Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> ­­­Электрическая часть электростанций

Нормальные режимы генераторов - ­­­Электрическая часть электростанций

Оглавление
­­­Электрическая часть электростанций
Сведения об электрических станциях
Компоновка тепловых и атомных электрических станций
Особенности компоновки гидроэлектростанций
Типы генераторов и их параметры
Системы охлаждения генераторов
Системы возбуждения
Гашение поля генератора
Параллельная работа генераторов
Нормальные режимы генераторов
Пусковые режимы генераторов
Допустимые перегрузки статора и ротора
Типы трансформаторов и их параметры
Охлаждение трансформаторов
Нагрузочная способность трансформаторов
Параллельная работа трансформаторов
Виды главных схем электрических соединений
Особенности главных схем теплоэлектроцентралей
Главные схемы гидроэлектрических и гидроаккумулирующих станций
Главные схемы атомных электрических станций
Главные схемы подстанций
Выбор главной схемы - требования
Выбор главной схемы - рекомендации
Выбор трансформаторов
Режимы нейтрали
Технико-экономическое сравнение вариантов схем
Главные схемы тепловых электростанций некоторых зарубежных стран
Собственные нужды электрических станций
Механизмы собственных нужд тепловых электрических станций
Механизмы собственных нужд гидроэлектростанций
Электродвигатели механизмов собственных нужд
Самозапуск электродвигателей собственных нужд
Схемы питания собственных нужд тепловых электростанций
Схемы питания собственных нужд гидроэлектростанций
Электрооборудование и механизмы собственных нужд АЭС
Особенности схем питания собственных нужд АЭС
Использование выбега турбогенераторов в режиме аварийного расхолаживания реактора АЭС
Выключатели высокого напряжения
Гашение дуги в выключателе постоянного тока
Гашение дуги в выключателе переменного тока
Восстановление электрической прочности
Восстанавливающееся напряжение
Собственная частота сетей высокого напряжения
Способы повышение отключающей способности выключателей
Особенности процессов отключения малых индуктивных и емкостных токов
Масляные выключатели с открытой дугой
Масляные выключатели с дугогасительными камерами
Малообъемные масляные выключатели
Воздушные выключатели
Компрессорные установки
Элегазовые выключатели
Автогазовые выключатели
Электромагнитные выключатели
Вакуумные выключатели
Выключатели нагрузки
Разъединители
Короткозамыкатели и отделители
Приводы выключателей и разъединителей
Общие сведения о ТН и ТТ
Измерительные трансформаторы напряжения
Конструкции измерительных трансформаторов напряжения
Измерительные трансформаторы тока
Измерительные трансформаторы постоянного тока
Оптико-электронные устройства
Выбор выключателей
Выбор разъединителей
Выбор реакторов
Выбор трансформаторов тока
Выбор трансформаторов напряжения
Выбор предохранителей
Выбор токоведущих частей распределительных устройств
Схемы вторичных соединений
Схемы с питанием цепей вторичных соединений
Детали схем вторичных соединений
Основная аппаратура цепей управления и сигнализации
Требования, предъявляемые к схемам дистанционного управления
Сигнализация
Дистанционное управление выключателями о помощью малогабаритных ключей
Дистанционное управление воздушными выключателями
Дистанционное управление выключателями при оперативном переменном токе
Дистанционное управление в установках низкого напряжения
Управление разъединителями
Монтажные схемы, маркировка, детали
Испытательные блоки
Провода и контрольные кабели вторичных цепей
Маркировка монтажных схем вторичных цепей
Контроль изоляции вторичных цепей
Оперативный ток на электрических станциях
Выбор аккумуляторных батарей для оперативного тока на электостанциях
Выбор зарядных агрегатов для оперативного тока на электостанциях
Распределение постоянного оперативного тока на электростанциях
Источники переменного оперативного тока на электростанциях
Конструкции распределительных устройств
Принципы выполнения распределительных устройств
Правила устройства и основные размеры конструкций РУ
Применение ОПН в конструкциях РУ
Выбор компоновки и конструкции РУ
Характерные конструкции распределительных устройств
Направления развития зарубежных конструкций РУ
Главный шит управления
Организация управления на мощных станциях блочного типа
АСУ в энергетике
Кабельные коммуникации и сооружения
Аккумуляторный блок
Вспомогательные устройства
Основные понятия о заземляющих устройствах
Опасность замыканий на землю. Роль защитного заземления
Удельное сопротивление грунта и воды
Конструкции защитных заземлений
Схема расчета заземления
Литература

