2. Автоматическое управление гидрогенераторами

Формирование сигналов автоматического управления. Все­российским научно-исследовательским и проектно-изыскательским ин­ститутом «Гидропроект» разработаны типовой алгоритм и его реализа­ция на логических элементах автоматического управления пуском, оста­новом и переводом в режим работы синхронным компенсатором и возвра­том в генераторный режим гидрогенератора ГЭС (рис. 1.1) с любыми ти­пами гидротурбины и с применением последней модификации электроги- дравлического автоматического регулятора частоты вращения ЭГР-2И (см. гл. 3).

Рис. 1.1. Схема вертикального гидроагрегата и взаимодействия его вспомогательного оборудования

Алгоритм действия и типовая схема автоматического устройства обеспечивают полностью автоматическое управление технологическими процессами указанных изменений состояния гидрогенератора и предпо­лагают выполнение следующих операций:

• контроль готовности турбины Т генератора Г к пуску с провер­кой его исправности и работоспособности устройств технического водоснабжения ТВС, а также подшипника гидротурбины ПТ (с резиновыми вкладышами);

• охлаждение масла в ваннах подшипника синхронного генерато­ра ПГ и опорного подшипника ОН — подпятника гидроагрега­та, снабжение дистиллированной охлаждающей водой ДВ обмоток статора, развозбужденного состояния и отключенного выключате­ля синхронного генератора;

• наличие достаточного давления в маслонапорной установке МНУ;

• нормальный и ускоренный пуск и включение синхронного генера­тора способом точной автоматической синхронизации и способом самосинхронизации соответственно с автоматическим набором на­грузки;

• пуск и перевод в режим синхронного компенсатора (СК) и перевод из режима СК в генераторный режим;

• нормальный и аварийный останов гидроагрегата.

Алгоритм реализует приоритет выполнения последней команды как в процессе осуществления нормальных операций, так и при ускоренном пуске и аварийном останове.

На рис. 1.2,а приведена логическая схема формирования сигналов командной информации по автоматическому управлению изменением со­стояния гидроагрегата.

Сигнал нормального пуска НП (рис. 1.2,а) формируется через логи­ческий элемент DW1 (ИЛИ) от ключа управления 5А1.1, или от АСУ технологическими процессами ГЭС, или от устройства противоаварий- ной автоматики У ПА. запоминается статическим триггером 5X1 (вход записи 5), если на его считывающий вход R через элемент DW2 не приходит один из следующих приоритетных командных сигналов или сигналов неготовности синхронного генератора:

пуск е режим СК— от ключа управления 5А2.1, или нормальный останов— от положения ключа 5А1.2, или отмена пуска— от кнопки SB 1;

генератор возбужден — от измерительного реле КАЛ тока ротора, или его выключатель включен — от контакта QA.

Запоминание сигнала нормального пуска разрешается и при возбу­жденном генераторе, если включен ключ 5АЗ автоматического синхро­низатора (см.ниже) — положение 5А3.1: логический сигнал (единица)

(5)

Рис. 1.2. Логическая схема формирования сигналов на пуск гидроагре­гата (а) и перевод его из генераторного в режим синхронного компенса­тора (б) от £/13.1 на инверсном входе логического элемента DX (ЗАПРЕТ) не пропускает на элемент DW2 сигнал о наличии тока в обмотке возбуж­дения генератора.

Для надежности действия сигнала на отмену пуска предусмотрено его поступление на вход DWU'2 (ИЛИ-HE) и прохождение сигнала нор­мального пуска последовательно через DXU1 (И-НЕ) и DWU2 с допол­нительным контролем операции на отмену пуска от кнопки SB 1.

Логическая схема на рис. 1.2,а иллюстрирует и реализацию алго­ритма прохождения сигнала на ускоренный пуск УП гидроагрегата от У ПА, а именно от измерительного реле KF снижения частоты в элек­троэнергетической системе. Он фиксируется триггером ST2 (вход запи­си S), если на его вход считывания R через элемент DW3 не поступает один из сигналов: от £41.2 (останов) или от SB1 (отмена пуска), или от Q.2 (генератор включен), или от £43.1 (точная синхронизация) — при ускоренном пуске гидрогенератор включается на параллельную работу более быстрым способом самосинхронизации. Сигнал проходит через последовательно соединенные элементы DXU3 и DWUA, дублирующие, как указывалось, запрет на пуск гидроагрегата сигналом с наивысшим приоритетом на отмену пуска от SB 1.

При выполнении условий формирования сигнала от £42.1 или от АСУ (элемент DW4 на рис. 1.2,6) на пуск гидрогенератора в режим ра­боты синхронным компенсатором он запоминается триггером ST3 при условии отсутствия на входах элемента DW5 одного из запрещающих сигналов от £42.2 (вывод из режима СК), или от SB2 (отмена пуска в режим СК), или от SB 1. Сигнал также проходит последовательно через элементы DXU5, DWUб, обеспечивающие, как указывалось, резервиро­вание запретов на его выполнение сигналами от SB 1 и SB2.

Аналогично формируется сигнал на останов гидроагрегата. Типовой алгоритм формирует и ряд дополнительных сигналов.

Исполнение сигналов управления состоянием гидрогенера­тора. Исполнение сформированных рассмотренными схемами сигналов управления изменением состояния гидрогенератора обеспечивается ло­гическими схемами, реализованными интегральными логическими эле­ментами или электромеханическими реле с герметизированными кон­тактами (герконами), при указанных условиях обеспечения его функци­онирования вспомогательным оборудованием, в особенности готовности гидроагрегата к пуску в генераторный режим работы.

