5.2. Назначение и виды автоматического регулирования возбуждения (арв)

Назначение АРВ

Основным назначением АРВ является повышение ус­тойчивости параллельной работы генераторов при нару­шениях нормального режима (см. гл. 9). В этих условиях АРВ, реагируя на сравнительно небольшие отклонения напряжения (или тока) генератора от нормального зна­чения, значительно увеличивают (форсируют) возбужде­ние генераторов. При увеличении (особенно при форсировке) возбуждения до потолка увеличивается ЭДС генератора, что способствует повышению предела устой­чивости генератора. Форсировка возбуждения генератора облегчает и ускоряет процесс восстановления напряже­ния на шинах после отключения КЗ, что способствует также быстрому самозапуску электродвигателей.

В нормальных условиях АРВ обеспечивают поддер­жание заданного уровня напряжения и необходимое рас­пределение реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами.

Виды АРВ

Все АРВ, применяемые на синхронных генераторах,, различаются по параметру, на который они реагируют,, по способу воздействия на систему возбуждения генера­тора и подразделяются на три основные группы.

К первой группе относятся электромеханичес­кие АРВ, которые реагируют на отклонение напряже­ния генератора от заданного значения (уставки) и воз­действуют на изменение сопротивления в цепи обмотки возбуждения возбудителя (см. рис. 5.1, а).

Ко второй группе относятся электрические АРВ. Эти АРВ реагируют на отклонение напряжения или тока генератора от заданного значения и подают дополнительный выпрямленный ток в обмотку возбужде­ния возбудителя от внешних источников питания (транс­форматоров тока, напряжения или собственных нужд), как показано на рис. 5.1, б.

К третьей группе относятся АРВ, применяемые в ос­новном с выпрямительными системами возбуждения: высокочастотной, тиристорной, бесщеточной. В отличие от АРВ, выполняемых по схеме на рис. 5.1, б, эти АРВ не имеют собственных силовых органов (внешних источ­ников питания), а только управляют работой возбуди­телей.

5.3. Устройство быстродействующей форсировки возбуждения (убф)

Устройство быстродействующей форсировки воз­буждения в аварийных условиях, сопровождающихся глубоким понижением напряжения, производит быст­рую форсировку возбужде­ния генератора до наиболь­шего допустимого, или пото­лочного, значения. Принци­пиальная схема УБФ приве­дена на рис. 5.5. Пусковым органом схемы является ми­нимальное реле напряжения KV типа РН-54, включенное на вторичное междуфазное «напряжение трансформато­ра напряжения TV генера­тора. Реле KV при срабаты­вании воздействует на об­мотку промежуточного реле KL, которое своими контак­тами шунтирует реостат RRE в цепи обмотки возбужде­ния возбудители. При этом ток возбуждения возбудителя увеличивается до максимально возможного значения, т. е. происходит форсировка возбуждения до потолочно­го. В отдельных случаях, когда при полном шунтирова­нии реостата ток ротора может достигнуть недопустимо большого значения, шунтируется лишь часть RRE.

Уставка напряжения срабатывания минимального реле напряжения выбирается из условия возврата реле

где Rрот — сопротивление обмотки ротора генератора при рабочей температуре; U_B,_max — максимальное нап­ряжение возбудителя при форсировке.

Устройство быстродействующей форсировки возбуж­дения может действовать ложно при исчезновении нап­ряжения на обмотке реле KV. Поэтому УБФ часто вы­полняется с помощью двух минимальных реле напря­жения, контакты которых включаются последовательно. В ряде случаев применяются более совершенные схемы УБФ, в которых используются минимальные реле напря­жения, включенные через фильтр напряжения прямой последовательности.

Во всех схемах УБФ оперативный ток подается на контакты минимальных реле напряжения через контакт реле положения выключателя генератора K.QC.1 (рис. 5.5), замкнутый при включенном выключателе. При от­ключении выключателя контакт KQC.1 размыкается и выводит УБФ из работы, так как форсировка возбужде­ния генератора, работающего на холостом ходу, может привести к значительному повышению напряжения, опасному для изоляции обмоток. Кроме того, последова­тельно с контактом KV.1 включается вспомогательный контакт SFQ.1, замкнутый при включенном автомати­ческом выключателе. При отключении автоматического выключателя и исчезновении напряжения на реле KV вспомогательный контакт SFQ.1 размыкается и выводит УБФ из работы.

