Шпаргалка по дисциплине "Энергетика"

Достоинством этой системы  является отсутствие контактных колец и щеток, недостатком — необходимость останова генератора для переключения на резервное возбуждение или для замены тиристоров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Автоматическое  регулирование возбуждения (АРВ). Форсировка возбуждения

Простейшим устройством регулирования напряжения является схема форсировки возбуждения, которая широко применялась в свое время на генераторах, имеющих электромашинное возбуждение

Автоматическое регулирование  возбуждения (АРВ) устанавливается  на всех генераторах мощностью 3 МВт и более. В схемах возбуждения, рассмотренных ранее, условно показано устройство АРВ. На рис. 2.9, б видно, что АРВ воздействует на вентильную группу KS", которая выпрямляет переменный ток и подает постоянный ток в обмотку возбуждения генератора. Величина этого тока зависит от напряжения на выводах генератора, что анализируется в схеме АРВ. В системе тиристорного возбуждения (см. рис. 2.10) устройство АРВ контролирует не только напряжение, но и ток генератора, а также посылает импульсы для управления тиристорами рабочей и форсировочной группы. На рис. 2.13 показана структурная схема АРВ сильного действия.

Напряжение статора  генератора U_r подводится от трансформатора TV к блоку питания БН через блок компаундирования

БКТ, который необходим  для распределения реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами. К блоку БКТ подводится также ток статора генератора от трансформаторов тока ТА.

От блока БН передаются сигналы изменения величины напряжения AU_n скорость изменения напряжения Щи форсировки напряжения ФВ в суммирующий магнитный усилитель У1.

От блока частоты  БЧЗ в усилитель У1 передаются сигналы А/и/'

Для ограничения тока ротора генератора при форсировке в  схеме предусмотрен блок БОР, который  анализирует ток ротора и передает сигнал «Ограничение перегрузки» (ОП) в усилитель У1.

Ограничитель минимального возбуждения (ОМВ) обеспечивает устойчивую работу генератора в режиме недовозбуждения.

Выбор каналов и коэффициентов  усиления по каждому из них является сложной задачей.

Для стабилизации процесса регулирования возбуждения генератора в схеме АРВ сильного действия применяется обратная связь по скорости изменения напряжения ротора генератора. Напряжение ротора подводится к блоку обратной связи (БОС), который воздействует на усилитель У1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Автоматическое гашение  магнитного поля синхронных генераторов  и компенсаторов

При внезапном отключении генератора или 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. Для гашения магнитного поля применяют три метода: замыкание обмотки ротора на гасительное сопротивление; включение в цепь обмотки ротора дугогасительной решетки автомата; противовключение возбудителя.

В первом методе обмотка ротора замыкается на активное сопротивление, а затем отключается от источника питания. Электромагнитная энергия, заключенная в обмотке возбуждения, выделяется в разрядном резисторе, вызывая постепенное затухание магнитного поля. Время гашения составляет несколько секунд. В мощных генераторах такая длительность гашения поля может привести к значительным повреждениям в обмотках генератора, поэтому более широкое распространение получили автоматы с дугогасительной решеткой (см. рис. 4.22). АГП включается в цепь обмотки ротора.

При коротком замыкании (КЗ) в генераторе срабатывает реле защиты KL и отключает генератор от внешней сети, воздействуя на электромагнит отключения YA Т выключателя, а также подает импульс на отключение АГП. При отключении выключателя сначала размыкаются рабочие контакты 2, а затем дугогасительные 1. Возникшая дуга затягивается магнитным дутьем в дугогаситель-ную решетку и разбивается на ряд последовательных коротких дуг, существование которых поддерживается имеющимся запасом энергии магнитного поля обмотки возбуждения ротора. Отключившимся контактом 3 выключателя вводится сопротивление R_a в цепь возбуждения возбудителя, что снижает ток последнего, а это влечет уменьшение напряжения, подаваемого на обмотку ротора, и, следовательно, уменьшение тока в роторе и энергии магнитного поля. Время гашения поля в этой схеме равно 0,5—1 с.

Рис. 2.12. Схема гашения  поля генератора автоматом с дугогасительной решеткой:

1, 2, 3 — контакты АГП; 4 — решетка

из медных пластин; 5 — шунтирующее

сопротивление

При гашении небольшого тока дуга в промежутках между  пластинами горит неустойчиво и может погаснуть в одном из промежутков, вызывая разрыв цепи и перенапряжение в обмотке возбуждения. Для того чтобы подход тока к нулевому значению был плавным, решетка автоматического выключателя шунтируется специальным набором сопротивлений 5 (см. рис. 2.12).

Для генераторов с  тиристорным возбуждением (см. рис. 2.10) возможно гашение поля путем перевода тиристоров в инверторный режим. В этом случае энергия магнитного поля обмотки возбуждения LG отдается возбудителю GE. Обычно используется форсировочная группа тиристоров VD2, так как более высокое напряжение этой группы позволяет быстрее погасить магнитное поле.

 

 

 

 

 

 

 

14 Параллельная  работа генераторов

Параллельная  работа генераторов. Как правило, генераторы включаются в сеть способом точной синхронизации при введенной блокировке от несинхронного включения.

При точной синхронизации соблюдаются условия:

напение на выводах генератора должно быть равно напряжению сети U_T= U_c;

частота включаемого  генератора должна быть равна частоте  сети

включение должно произойти  в момент совпадения фаз генератора и сети.

Для соблюдения этих условий  на регуляторы напряжения и скорости генераторов воздействуют вручную или автоматически.

