53. Системы возбуждения с возбудителем 50 Гц и вращающимися выпрямителями (бесщеточная система)
а) принципиальная схема
Рис. Бесщеточная система возбуждения
В представленной на рисунке системе возбуждения возбудителем является вспомогательный синхронный генератор GE частотой 50 Гц. Этото генератор выполнен по типу обратимых машин: его обмотка возбуждения LE расположена на неподвижном статоре, а трехфазная обмотка переменного тока расположена на роторе. Обмотка возбуждения LE получает питание от подвозбудителя GEA индуктивного типа с постоянным магнитом через выпрямители VDЕ.
Переменный трехфазный ток вращающейся обмотки возбудителя через проводники, закрепленные на валу, подводится к вращающемуся с той же частотой выпрямителю VD, где и выпрямляется. Выпрямленный ток подается непосредственно к обмотке возбуждения LG синхронного генератора. В качестве выпрямителей используют неуправляемые кремниевые выпрямители – диоды, и управляемые – тиристоры.
Б) схема взаимного расположения основного оборудования
На схеме рис.б показано взаимное расположение оборудования безщеточной системы возбуждения. Тиристоры VD смонтированы на дисках Д1, которые расположены на валу между возбудителем GE и подсоединенной муфтой Y. Там же на других дисках Д2 располагаются делители напряжения ( выравнивают напряжение на тиристорах ) и плавкие предохранители, отключающие пробитые тиристоры.
Количество тиристоров выбирают таким образом, чтобы при выходе части из них из строя (около 20%) обеспечивалось возбуждение в режиме форсировки.
Обмотка возбуждения генератора, обмотка переменного тока возбудителя, тиристоры, жесткие токопроводы вращаются с одной частотой вращения. Поэтому здесь не требуется применения контактных колец и щеток. Регулирование тока возбуждения в обмотке ротора LG осуществляется от АРВ изменением тока в обмотке возбуждения вспомогательного генератора LGЕ путем воздействия на тиристоры через импульсное устройство А и вращающийся тиристор ТА.
Достоинства бесщеточной системы возбуждения : отсутствие коллекторов, контактных колец и щеток.
Недостатки – необходимость останова машины для подключения резервного возбуждения и замены вышедших из строя выпрямителей и перегоревших предохранителей. Система возбуждения бесконтактного типа наиболее перспективная и используется для возбуждения синхронных компенсаторов мощностью 50МВт и более и турбогенераторов мощностью 300МВт и более.
54. Включение синхронных генераторов и компенсаторов на параллельную работу способом точной синхронизации
Рис. Принципиальная схема параллельной работы генератора с системой.
Сущность способа точной синхронизации состоит в том, что генератор сначала разворачивают турбиной до частоты вращения близкой к синхронной, а затем возбуждают, и при достижении условий синхронизма ( равенства мгновенных значений напряжений Uг=Uс) подключают к сети.
Если генератор и система работают раздельно, то их мгновенные фазные напряжения будут соответственно равны : Uг=Uгmsin(гt-г), Uc=Ucmsin(ct-c)
Из этих выражений вытекают условия, необходимые для включения на параллельную работу генератора способом точной синхронизации:
а) равенство действующих значений напряжений Uг=Uс
б) равенство угловых частот
или
;
в) совпадение напряжения по фазе
,
и
Первое условие обеспечивается путем регулирования тока возбуждения генератора. Для выполнения второго и третьего условий необходимо изменение вращающего момента на валу генератора, что достигается изменением количества пара или воды, пропускаемых через турбину.
Выполнение
вышеперечисленных условий создает
идеальные условия для синхронизации
генератора, характеризующиеся тем, что
в момент включения уравнительный ток
статора будет равен нулю. Однако на
практике не возможно выполнить идеальные
условия синхронизации, они выполняются
приближенно, с некоторыми небольшими
отклонениями. Если одно из условий не
соблюдается, то на выводах разомкнутого
включателя В будет действовать разность
напряжений
После
включения выключателя под действием
разности напряжений в цепях потечет
ток, периодическая составляющая которого
в начальный момент будет равна
где
-сверхпереходное
сопротивление генератора;
,
-сопротивление
системы и суммарное сопротивление
генератора и системы.
Включение возбужденного генератора на параллельную работу при несоблюдении условий точной синхронизации может привести к повреждению машины.
Точная синхронизация может быть ручной или автоматической. При ручной точной синхронизации все операции по регулированию возбуждения и частоты выполняются оперативным персоналом. Используется также ручная точная синхронизация с автоматическим синхронизмом. Чтобы исключить неправильные действия в схеме синхронизации, введена специальная блокировка, препятствующая включению выключателя при несоблюдении условий синхронизации.
При точной ручной синхронизации визуальный контроль по выполнению условий точной синхронизации производится с помощью двух вольтметров (контролируют равенство напряжений генератора и сети), двух генераторов (один из них показывает частоту сети, другой частоту подключенного генератора), а также с помощью синхроноскопа, который позволяет не только уловить момент совпадения фаз напряжений, но и контролировать относительную скорость вращения подключаемого генератора и работающих генераторов.
Вышеперечисленные приборы объединяют в ‘колонку синхронизации’ (рис.).
Частотомер и вольтметр, которые относятся к синхронизируемому генератору, подключают к его трансформатору напряжения, а частотомер и вольтметр, относящиеся к сети, подключают к трансформатору напряжения сборных шин, синхроноскоп подключают одновременно к трансформаторам напряжения генератора и сборных шин станции.
Рис. Схема включения измерительных приборов и колонки синхронизации
Преимущество способа точной синхронизации является возможность синхронного включения генератора при очень небольших уравнительных токах.
Точная ручная синхронизация обладает следующими недостатками: