Системи тиристорного незалежного збудження (СТН). 8
Гасіння магнітного поля набуває особливого значення при аварійних режимах, викликаних ушкодженнями усередині самого генератора або на його висновках.
Гасінням поля називається процес, що полягає в швидкому умень-шеніі магнітного потоку збудження генератора до величини, близької до нуля. При цьому відповідно зменшується ЕРС генератора.
Короткі замикання всередині генератора зазвичай відбуваються через електричну дугу - саме ця обставина обумовлює значне пошкодження обмоток статора і активної сталі.
Таким чином, при внутренних коротких замикань в генераторах необхідна не тільки відключити їх від зовнішньої мережі, а й швидко погасити магнітне поле збудження, що призведе до зменшення ЕРС генератора і згасання дуги.
У даній семестрової роботі ми докладно обьясню принцип дії АГП в генератре.
Автомати гасіння поля (АГП) синхронних машин
Автомати гасіння поля призначені для комутації ланцюгів обмоток збудження турбогенераторів і гідрогенераторів, що мають контактні кільця на роторі, а також для гасіння поля цих машин.
Відповідно до ПУЕ в ланцюзі збудження кожного синхронного генератора і синхронного компенсатора (за винятком малих машин) встановлюються пристрої для швидкого і безпечного развозбужденія - автомати гасіння поля (АГП). Необхідність в швидкому гасінні поля виникає, наприклад, при внутрішніх пошкодженнях в генераторі. У цьому випадку через тривале за інерцією вибігання відключеною машини в її внутрішніх контурах продовжує наводитися е. д. з. яка підтримує електричну дугу в місці короткого замикання і викликає великі руйнування міді обмотки і стали статора. Просте відключення ланцюга збудження неприпустимо, так як при цьому з-за малої місткості Св і великий індуктивності L в в обмотці збудження генератора виникнуть небезпечні для її ізоляції перенапруги.
АГП запобігають ці перенапруги, перемикаючи обмотку збудження на гасітельних опір, в якому розсіюється енергія поля (рис. 1.1) або на спеціальну дугогасительную грати (рис. 1.2) в яку втягується дуга з дугогасильних контактів автомата; тут вона швидко гасне, розбиваючись на кілька коротких дуг.
Мал. 1.1 Схема гасіння поля з гасітельних опором
1 - синхронний генератор; 2 - обмотка збудження; 3 - гасітельних опір в ланцюзі ротора; 4 - автомат гасіння поля головний; 5 - збудник; 6 - автомат гасіння поля збудника; 7 - гасітельних опір.
Мал. 1.2 Схема гасіння поля з дугогасительной гратами
1 - синхронний генератор; 2 - обмотка збудження; 3 - збудник; 4 - головні контакти АГП; 5 - дугогасильні контакти АГП; 6 - дуг огаснтелькая решітка.
Автомати гасіння поля повинні відповідати наступним вимогам: час гасіння повинно бути можливо малим, а перенапруги на обмотці збудження не повинні досягати небезпечних значень.
Під часом гасіння поля мають на увазі той час, протягом якого е. д. з. генератора зменшиться до значення, достатнього для природного згасання дуги в місці короткого замикання (500 В). При цьому слід враховувати, що до е. д. з. створюваної струмом збудження, додається ще е. д. з. від залишкового намагнічування стали ротора (приблизно 300 В). Таким чином, процес гасіння можна буде вважати закінченим, коли е. д. з. створювана струмом збудження, знизиться до 200 В.
Оптимальні умови для інтенсивного зниження струму ротора до нульового значення забезпечуються при розряді обмотки збудження на нелінійний резистор, опір якого змінюється обернено пропорційно величині струму. Завдяки спеціальній конструкції кільцевої дугогасительной решітки автомата гасіння поля, палаюча в ній дуга має вольтамперної характеристикою нелінійного резистора, що забезпечує мінімальний час гасіння поля і безпечний рівень напруги на кільцях ротора. Основні характеристики АГП:
Перенапруги на обмотці збудження в усякому разі не повинні бути вище випробувальної напруги, що дорівнює 7,5Uвн т. Е. Складає в залежності від номінальної напруги обмотки ротора 1,5-3,5кВ.в ланцюга збудника.
При АГП з гасітельних опором, яке приймається зазвичай рівним 4-5-кратному опору обмотки збудження, процес гасіння протікає по експоненті (рис. 1.3) з постійною часу.
Мал. 1.3. Зміна струму ротора iB (а), напруги верб (б) і е. д. з. статора Eat (в) при гасінні поля АГП з гасітельних опором.
(1.3.)