Недостатком этого метода является сложность процесса включения и его длительность.

При самосинхронизации синхронный генератор разворачивают до частоты вращения, близкой к синхронной, и невозбужденным включают в сеть. При этом обмотка возбуждения замыкается на разрядный резистор R (см. рис. 2.10), используемый для гашения поля, либо на специально предусмотренный для этой цели резистор. После включения генератора в сеть подается импульс на включение АГП, и генератор возбуждается.

При включении генератора в нем возникает ток:

где U_c — напряжение сети; x'_d — переходное сопротивление генератора; х_сис — сопротивление системы.

Этот ток меньше тока КЗ на выводах генератора, тем не менее, возникающие электродинамические силы воздействуют на обмотки генератора и его конструктивные части. Возникающий асинхрон-

ный момент воздействует на ротор, и машина втягивается в  синхронизм за 2 — 3 с.

Преимущества метода самосинхронизации:

значительное упрощение операции включения;

быстрое включение генератора в сеть, что очень важно при  аварии в системе;

возможность включения  во время снижения напряжения и частоты сети;

отсутствие опасности  повреждения машины.

Недостатком метода самосинхронизации является значительная посадка напряжения на шинах генераторного напряжения в момент включения, поэтому этот способ синхронизации не рекомендуется для электростанций с общими сборными шинами генераторного напряжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 Силовые трансформаторы  и автотрансформаторы

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования электроэнергии переменного тока с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается массой, размерами, условиями транспортировки.

Однофазные трансформаторы применяются, если невозможно изготовление трехфазных трансформаторов необходимой  мощности или затруднена их транспортировка.

По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные (рис. 2.14, а, б). Кроме того, обмотки одного и того же напряжения, обычно низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей. Такие трансформаторы называют трансформаторами с расщепленными обмотками (рис. 2.14, в). Обмотки высшего, среднего и низшего напряжения принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.

Трансформаторы с расщепленными обмотками НН обеспечивают возможность присоединения нескольких генераторов к одному повышающему трансформатору. Такие укрупненные энергоблоки позволяют упростить схему распределительного устройства (РУ) 330—500 кВ (подробнее изложено в подразд. 5.6). Трансформаторы с расщепленной обмоткой НН получили широкое распространение в схемах питания собственных нужд крупных ТЭС с блоками 200—1200 МВт, а также на понижающих подстанциях с целью ограничения токов КЗ.

К основным параметрам трансформатора относятся: номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение КЗ; ток холостого хода; потери холостого хода и КЗ.

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Номинальные напряжения обмоток — это напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора

Номинальными  токами трансформатора называются указанные в заводском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора.

Номинальный ток любой  обмотки трансформатора определяют по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Напряжение  короткого замыкания и_к — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному.

Ток холостого  хода /_х характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. В современных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие значения.

Потери холостого  хода Р_х и короткого замыкания Р_к определяют экономичность работы трансформатора

Элементы конструкции  силовых трансформаторов

Мощный трансформатор  высокого напряжения представляет собой  сложное устройство, состоящее из большого числа конструктивных элементов, основными из которых являются: магнитная система (магнитопровод), обмотки, изоляция, выводы, бак, охлаждающее устройство, механизм регулирования напряжения, защитные и измерительные устройства, тележка.

В магнитной системе  проходит магнитный поток трансформатора (отсюда название «магнитопровод»). Магнитопровод является конструктивной и механической основой трансформатора. Он выполняется из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. Качество электротехнической стали влияет на допустимую магнитную индукцию и потери в магнитопроводе.

Магнитопровод и его конструктивные детали составляют остов трансформатора. На остове устанавливают обмотки и крепят проводники, соединяющие обмотки с вводами, составляя активную часть.

Рис. 2.16. Обмотки трансформатора:

а — концентрическая; б — чередующаяся

 

Обмотки трансформаторов могут быть концентрическими и чередующимися. В первом случае обмотки НН и ВН выполняют в виде цилиндров и располагают на стержне концентрически одна относительно другой (рис. 2.16, а). Такое выполнение принято в большинстве силовых трансформаторов. Во втором случае обмотки ВН и НН выполняются в виде невысоких цилиндров с одинаковыми диаметрами и располагаются на стержне одна над другой (рис. 2.16, б). В такой обмотке значительное число паек, она менее компактна и применяется для специальных электропечных трансформаторов или для сухих трансформаторов, так как обеспечивает лучшее охлаждение обмоток.

Обмотки трансформаторов  должны обладать достаточной электрической и механической прочностью. Изоляция обмоток и отводов от нее должна без повреждений выдерживать коммутационные и атмосферные перенапряжения. Обмотки должны выдерживать электродинамические усилия, которые появляются при протекании токов КЗ. Необходимо предусмотреть надежную систему охлаждения обмоток, чтобы не возникал недопустимый перегрев изоляции.

Изоляция трансформатора является ответственной частью, так как надежность работы трансформатора определяется в основном надежностью его изоляции.

В масляных трансформаторах  основной изоляцией является масло  в сочетании с твердыми диэлектриками: бумагой, электрокартоном, гетинаксом, деревом (маслобарьерная изоляция).

Активную часть трансформатора вместе с отводами и переключающими устройствами для регулирования напряжения помещают в бак. Основные части бака — стенки, дно и крышка. Крышку используют для установки вводов, выхлопной трубы, крепления расширителя, термометров и других деталей. На стенке бака укрепляют охладительные устройства — радиаторы.