На мощных турбогенераторах с форсированным охлаждением обмоток, которые не допускают длительной перегрузки, применяются специальные устройства для ограничения длительности форсировки возбуждения.

Одна из таких схем при­ведена на рис. 5.6. Пуско­вым органом в этой схеме является максимальное ре­ле напряжения KV, вклю­ченное на напряжение об­мотки ротора генератора LG через делитель напря­жения R1 и R2. Уставка ре­ле KV составляет примерно 1.6 И_Нои- При срабатывании реле KV запускает реле вре­мени КТ1, которое через ус­тановленное время запуска­ет промежуточное реле KL. Это реле, сработав, само­удерживается своими кон­тактами, запускает реле времени К.Т2 и размыкаю­щим контактом KL.3 выво­дит из действия УБФ. Если вывод из действия УБФ не приведет к снижению напряжения на роторе, то реле КТ2, доработав, отключит генератор.

5.4. КОМПАУНДИРОВАНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Структурная схема устройства компаундирования (УК) возбуждения генератора приведена на рис. 5.7. Вторичный ток /₂ трансформатора тока ТА, пропорцио­нальный току генератора /_г, проходит через промежу­точный трансформатор TL, выпрямляется с помощью полупроводникового выпрямителя VS и подается в об­мотку возбуждения возбудителя GE. Выпрямленный ток, который называется током компаундирования,, проходит по обмотке LE в том же направлении, что и ток

от возбудителя /_в. Поэтому суммарный ток в обмотке возбуждения возбудителя, равный /о,в=/в+/к, зависит не только от положения реостата в цепи обмотки воз­буждения RRE, но и от тока генератора /_г.

Благодаря этому при увеличении тока статора гене­ратора устройство компаундирования увеличивает ток в обмотке LE, т. е. действует аналогично регулятору нап-

ряжения, обеспечивает поддержание напряжения и форсировку при КЗ. Уменьшение тока статора генератора сопровождается уменьшением тока /_к и соответственно тока /₀,в, что предотвращает повышение напряжения.

Основным назначением промежуточного трансформа­тора TL является согласование значений тока компаун­дирования и вторичного тока ТА, а также отделение це­пей трансформатора тока от цепей возбуждения генера­тора. Установочный реостат RRS используется для установки степени компаундирования и для плавного увеличения или уменьшения тока /_к при 'включении и выводе из работы RRS.

При подборе сопротивления реостата RRS и коэффи­циента трансформации трансформатора TL должна быть обеспечена, с одной стороны, возможно большая форсировка возбуждения, а с другой — устойчивая ра­бота УК.

Устройство компаундирования потребляет от транс­форматоров тока значительную мощность: порядка 300—400 В-А при нормальных режимах и примерно2000—2500 В-А при форсировке. Поэтому УК подклю­чаются к отдельному комплекту трансформатора тока. Особенностью схемы при подключении УК к основ­ной обмотке LE возбуждения возбудителя является на­личие порога компаундирования. Это явле­ние состоит в том, что ток от УК начинает поступать в обмотку возбуждения возбудителя не сразу, а лишь пос-

ле того, как напряжение на выходе УК станет выше напряжения на обмотке LE, создаваемого током /_в. При наличии на возбудителе дополнительной обмотки воз­буждения УК включается на эту обмотку. Такая схема не имеет порога компаундирования и, кроме того, созда­ет меньшую нагрузку на трансформаторы тока.

Основным недостатком УК является то, что оно, реа­гируя только на изменение тока генератора и не реаги­руя на изменение напряжения и cos ф генератора, не мо­жет поддерживать постоянным напряжение на шинах генератора, если при этом ток генератора остается неиз­менным. Отсюда следует, что в зависимости от cosф нап­ряжение на выводах генератора будет изменяться, как показано на рис. 5.8, и может существенно отклоняться от нормального уровня. Пунктиром на рис. 5.8 показано изменение напряжения при отсутствии УК. Поэтому УК, как правило, дополняется автоматическим регулятором напряжения, получившим название электромагнит­ного корректора напряжения.

Другим недостатком УК является то, что оно не обеспечивает достаточной форсировки возбуждения при удаленных КЗ и других нарушениях нормального режи­ма, при которых ток генератора изменяется незначитель­но. Этот недостаток устраняется применением УБФ.