Под нормальными режимами генератора подразумевают такие режимы, в которых он может работать без ограничений по времени. К таким режимам относится, например, номинальный режим, для которого генератор предназначен и который указан на его щитке. К нормальным относятся также все режимы с неполной (частичной) нагрузкой и режимы с переменной регулируемой нагрузкой при условии, что в процессе изменения нагрузки основные параметры генератора не отклоняются за допустимые пределы.
Основными параметрами генератора являются полная мощность S, напряжение и ток статора Ucx и /ст, ток ротора /в, коэффициент мощности cos ф, частота /, температура и давление охлаждающей среды tохл и рохл.
При длительном установившемся номинальном режиме все эти параметры должны поддерживаться практически неизменными. При отклонении температуры и давления охлаждающей среды в сторону ухудшения охлаждения длительно допустимые токи статора и ротора должны быть уменьшены настолько, чтобы тепловой режим генератора остался неизменным и температура его отдельных элементов практически сохранила свое установившееся значение.
Параметры считают практически неизменными в том случае, если их изменения, неизбежные в эксплуатации, находятся в заданных пределах отклонений, практически не влияющих на режим генератора. Например, нагрузка генератора считается неизменной, если отклонения тока и напряжения статора от установившегося значения находятся в пределах + 3 %, а тока возбуждения и частоты — в пределах ±1 %.
Диаграмма мощности турбогенератора
Рис. 1-29. Диаграмма мощности турбогенератора


Рис. 1-30. К построению диаграммы мощности турбогенератора
U — напряжение на зажимах генератора; 1 — ток нагрузки генератора; Я — э. д. с. генератора; 1х — падение напряжения в синхронном реактивном сопротивлении; /в R — номинальный ток возбуждения; 1 — ток возбуждения, компенсирующий реакцию статора; — ток возбуждения, соответствующий потоку в зазоре
Температуру меди и стали генератора считают неизменной, если ее отклонения от установившегося значения не превышают 1 °С в течение 1 ч. Температура охлаждающей среды также, чтобы считаться неизменной, не должна отклоняться более чем на 1 °С за 1 ч для газа и на 0,5 °С за 1 ч для жидкости (ГОСТ 533—85Е).
Но режим генератора считается нормальным и при несколько больших отклонениях его параметров, сопровождающих изменения его нагрузки и вызванных условиями режима системы или условиями охлаждения генератора.
Допустимый диапазон изменения нагрузок удобней всего находится из диаграммы мощностей, как это показано на рис. 1-29 для ненасыщенного турбогенератора. Способ построения диаграммы мощности ясен из вспомогательных векторных диаграмм э. д. с. и токов возбуждения (рис. 1-30). Вектор О А представляет собой полную мощность машины, а его проекция на ось ординат — ее активную составляющую при номинальном коэффициенте мощности.
Эту так называемую номинальную активную мощность генератор в нормальных условиях должен развивать неограниченно долго. Под нормальными условиями здесь понимается прежде всего соблюдение расчетных условий охлаждения машины, поскольку длительность установившегося режима работы генератора ограничивается главным образом его нагревом.
Температура входящей в газоохладитель воды и выходящего из него газа (воздуха или водорода), а также — в случае непосредственного охлаждения — температура охлаждающей жидкости (дистиллята или масла) должна соответствовать нормам (у дистиллята 33, у масла 40 °С). Также должны соответствовать заводским требованиям избыточное давление водорода и его чистота (98 %).

