Специальные режимы работы генератора

Допустимые нагрузки генераторов в режимах недовозбуждения (по условиям сохранения устойчивости машин и электропередачи) должна оцениваться с учетом конкретных условий работы генераторов в системе с помощью общих методов анализа устойчивости энергосистем.

Работа генераторов с коэффициентом мощности, равным единице, и в режимах недовозбуждения должна происходить при включенном АРВ. Исключение составляют генераторы с системами простого компаундирования, у которых при включенном компаундировании не удается снизить возбуждение до нужных значений реактивной нагрузки даже при полностью введенном шунтовом реостате и минимальном токе корректора. У таких генераторов устройство компаундирования следует отключать, оставляя в работе лишь корректор и релейную форсировку.

Ненормальные режимы работы генераторов

Режим перегрузки

Перегрузка оборудования, вызванная сверхтоком, т.е. увеличением тока сверх номинального значения. Номинальным называется максимальное значение тока, допускаемое для данного оборудования в течение неограниченного времени. Если ток I, проходящий по оборудованию, превышает номинальное значение, то за счет выделяемой им дополнительной теплоты температура токоведущих частей и изоляции через некоторое время превосходит допустимое значение, что приводит к ускоренному старению изоляции и токоведущих частей. Время tд допустимое для прохождения повышенных токов, зависит от их значения. Характер этой зависимости, определяемой конструкцией оборудования и типом изоляционных материалов, приведен на рис. 1. Причиной сверхтока может быть увеличение нагрузки или появление КЗ за пределами защищаемого элемента (внешнее КЗ). Для предупреждения повреждения оборудования при его перегрузке необходимо принять меры к его разгрузке или отключению в пределах времени tд.

Изолирующие материалы в процессе эксплуатации подвергаются старению и теряют свои изолирующие свойства, поэтому систематические перегрузки генераторов недопустимы.

Однако в аварийных условиях допускается кратковременная перегрузка по току статора и ротора.

Короткое замыкание

При коротком замыкании синхронного генератора ток короткого замыкания Iк ограничивается внутренним сопротивлением обмотки якоря, которое имеет в основном индуктивный характер. Поэтому ток Iк отстает от напряжения на угол, близкий к 90°, и реакция якоря сильно размагничивает машину и резко уменьшает поток Фрез и э. д. с. генератора Е. В результате установившийся ток короткого замыкания в синхронных машинах сравнительно невелик (в некоторых машинах он меньше номинального), но из этого нельзя делать вывод, что короткое замыкание не опасно для генератора.

Внешние характеристики синхронного генератора (рис. 2) представляют собой зависимости изменения напряжения генератора U от тока нагрузки Iя при постоянных значениях t, Iв и cosφ. Коэффициент мощности cosφ, при котором работает генератор, определяется характером его нагрузки (соотношением между активным и реактивным сопротивлениями потребителей). При активной нагрузке напряжение генератора с ростом тока нагрузки уменьшается по кривой 2, а при активно-индуктивной — по кривой 1; чем больше угол сдвига фаз φ между током Iя и напряжением U, тем сильнее размагничивающее действие реакции якоря и тем ниже идет кривая напряжения. При активно-емкостной нагрузке, когда ток Iя опережает по фазе напряжение U, реакция якоря подмагничивает машину и напряжение U может даже возрастать по сравнению с U0 = E0 при холостом ходе (кривая 3).

При внезапном коротком замыкании и уменьшении результирующего потока машины Фрез в обмотках возбуждения и демпферной индуцируются э. д. с. и возникают токи, которые согласно правилу Ленца препятствуют изменению потока Фрез. Поэтому этот поток и э. д. с. генератора уменьшаются сравнительно медленно, хотя машина уже замкнута накоротко. В результате ток в обмотке якоря в начальный момент короткого замыкания резко возрастает, а затем постепенно уменьшается. Наибольший ток Iуд в начальный момент короткого замыкания называется ударным и он может превышать амплитуду номинального тока якоря в 10—15 раз.