в насосном режиме
СК
СТГ в режиме СК
СГГ в режиме СК
Слайд 28Рабочие режимы
1. Номинальный режим
2. Нормальный режим
3. Допустимые перегрузки
4. Асинхронный
режим
5. Двигательный режим
6. Несимметричная нагрузка
7. Несинусоидальная нагрузка
Слайд 291. Номинальный режим
Sном
Uном (± 3%)
Iном
nном (± 1%)
cosφ
Iв.ном (± 1%)
θмеди, стали
(1°С / час)
θохл.газа (1°С / час)
θохл.жидк. (0,5°С / час)
Слайд 322. Нормальный режим
1. Отклонение напряжения
вверх: увеличиваются потери в стали
вниз: увеличивается
ток статора (при прочих равных); снижается устойчивость
2. Отклонение частоты
вверх: увеличивается
ЭДС
вниз: ухудшается охлаждение
Слайд 33Диаграмма продолжительной работы.
Допустимые напряжения и частоты.
Слайд 343. Допустимые перегрузки
t2доп = t1доп * (К21доп – 1) /
(К22доп – 1)
К1доп = 1,5 – для перегрузок статора
t1доп =
120 с – для СГ с косвенным охлаждением;
t1доп = 60 с – для СГ с непосредственным охлаждением;
Слайд 353. Допустимые перегрузки
t2доп = t1доп * (К21доп – 1) /
(К22доп – 1)
К1доп = 2 – для перегрузок ротора
t1доп =
50 с – для СГ с косвенным охлаждением;
t1доп = 20 с – для ТГ < 800 МВт и для ГГ с непосредственным охлаждением;
t1доп = 15 с – для ТГ ≥ 800 МВт
Слайд 364. Асинхронный режим
Возникает при полной или частичной потере возбуждения:
обрыв в
цепи ротора;
КЗ в обмотке ротора;
ложное или самопроизвольное срабатывание АГП.
Слайд 37Асинхронный генераторный режим
~
P
Q
iв=0
Слайд 38Асинхронный ход – это параллельная несинхронная работы возбужденных генераторов
Слайд 39ПТЭ 5.1.27
Допускается кратковременная работа турбогенераторов в асинхронном режиме без возбуждения
при сниженной нагрузке.
Для турбогенераторов с косвенным охлаждением обмоток допустима
нагрузка в указанном режиме до 60% номинальной, а продолжительность работы при этом не более 30 мин.
Слайд 40ПТЭ 5.1.27
Допустимая нагрузка и продолжительность работы в асинхронном режиме без
возбуждения асинхронизированных турбогенераторов и турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток должны
быть установлены на основании указаний заводских инструкций, а при их отсутствии - на основании результатов специальных испытаний или положений нормативных документов.
Слайд 41ПТЭ 5.1.27
Допустимость асинхронных режимов турбогенераторов по их воздействию на
сеть должна быть установлена расчетами или испытаниями.
Работа гидрогенераторов и турбогенераторов
с наборными зубцами ротора в асинхронном режиме без возбуждения не допускается.
Несинхронная работа отдельного возбужденного генератора любого типа относительно других генераторов электростанции не допускается.
Слайд 42Мт
s
Мас
Мт
Мт
s
Мас
Мт
s
s
Турбогенераторы
Гидрогенераторы
Слайд 435. Двигательный режим
Возникает при отсутствии пара (газа, воды) на турбину.
Если
есть ток возбуждения, то режим СД.
Если нет тока возбуждения, то
режим АЭД.
Слайд 44Режим синхронного двигателя
~
P
Q
iв
Слайд 46В режиме СГ угол δ > 0.
То есть ротор генератора
«тянет» за собой энергосистему
δ
Uг
Uс
Слайд 47В режиме СД угол δ < 0.
То есть энергосистема «тянет»
за собой ротор электродвигателя
δ
Uд
Uс
Слайд 48Теперь пояснение
на языке II закона Ньютона.
Ниже показано, почему
тормозящая сила Ампера (в режиме генератора) становится ускоряющей (в режиме
электродвигателя).
Слайд 49Генераторный режим
Х
∙
∙
∙
Х
Х
dс
dр
Х
∙
∙
Х
δ > 0
FА
FА
Слайд 51Двигательный режим
Х
∙
∙
∙
Х
Х
dс
dр
Х
∙
∙
Х
δ < 0
FА
FА
Слайд 52Было:
Fтурбины – FАмпера – Fтрения = 0
Стало:
0 – FАмпера –
Fтрения = ma < 0
Ротор тормозится. Угол δ меняет знак.