Напряжение, % номинального

110

108

106

105

100

95

90

85

Полная мощность., % номинальной     

88

93,5

98

100

100

100

94,5

89

Ток статора, % номинального

80

87,5

92,5

95

100

105

105

105

Напряжение генератора должно быть практически симметричным и синусоидальным, т. е. напряжение обратной последовательности не должно превышать 1 %, а коэффициент синусоидальности 5 %. Отклонения напряжения статора допускаются в пределах ±5 %, и при этом генератор должен длительно работать с полной номинальной мощностью, хотя для достижения этой мощности при 95 % напряжения повышается ток статора, а при 105 % — соответственно ток ротора.
Допустимость понижения напряжения больше чем на 5 % обязательно проверяется с точки зрения устойчивости, и если при этом генератор будет обладать достаточным запасом устойчивости (не менее 10 %), то все равно мощность его должна быть снижена, поскольку ток статора по условиям нагрева обмотки статора не следует повышать сверх 105 % номинального.
Повышение напряжения сверх 105 % опасно, ибо вследствие насыщения стали в современных генераторах даже незначительный подъем напряжения выше, допустимого приводит к возрастанию магнитной индукции, резкому (в несколько раз) увеличению потоков рассеяния и появлению в ребрах корпуса генератора и в других конструктивных элементах очень больших паразитных токов, вызывающих дополнительный нагрев и даже оплавление этих элементов. Вследствие этого нагрузка генератора при повышении напряжения сверх 105 % должна понижаться.
Некоторые типы генераторов допускают сохранение полной нагрузки при изменении напряжения до 110 %, но эта возможность должна быть обязательно проверена специальными испытаниями на нагрев активной стали и дополнительные потери в роторе и статоре. До таких испытаний рекомендуется изменять нагрузку генератора при отклонениях напряжения в соответствии с табл. 1-3.
Влияние изменений частоты на потери и нагрев генератора сказывается лишь при значительных отклонениях частоты от нормы (больше ±2,5 %). При понижении частоты потери в стали уменьшаются, но одновременно ухудшается охлаждение водородом, что может привести к необходимости понижения мощности генератора из-за повышенного нагрева. При повышении частоты растут потери в стали, но одновременно улучшаются условия охлаждения; поэтому только при значительных повышениях частоты (2—3 %) возникла бы необходимость уменьшения мощности машины.
Так как изменения частоты, нормально допускаемые в эксплуатации, не должны превосходить ± 2% по «Правилам технической эксплуатации» (ПТЭ), уменьшения нагрузки генераторов при этих отклонениях частоты не требуется.

Значительно большее влияние на полную и активную мощность генератора оказывают изменения коэффициента мощности; это можно видеть на диаграмме мощностей турбогенератора — рис. 1-29. На участке AD в режимах с пониженными коэффициентами мощности машина с нагрузкой, ограниченной током ротора, может выдавать лишь пониженную по сравнению с номинальной полную мощность при уменьшенном токе статора из-за сильного размагничивающего действия реакции статора. При учете насыщения эта мощность еще уменьшится. Таким образом, в чисто компенсаторном режиме генератор способен развивать лишь около 70 % полной мощности.
При работе с повышенными коэффициентами мощности (от номинального до единицы) полная мощность ограничена турбиной и конец вектора ОД будет перемещаться при изменении cosφ по прямой АВ. Если турбина способна повышать свою мощность сверх номинальной (как это имеет место, например, для теплофикационных машин типа КО и КОО), то в области режимов при повышенных коэффициентах мощности генератор сможет работать при номинальной полной мощности (участок диаграммы АА).
При работе в емкостном квадранте в режимах с недовозбуждением (влево от прямой <75) активная мощность генератора ограничивается устойчивостью его работы.
Работа в режиме недовозбуждения все чаще практикуется в современных энергосистемах в часы провала нагрузки из-за избытков реактивной мощности и невозможности кратковременных остановок крупных генераторов. Такой режим осуществим только при автоматическом регулировании возбуждения, эффективном при работе с опережающим током статора. Но и при этом условии требуется уменьшение активной нагрузки генератора для обеспечения устойчивости в области низких cos  φ (участок диаграммы мощности OF).
В современных крупных турбогенераторах режимы с недовозбуждением ограничиваются еще дополнительным нагревом крайних пакетов активной стали и конструктивных элементов торцевых зон статора. Этот дополнительный нагрев обусловлен повышенной результирующей индукцией в торцевых зонах, что объясняется слабой магнитной связью обмоток статора и ротора в этих зонах и недостаточной компенсацией потока рассеяния статора потоком ротора. /Магнитная связь обеих обмоток слабее здесь потому, что поля, образуемые лобовыми частями обмоток статора и ротора, вынуждены замыкаться большей частью по воздуху.
В табл. 1-4 приведены допустимые нагрузки турбогенераторов в режимах недовозбуждения.
В практике эксплуатации для определения допустимых нагрузок в режимах перевозбуждения пользуются не диаграммой
Таблица 1-4