Слід зазначити, що час гасіння поля Тгаш в потужних турбогенераторах виявляється значно більшим, ніж 3Тгаш, обчислене при звичайних параметрах обмотки збудження L в і Конструктивні елементи ротора - масивна бочка, металеві пазові клини, бандажні кільця - утворюють амортизаційний контур зі значною постійної часу. При перехідних режимах загасання наведених струмів ротора буде визначатися спільно двома контурами: збудження і демпферним. Швидкість гасіння поля при цьому у великій мірі залежить від постійної часу демпферного контуру. Після припинення струму в обмотці збудження наведений в демпферному контурі струм ще не згасає повністю і продовжує підтримувати е. д. з. машини.
Таким чином, час гасіння поля в турбогенераторі буде більше обчисленого за параметрами тільки обмотки збудження і може скласти 6-8 с, що не можна вважати допустимим для потужних блочних генераторів. Тому в даний час автомати гасіння такого типу застосовуються тільки для синхронних генераторів невеликої потужності з електромашинними системами збудження, а також для гасіння поля збудників (рис.1.1).
У ланцюгах ж порушення великих машин (більше 25-50 МВт) встановлюють АГП нового типу з дугогасильними гратами. Опір дуги, що виникає в цій решітці, зростає в міру зменшення струму, що значно прискорює процес гасіння поля. Час гасіння поля при використанні АГП цього типу становить всього 0,5-1,0 с.
Мал. 1.4. Зміна струму ротора при гасінні поля АГП з дугогасительной гратами.
При незалежному вентильному порушення гасіння поля ефективно здійснюється перекладом випрямляча в інверторний режим. Напруга на вентилях при цьому міняє знак, і струм в обмотці збудження дуже швидко спадає до нуля. Рекомендується переводити в інверторний режим форсіровочную групу вентилів, так як більш висока напруга цієї групи дозволяє швидше погасити поле.
При вентильному самозбудженні, а також при високочастотному порушенні гасіння поля перекладом випрямлячів в інверторний режим здійснити не вдається, так як зустрічна е. д. з. інвертора в цій схемі падає з напругою статора. Тому в таких випадках необхідно використовувати АГП з дугогасительной гратами.
У ланцюгах збудження великих генераторів (потужністю понад 50-100 МВт) через надмірне зростання розмірів дугогасительной решітки застосовується двополюсна схема АГП, при якій в кожен полюс ланцюга збудження включається окремий АГП.
Рис.1.5. Конструкція генератора.
На гідрогенераторах з електромашинній системою збудження використовується також відключення тільки АГП збудника, а не генератора, обмотка збудження якого залишається включеною на якір збудника.
У ланцюзі ротора турбогенераторів потужністю 150 МВт і вище для захисту їх від пробою перенапруженням, що виникають після згасання дуги в решітці АГП, встановлюються захисні розрядники, відрегульовані на напругу спрацьовування 1,7 кВ (діюче значення) (рис. 1.6).
Мал. 1.6. Схема захисту обмотки збудження від перенапруг після згасання дуги в дугогасительной решітці АГП
1 - обмотка збудження синхронного генератора; 2 - захисне опір; 3 - збудник; 4 - дугогасительная решітка. 5 - захисний розрядник.
Все турбогенератори, гідрогенератори, дизель-генератори, синхронні компенсатори і двигуни, що виготовляються в даний час, оснащуються сучасними напівпровідниковими системами збудження - рис.1.7 - 1.8. У цих системах використовується принцип випрямлення трифазного змінного струму підвищеної або промислової частоти збудників або напруги порушуємо машини.
Ріс.1.7. Система незалежного збудження зі збудником постійного струму.
КК - контактні кільця, RСС і КСС - опір і контактор самосинхронизации, РВ - резервний збудник, АГП - автомат гасіння поля, АГПВ - автомат гасіння поля збудника, Rр - регулювальний реостат, Rд і Rгасв - резистори додатковий і гасітельних в ланцюзі ОВВ, ДОВВ - додаткова обмотка збудження збудника.
Системи збудження забезпечують наступні режими роботи синхронних машин:
• включення в мережу методом точної синхронізації або самосинхронизации;
• роботу в енергосистемі з допустимими навантаженнями і перевантаженнями;
• форсування збудження по напрузі і по струму із заданою кратністю;
• розвантаження по реактивної потужності і развозбужденіе при порушеннях в енергосистемах;
• гасіння поля генератора в аварійних режимах і при нормальній зупинці;
• електричне гальмування агрегату.
• системи тиристорні незалежні (СТН) - рис.1.9;
• системи тиристорні самозбудження (СТС) - рис.1.10;
• системи бесщеточние діодні (СБД).