к

	/	KL 2.1	Вкл. ТВС
	/	КЫЛ					КЫ
		KL2.2
	/		у kJsi1 '
	/	КЫЛ	Вкл. привода затвора
	/	КЫЛ	Вкл. привода ООНА				KLA
	/	КЫЛ у	KL5 у KL6
	/	КЫЛ	Вкл. АРЧВ
	/	KVF у	KLA.2 КМ А				ASV
		Q-1	ч
	/
	/	KV. 1 /	КЫЛ KL 8.1				КЫ
	/	кыл	Ч Вкл. автом. синхрониз.				КЫ
	/	КЫЛ KV.2 у КМ.2		У КЫ А
	/	Ч ASS	/ КЫЛ				KL9
		ASF. 1	У кыл
	/

АП

СП

АРЧВ

ВВГ

АТС

АСС

ВГ

ыл

Рис. 1.3. Упрощенная схема автоматического управления пуском ги­дроагрегата

На рис. 1.3 приведена упрощенная релейно-контактная схема авто­матического пуска гидрогенератора. Сигналы на нормальный НП или ускоренный УП пуск (см. рис. 1.2,а и б) фиксируются электромеха­ническими реле постоянного тока КЫ и КL2 соответственно (на схеме показаны только их контакты). Указанные реле прежде всего включают (контактами КЫЛ, KL2.1) в действие устройство технического водо­снабжения ТВС (смазка подшипника турбины и охлаждение масляных ванн подпятника и подшипника синхронного генератора). При ускорен­

ном пуске — замкнут контакт SAF ключа самосинхронизации гидроге­нератора, возбуждается (контактами KL1.2, KL2.2) реле KL3 команды автоматического пуска АП.

Контактом KL3.1 включаются приводы открытия затворов гидро­технического оборудования, а А'Х3.2 — привод отвода стопора огра­ничителя открытия направляющего аппарата ООНА турбины. Кон­тактом А'АЗ.З подготавливается цепь возбуждения реле КLA стартовой команды пуска СП на электрогидравлический автоматический регуля­тор частоты вращения гидротурбины АРЧВ. Реле KLA срабатывает после замыкания контактов реле А'Х5 и КL6 контроля расходов воды в рабочем уплотнении вала турбины и технического водоснабжения соот­ветственно и концевого выключателя KQ закрытия затвора.

По цепи, замыкаемой контактом А'А4.1, АРЧВ полностью отводит механизм ограничения открытия направляющего аппарата турбины и открывает его на 30-35% полного открытия.

При достижении частотой вращения значения примерно 80% номи­нальной направляющий аппарат прикрывается до положения, соответ­ствующего холостому ходу турбины. Частота вращения контролирует­ся измерительным реле напряжения KVF измерительного синхронного генератора с возбуждением постоянным магнитом (на схеме не показан).

При частоте вращения, равной 95% номинальной, включается воз­буждение синхронного генератора ВВГ — включается автомат гашения поля ASV контактами реле KVF и KLA.2 при отключенном контакторе КМ (замкнут его вспомогательный контакт КМ.1) резистора R, замы­кавшего обмотку ротора LG генератора (см. рис. 2.1). После появления ЭДС генератора Е_г контактом измерительного реле KV.1, подключен­ного к измерительному трансформатору TV1 синхронного генератора, при замкнувшемся контакте KL4.3 и замкнутом размыкающем контак­те KL8.1 реле контроля отсутствия сигнала ускоренного пуска возбу­ждается реле KL1 включения устройства точной автоматической син­хронизации генератора АТС (контактом KL1.1).

После наступления условий автоматической синхронизации (см. гл. 2) контактом ASS автоматического синхронизатора через замкнув­шийся контакт KL1.2 возбуждается реле KL9 включения выключате­ля Q (см. рис. 2.1) синхронного генератора ВГ.

Сигнал на ускоренный пуск исполняется после срабатывания ре­ле KL2, которое контактом KL2.2 при, как указывалось, включенном ключе SAF самосинхронизации (на схеме показан его замыкающий кон­такт) возбуждает реле автоматического пуска /ГАЗ. При указанном по­ложении ключа самосинхронизации и отключенном и невозбужденном синхронном генераторе включается контактор КМ (см. рис. 2.1), за­мыкающий контактом обмотку ротора через гасительный резистор R, размыкающий контактом КМ.1 цепь включения ASV и подготавлива­ющий замыкающим контактом КМ.2 (рис. 1.3) цепь питания обмот­ки реле KLS, которое срабатывает после замыкания Л'А2.3 и KLAA при замкнутом размыкающем контакте KV.2 измерительного реле на­пряжения синхронного генератора (контроль его невозбужденного со­стояния) и запускает автоматическое устройство самосинхронизации АС С.

После наступления условий самосинхронизации (см. гл. 2) замыкает­ся его контакт ASFA и через уже замкнутый контакт KL8.2 возбуждает реле К А 9 включения выключателя Q синхронного генератора, вспомо­гательным контактом Q. 1 которого включается его возбуждение ВВГ (автоматом ASV). Синхронный генератор втягивается в синхронизм и начинает работать синхронно с генераторами своей электростанции и электроэнергетической системы ЭЭС (см. рис. 2.3).

Автоматика управления изменениями состояний ГГ входит в состав АСУ ТП гидроэлектростанцией [31]. Микропроцессорная автоматизи­рованная система управления ГЭС содержит соответствующую подси­стему ПУСК. Микропроцессорная АСУ ТП гидроаккумулирующих ГЭС обеспечивает автоматическое управление и гораздо более сложными спе­цифическими для ГАЭС изменениями состояний обратимых гидроагре­гатов [32]: частотный пуск в насосный или в компенсаторный режимы с насосным направлением вращения, перевод из насосного режима в ком­пенсаторный или наоборот, останов из насосного или компенсаторного режима с насосным вращением. Процессы изменения состояния отобра­жаются на дисплеях ПЭВМ.