3. Параметры и типы систем возбуждения синхронных генераторов.

Обмотки роторов синхронных генераторов получают, питание от специальных источников постоянного тока, называемых возбудителями. Мощность возбудителей составляет 0.3—1% Живности генератора, а номинальное напряжение от 100 до 600-650 В. Чем мощнее генератор, тем обычно больше номинальное напряжение возбуждения. Регулируя ток возбуждения, изменяют напряжение синхрон­ного генератора и отдаваемую им в сеть реактивную мощность. Регулирование возбуждения генератора позволяет повысить устойчивость параллельной работы.

При глубоких снижениях напряже­ния, которые имеют место, например, при коротких замыканиях, применяет­ся форсировка (быстрое увеличе­ние) возбуждения генераторов, что спо­собствует прекращению электрических качаний и сохранению устойчивости па­раллельной работы генераторов. Кроме того, быстродействующее регулирование и форсировка возбуждения повышают надежность работы релейной защиты и облегчают условия самозапуска электродвигателей собственных нужд электростанций.

Важнейшими характеристиками систем возбуждения являются: быстродействие, определяемое скоростью нарастания напряжения на обмотке ротора при форсировке V = 0,632 (Uf.пот - Uf.nom/Uf.nom.t1 (см. рис. 2-13), и отношение потолочного напря­жения к номинальному напряжению возбуждения Uf, пот/Uf.ном kф - так называемая кратность форсировки.

Кратность форси­ровки для гидрогенераторов должна быть не менее 1,8 для коллек­торных возбудителей, соединенных с валом генераторе, и не менее 2 для других систем возбуждения.

Для мощных гидрогенераторов, работающих на дальние электро­передачи, к системам возбуждения предъявляется более высокое требование (kф=3-4, скорость нарастания возбуждения до 10 Uf.nom в секунду).

Системы возбуждения генераторов можно разделить на две группы: независимое возбуждение и самовозбуждение (зависимое возбуждение).

К первой группе относятся все электромашинные возбудители постоянного и переменного тока, сопряженные с валом генератора. Вторую группу составляют системы воз­буждения, получающие питание непосред­ственно от выводов генератора через спе­циальные понижающие трансформаторы. К этой же группе могут быть отнесены си­стемы возбуждения с отдельно установ­ленными электромашинными возбудителя­ми, приводимыми во вращение электро­двигателями переменного тока, которые по­лучают питание от шин собственных нужд электростанций.

Независимое возбужде­ние генераторов получило наибольшее распространение. Основное достоинство этого способа со­стоит в том, что возбуждение синхронного генератора не зависит от режима электрической сети и поэтому является наиболее надежным.

На генераторах мощностью до 100 МВт включительно применяют, как правило, в качестве возбудителя генератор постоянного тока, соединенный с валом синхронного генератора (рис. 2-14).

Возбуждение самого возбудителя выполнено по схеме само­возбуждения (обмотка возбуждения возбудителя ОВВ питается от якоря самого возбудителя). Регулирование возбуждения возбуди­теля осуществляется вручную шунтовым реостатом ШР, установ­ленным в цепи ОВВ, или автоматически регулятором возбуждения АРВ.

Недостатки системы возбуждения с генератором постоянного тока определяются в основном недостатками самого возбудителя, Одним из недостатков является сравнительно невысокая скорость нарастания возбуждения, особенно у возбудителей гидрогенераторов, которые имеют низкую частоту вращения (n=1-2 1/с).

Другой недостаток рассматриваемой системы возбуждения харак­терен для турбогенераторов, имеющих большую частоту вращения. Он обусловлен снижением надежности работы генератора настоян­ного тока из-за вибрации и тяжелых условий работы щеток и кол­лектора (условий коммутации).

Для турбогенераторов мощностью выше 165 МВт. мощность возбуждения становится настолько значительной, что выполнить надежно работающий генератор постоянного тока на частоту вра­щения 3000 об/мин по условиям коммутации становится затрудни­тельным.

Для снижения частоты вращения возбудителям целью повышения надежности его работы иногда выполняют соединение возбудителя с валом генератора через редуктор. Недостатком этой системы возбуждения яв­ляется наличие дополни­тельной механической пе­редачи..

Принципиальная схема возбуждения синхронного генератора с электромашинным возбудительным агрегатом показана на рис. 2-18. Возбудительный агрегат состоит из асинхронного двигателя ЛД, питающегося от шин собственных нужд электростанции и генера­тора постоянного тока В.