Требования, предъявляемые к системам возбуждения:
1. Обеспечить надежное питание обмоток возбуждения генератора в нормальных и аварийных режимах.
2. Производить регулирование напряжения возбуждения в заданных пределах .
3. Обеспечивать быстродействующее автоматическое регулирование возбуждения (АВР) с высоким и кратностями форсировки в аварийных режимах.
4. Осуществлять быстрое развозбуждение.
5. В случае необходимости производить гашение магнитного поля в аварийных режимах.
В зависимости от источника энергии, используемого для возбуждения генераторов все системы возбуждения делятся на 2 группы:
1. Независимого возбуждения
2. Зависимого самовозбуждения (самовозбуждение)
Недостатки системы возбуждения с генераторами постоянного тока:
1. Сравнительно невысокая скорость нарастания возбуждения
2. Определяются недостатками самого возбуждения
3. Снижение надежности работы генератора постоянного тока из-за вибрации и тяжелых условий коммутации.
Достоинства схем независимого возбуждения:
1. Возбуждение генератора не зависит от режима работы сети энергосистемы.
2. Надежность
Недостатки системы самовозбуждения:
1. Ниже надежность, т.к. работа возбуждения зависит от режима работы сети энергосистемы.
2. Короткие замыкания в сети сопровождаются пониженным напряжением и нарушают нормальную работу систем возбуждения.
3. Данная система не может работать на резервном возбуждении
Гашение поля – процесс быстрого уменьшения магнитного потока возбуждения генератора до величины, близкой к нулю.При этом уменьшается ЭДС генератора. При внезапном отключении генератора или синхронного компенсатора необходимо быстро уменьшить магнитный поток, что приведет к уменьшению ЭДС генератора. Чем быстрее будет погашено магнитное поле, тем меньше последствия короткого замыкания в генераторе.
В зависимости от мощности генератора и особенностей его системы возбуждения, используются 3 способа для гашения магнитного поля:
1. Замыкание обмотки ротора на активное сопротивление.
2. Включение в цепь ротора дугогасительной решетки гасительного автомата.
3. Противовключение возбудителя.
Требования, предъявляемые к АГП:
1. Время гашения должно быть по возможности меньше.
2. При действии АГП напряжение на обмотке возбуждения не должно превышать допустимых значений. АГП используется для генераторов мощностью до 300 МВт на номинальные токи до 6000 А.
3. Время гашения поля – 0,5-1 с.
В цепях возбуждения более мощных генераторов из-за чрезмерного возрастания размеров дугогасительных решеток применяется двухполюсная схема включения АГП.Гашение поля противовключением возбудителя применяется для генераторов с тиристорным возбуждением. При этом тиристоры переводятся в инверторный режим. Напряжение на них меняет свой знак, что вызывает быстрый спад тока в обмотке ротора генератора до 0.
Автоматическое регулирование возбуждения (арв)
Согласно правилам технической эксплуатации все генераторы, независимо от мощности и напряжения, должны иметь устройства форсировки возбуждения, а генераторы мощностью 3000 МВт и выше должны быть также оснащены автоматическим регулятором возбуждения (АРВ).
При резкой посадке напряжения, что происходит при неудаленном КЗ, АРВ позволяет сохранить уровень напряжения в обмотке статора генератора в допустимых пределах.