Сила Ампера меняет знак:
FАмпера – Fтрения = 0
Слайд 53ПТЭ 5.1.28.
Допустимость и продолжительность работы генератора в режиме электродвигателя
ограничиваются условиями работы турбины и определяются заводом-изготовителем турбины или нормативными
документами.
Слайд 54Режим асинхронного двигателя
~
P
Q
iв=0
Слайд 55Режим асинхронного двигателя
Из-за большого потребления реактивного тока:
1) Снижается напряжение на
шинах РУ;
2) Снижается напряжение на шинах СН;
3) Возникают недопустимые нагревы
в роторе
=> такой режим должен быть немедленно прекращен
Слайд 56Р
Q
СГ
АГ
АЭД
СК недовозбужд.
СК перевозбужд.
СД
Слайд 576. Несимметричная нагрузка
Причины:
несимметричные КЗ;
обрыв фазы;
неполнофазное отключение или включение выключателей.
Опасность для
генератора:
электромагнитное поле обратной последовательности вращается с двойной частотой относительно ротора;
в
толще ротора наводятся токи частотой 100 Гц в тонком поверхностном слое;
большие нагревы, старение изоляции, размягчение клиньев.
Слайд 59«Инструкция по переключениям в электроустановках», п. 3.5.14.
В случае неполнофазного
отключения выключателя генератора развозбуждение генератора не допускается;
АГП может быть
отключен только после устранения неполнофазного режима.
Слайд 606. Несимметричная нагрузка
ПТЭ 5.1.26
Допускается длительная работа с разностью токов
в фазах, не превышающей:
12% номинального для турбогенераторов и
20%
для синхронных компенсаторов и дизель-генераторов.
Для гидрогенераторов с системой косвенного воздушного охлаждения обмотки статора допускается разность токов в фазах:
20% при мощности 125 МВ х А и ниже,
15% - при мощности свыше 125 МВ х А.
Для гидрогенераторов с непосредственным водяным охлаждением обмотки статора допускается разность токов в фазах 10%.
Во всех случаях ни в одной из фаз ток не должен быть выше номинального.
Слайд 616. Несимметричная нагрузка
I22t ≤ Вдоп
Вдоп = 30 с – косвенное
охлаждение
Вдоп = 15 с – ТВФ
Вдоп = 8 с –
ТВВ, ТГВ, ТВМ
Слайд 637. Несинусоидальная нагрузка
Гармоники:
1 – основная гармоника
2, 4, 6, … -
очень малы в связи с симметрией ротора и статора
3, 6,
9, … - не могут существовать в обмотке статора
Наиболее опасны:
5, 11, 17, … - подобны обратной последовательности
7, 13, 19, … - подобны прямой последовательности
Слайд 64О высших гармониках
Требования по синусоидальности напряжения включены в ГОСТ 13109-97
«Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии
в системах электроснабжения общего назначения».
Нормируются:
- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения
- коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения (гармоники от 2-й до 40-й включительно)
Слайд 67Допустимые значения коэффициента несинусоидальности КU
Слайд 68Влияние несинусоидальности напряжения
на работу электрооборудования
1. Появляется ток в нейтральном
проводе.
2. В трансформаторах не уравновешены магнитные потоки.
3. Во вращающихся машинах
возникают добавочные потери.
Торможение и вибрация ротора.
4. В конденсаторах - добавочные потери и дополнительный нагрев.
5. Резонанс емкостей и индуктивностей на высоких частотах.
6. Отклонение напряжения. См. ГОСТ 13109-87.
7. Нарушение работы УРЗиА.
Наиболее распространены ложные срабатывания защит, основанных на измерении сопротивлений.
8. Нарушение работы индукционных приборов измерения мощности и учета электроэнергии.
9. Искажение сигналов в линиях связи.
Слайд 69Глубина проникновения тока гармоники номер v в толщу проводника
тем меньше,
чем больше номер v гармоники
Слайд 70Режимы работы синхронных генераторов (синхронных компенсаторов)
Пусковые режимы
1. Начальный разворот ротора
2.
Синхронизация
3. Набор нагрузки
4. Особенности пуска СМ различного назначения
Рабочие режимы
1. Номинальный
режим
2. Нормальный режим
3. Допустимые перегрузки
4. Асинхронный режим
5. Двигательный режим
6. Несимметричная нагрузка
7. Несинусоидальная нагрузка