Тип генератора

Допустимая потребляемая реактивная мощность, Мвар, при активной нагрузке, % Рд

 

100

95

90

80

60

40

ТВФ-60-2
РИ — 60 МВт; cos  φн = 0,8; UH — = 6,3 кВ; избыточное давление водорода 0,2 МПа

13

16

18

23

31

37

ТВФ-60-2
Ря — 60 МВт; cos фн = 0,8; UB = = 10,5 кВ; избыточное давление водорода 0,2 МПа

16

20

22

28

37

42

ТВФ-100-2
Рн — 100 МВт; cos фн = 0,85; Ua — — 10,5 кВ; избыточное давление водорода 0,2 МПа

16

20

22

28

37

42

ТВВ-165-2
РИ — 150 МВт; cos фн = 0,85; Ua = = 18 кВ; избыточное давление водорода 0,3 МПа

27

32

35

41

50

54

ТВ В-200-2
Рп = 200 МВт; cos фн = 0,85; Un — = 15,75 кВ; избыточное давление водорода 0,3 МПа

22

34

39

47

62

74

ТВВ-320-2
Рн = 300 МВт; cos фн = 0,85; UH = = 20 кВ; избыточное давление водорода 0,35 МПа

48

54

60

72

90

108

ТГВ-200
Рв ~ 200 МВт; cos фн = 0,85; UB = = 15,75 кВ; избыточное давление водорода 0,3 МПа

 

 

18

40

57

69

Примечание. Турбогенераторы ТГВ-200 не допускают работу в режиме потребления реактивной мощности при активной нагрузке, равной 95 % номинальной и выше, при этом отдаваемая реактивная мощность при активной нагрузке 200 МВт должна быть не менее 20 Мвар. Турбогенераторь) ТГВ-300 допускают работу с минимальной нагрузкой я cos  φ = 1.

Обмотка

Напряжение
статора,
кВ

Температура охлаждающего газа, °С

30 и ниже

31—35

36 — 40

41—45

46—50

51—55

Статор

6,62

6880

6700

6540

6220

4900

5530

6,30

7240

7060

6880

6540

6200

5800

5,98

7600

7400

7220

6860

6510

6100

Ротор

6,62

1840

1787

1735

1680

1620

1560

6,30 и ниже

1800

1750

1700

1650

1590

1520

Таблица 1-6


Обмотка

Напряжение статора, кВ

Температура охлаждающего газа, °С

40 и ниже

41 — 45

46 — 50

51 —55

 

21

10 100

9700

9100

8550

Статор

 

10 600

10 200

9600

9000

59

11 100

10 700

10 100

9450

Ротор

21

2925

2830

2720

2630

20 и ниже

2900

2800

2690

2580

мощности, а так называемой картой допустимых нагрузок, позволяющей одновременно оценить влияние на нагрузку температуры охлаждающей среды, напряжения и cos  φ. Такие карты составляются для каждой машины на основании специальных эксплуатационных испытаний на нагрев. Исходными условиями для их составления являются сохранение полной мощности генератора при отклонении напряжения на ±5 %, увеличение мощности при снижении температуры охлаждающей среды и уменьшение мощности при повышении температуры этой среды.
В табл. 1-5 и 1-6 приводятся для иллюстрации карты нагрузок (в амперах) генераторов ТВФ-60-2 (U = 6,3 кВ, давление водорода рвол = 0,2 МПа) и ТВВ-300-2 (U = 20 кВ, рвоя = 0,35 МПа).
В машинах со смешанным водородно-водяным охлаждением статора повышение нагрузки при уменьшении температуры охлаждающей среды не допускается, так как температуры газа и воды могут изменяться независимо друг от друга и затруднить контроль нагрузок настолько, что нагрузка генератора из-за неправильной оценки условий охлаждения может быть увеличена до недопустимых значений.

Рис. 1-31, Нагрузка генераторов ТВФ, ТГВ и ТВВ в зависимости от давления водорода

Следует учитывать недопустимость длительной перегрузки генераторов по току при изменении давления водорода в машинах с косвенным и непосредственным охлаждением обмоток (рис. 1-31). Из приведенных зависимостей следует также, что при понижении давления водорода нагрузка генератора должна понижаться.



 
« Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.