Простейшим автоматическим устройством, предназначенным для быстрого увеличения возбуждения генератора в аварийном режиме, является релейная форсировка возбуждения. Принцип действия форсировки состоит в том, что при значительном снижении напряжения на зажимах генератора (обычно ниже 80% от номинального), реле минимального напряжения замыкает свои контакты и приводит в действие контактор форсировки, который, срабатывая, закорачивает сопротивление шунтового реостата в цепи возбудителя.В результате ток возбуждения быстро возрастает до максимального значения и возбуждение генератора достигает предельного значения. Широко распространенным
Параллельная работа синхронных генераторов.Для включения синхронного генератора на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия: 1. Напряжение подключаемой машины должно быть равно напряжению сети или работающей машины. 2. Частота подключаемого генератора должна быть равна частоте сети. 3. Напряжения всех фаз подключаемой машины должны быть противоположны по фазе напряжениям соответствующих фаз сети или работающей машины. 4. Для подключения на параллельную работу трехфазного синхронного генератора необходимо также обеспечить одинаковое чередование фаз подключаемой машины и сети. Подготовку к включению на параллельную работу синхронного генератора ведут следующим образом. Приводят во вращение первичный двигатель и регулируют его скорость вращения так, чтобы она была примерно равна номинальной. Затем возбуждают генератор и, следя за показаниями вольтметра, под-
ключенного к зажимам статора, регулируют напряжение машины при помощи реостата в цепи возбуждения до тех пор, пока оно не станет равным напряжению сети. Воздействуя на регулятор первичного двигателя и наблюдая за показаниями частотомера, устанавливают более точно скорость машины так, чтобы частота генератора была равна частоте сети. Тем самым первое и второе условия для включения на параллельную работу будут выполнены. Для выполнения третьего условия, а также для установления полного равенства частот служат фазные лампы. Фазные лампы для машин однофазного тока включаются по двум схемам: на потухание (фиг. 255, а) и на горение (фиг. 255, б). При совпадении фаз сети и машины лампы, включенные по схеме а, погаснут, а по схеме б будут гореть полным накалом. В этот момент и нужно включить рубильник генератора. Для машин трехфазного тока фазные лампы включаются также по двум схемам: на потухание (фиг. 256, а) и на вращение света (фиг. 256, б). Лампы, включенные по схеме а, при одинаковом чередовании фаз сети и машины будут сначала быстро и одновременно мигать, затем мигание их становится все реже и реже и, когда лампы медленно погаснут, нужно включить рубильник генератора. Для более точного определения момента включения рубильника часто ставят так называемый нулевой вольтметр, имеющий двустороннюю шкалу. При одинаковом чередовании фаз сети и машины лампы, включенные по схеме б, будут мигать поочередно, и если их расположить по кругу, то получится впечатление вращающегося света. Скорость вращения света зависит от разности частот. Генератор нужно включить в момент, когда лампы, включенные накрест, загорятся полным накалом, а третья лампа погаснет. Иначе говоря, рубильник удобнее включить в момент, когда меняется направление вращения света.
При неодинаковом порядке чередования фаз лампы, включенные по схеме а, дадут вращение света, а по схеме б будут одновременно загораться и потухать. Для изменения порядка чередования фаз машины два любых ее провода, подходящие к рубильнику, нужно поменять местами. Включение фазных ламп высоковольтных генераторов осуществляется через измерительные трансформаторы напряжения (гл. четырнадцатая, 171). Таким образом, с помощью фазных ламп мы можем определить противоположность фаз, установить равенство частот и порядок чередования фаз сети и подключаемой машины. Чередование фаз машины можно также определить, пользуясь особым прибором — фазоуказателем, представляющим собой небольшой асинхронный двигатель-Направление вращения диска фазоуказателя показывает порядок чередования фаз. Когда синхронный генератор работает параллельно с сетью, скорость вращения его остается постоянной, равной синхронной.Процесс подготовки генератора для включения его на параллельную работу называется синхронизацией. В последние годы получил распространение метод включения синхронных генераторов на параллельную работу, называемый самосинхронизацией. Сущность этого метода заключается в следующем. Первичным двигателем разворачивают генератор и устанавливают приблизительно синхронную скорость. Замыкают обмотку возбуждения на дополнительное
|
Проделаем следующий опыт. В цепь статора синхронного генератора включим амперметр, ваттметр и фазометр. В цепь возбуждения генератора включим амперметр. Включим генератор на параллельную работу и дадим ему некоторую активную нагрузку. Увеличивая ток возбуждения при помощи реостата в цепи возбуждения, будем наблюдать показания приборов. Оказывается, что активная мощность, отдаваемая генератором в сеть, остается практически постоянной и во время опыта ваттметр будет давать неизменные показания. При неизменной активной нагрузке ток в цепи статора при некотором значении тока возбуждения получается минимальным. Это соответствует чисто активному току нагрузки генератора (
=1). Если к генератору подключить различные
активные нагрузки, то каждому значению
активной нагрузки будет соответствовать
определенный ток возбуждения, при
котором
=1.
При увеличении тока возбуждения сверх
этого значения возникает отстающий
реактивный ток. Фазометр будет показывать
уменьшение
и
генератор будет отдавать в сеть отстающую
реактивную мощность. Наоборот, если
уменьшать ток возбуждения и сделать
его меньшим указанного значения, то
появится опережающий реактивный ток.
Фазометр снова покажет уменьшение
,
и генератор будет для создания своего
вращающегося поля потреблять из сети
отстающую реактивную мощность.Зависимость тока статора (якоря) синхронного генератора от тока возбуждения при постоянной активной мощности называется U-образной характеристикой машины, получившей свое название за внешний вид кривой, напоминающей букву U. На фиг. 257 показана U-образная характеристика синхронного генератора.