Почему кратность форсировки возбуждения ограничена по времени

Автоматические регуляторы возбуждения синхронных машин реагируют на изменение их напряжений и других параметров режима и тем самым оказывают влияние на протекание переходных процессов в энергосистемах. Однако в некоторых случаях этого влияния оказывается недостаточно и, в частности, для сохранения динамической устойчивости энергосистем используется дополнительное автоматическое воздействие на систему АРВ с целью быстрого увеличения или уменьшения тока возбуждения. Быстрое повышение тока возбуждения называется форсировкой возбуждения (ФВ), а его быстрое снижение — расфорси- ровкой возбуждения (РФВ). Технически ФВ осуществляется путем повышения напряжения возбудителя U г’/ [отн. ед.1. (2.57)

Jмикс ?* 7 м*кс *• -*

Процессы в системе возбуждения синхронных машин при ФВ

Рис. 2.19. Процессы в системе возбуждения синхронных машин при ФВ

Синхронная ЭДС E_(j в этом режиме практически точно повторяет кривую тока возбуждения, то есть можно принять

Таким образом, синхронная ЭДС Е_с/, как и ток возбуждения, не

изменяется мгновенно как при ФВ, так и при РФВ.

Для сохранения или повышения динамической устойчивости энергосистемы важно максимально уменьшить площадки ускорения синхронных генераторов. Поэтому сигнал на ФВ формируется и подастся еще в начальной стадии развития КЗ. Некоторое запаздывание действия ФВ обусловлено работой органов противоаварийной автоматики по распознаванию аварийной ситуации, формированию и прохождению управляющего сигнала.

Рассмотрим случай, когда при отсутствии ФВ динамическая устойчивость одномашинной системы нс сохраняется. Как следует из рис. 2.20, а, площадка возможного торможения в этом случае меньше площадки ускорения.

Угловые характеристики мощности генератора при отсутствии (а) и при действии форсировки возбуждения (б)

Рис. 2.20. Угловые характеристики мощности генератора при отсутствии (а) и при действии форсировки возбуждения (б)

При использовании ФВ ЭДС Е_ч начинает возрастать еще в режиме КЗ (участок 2′-3′ на рис. 2.20, б). Участок 2′-3′ отражает запаздывание в подъеме E_q. При отключении поврежденной цепи электромагнитная

мощность скачком изменяется от точки 3′ до точки 4, расположенной на угловой характеристике /^|(5)с повышенным значением ЭДС Е. При

дальнейшем увеличении угла ЭДС E_q увеличивается и изображающая точка выходит на граничную кривую Р_тЕо (8), построенную при «по- голочном» значении Е_(/ (участок 4-5). На участке 5-т мощность изменяется по граничной кривой. Угол при этом нарастает до тех пор, пока площадка торможения F#_4Smm>_c4‘ не сравняется с площадкой ускорения F ,_с‘4’33’2’1 а •

Нетрудно заметить, что при ФВ уменьшилась площадка ускорения. В состав площадки ускорения не вошли два фрагмента: Fyy₂2′ и F_A—_C34 _c и появляется возможность сохранения устойчивости (рис. 2.21, а).

Если сигнал на РФВ подать при 6_МИИ (рис. 2.21, б), то вместо уменьшения размаха синхронных качаний вероятнее всего произойдет выпадение из синхронизма на втором цикле качаний ротора СМ.

В этом случае площадь торможения /у„,_т‘_сс‘ и, соответственно, площадь ускорения F₆>_c—_6c— при обратном ходе имеют наибольшие значения, что приводит к увеличенному уходу ротора в сторону минимальных углов (см. рис. 2.21, б).

Что такое форсировка возбуждения электрических машин и как она осуществляется в генераторе (и двигателе) постоянного тока?

Одним из простых и эффективных способов обеспечения надежной работы синхронной машины при авариях является быстрое повышение ее тока возбуждения — форсировка возбуждения.

Форсировка возбуждения (ФВ) — быстрое повышение тока возбуждения для обеспечения надежной работы синхронной машины при авариях.

ФВ срабатывает, как правило, при снижении напряжения на выводах генератора до 90–80% от номинального. Это делается по нескольким причинам. С одной стороны, ФВ помогает поддержать напряжение в точках, удаленных от КЗ на более высоком уровне, а значит, сохранить в работе часть электроприемников, в том числе, может быть, жизненно важных для работы самой электростанции. С другой стороны, ФВ дает возможность повысить предел устойчивости генератора и тем самым сохранить его синхронную работу в электрической сети.

• Кратностью форсировки — отношением увеличенного потолочного значения тока возбуждения к номинальному (например, 2-кратное или 3-кратное),

• Быстродействием — скоростью нарастания тока (определяется величинами постоянной времени Те и потолка возбуждения.).

Чтобы представить физическую сущность форсировки, рассмотрим простейшую схему электромашинного возбудителя с самовозбуждением:

Рисунок 3 Простейшая схема электромашинного возбудителя с самовозбуждением

При снижении напряжения за установленный уровень (80–90%) Uн сигнал с выхода измерительного элемента (ИЭ) замыкает цепь контактора (К), который закорачивает реостат цепи возбуждения возбудителя. Это приводит к экспаненциальному нарастанию напряжения возбудителя, соответствующему росту тока if, Eqe, э.д.с. Eq и тока статора [2].

Рисунок 4 Графическая иллюстрация процесса форсировки возбуждения

Критерии выбора мощности электродвигателя?

Исходными данными для выбора типа и мощности электропривода являются конструктивные и технологические требования, необходимые для обеспечения надёжной и эффективной работы исполнительного механизма. При выборе мощности электродвигателя учитывается установленная мощность исполнительного механизма, потери мощности при определенном режиме работы, который определяет величину продолжительность включения ПВ (%). При определенных режимах работы используют различные методы выбора двигателя. Например, метод средних потерь, метод эквивалентного тока или метод эквивалентного момента при продолжительном режиме и др. [4].

Преимущества автоматического управления электроприводами перед ручным управлением?

В разомкнутых системах регулирования вследствие значительного перепада угловой скорости при изменении нагрузки на валу двигателя не удается получить большого диапазона регулирования угловой скорости и обеспечить высокую точность регулирования. В разомкнутой системе при заданном сигнале на входе (например, токе возбуждения двмгателя постоянного тока, питаемого от сети, или токе возбуждения генератора в системе Г-Д) выходная величина – угловая скорость определяется параметрами двигателя и нагрузкой на его валу, и ее изменение не компенсируется при различных возмущениях, которые практически всегда существуют.Поэтому в таких системах диапазон и точность регулирования угловой скорости не высоки. В разомкнутой системе также нельзя получить высокой точности поддержания момента, развиваемого приводом.тДля расширения диапазона регулирования и повышения точности используются замкнутые системы регулирования. Идея замкнутых систем регулирования сводится к тому, что в системе автоматически компенсируются воздействия возмущающих факторов и угловая скорость или момент двигателя могут с большей точностью поддерживаться на требуемом уровне [1].

Дата добавления: 2018-10-27 ; просмотров: 3919 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

В соответствии с ГОСТ системы возбуждения должны обеспечивать кратность форсировки возбуждения для генераторов и синхронных компенсаторов не менее 2, а скорость нарастания напряжения возбуждения должна быть не менее 2 ед. [7]

Нелинейный резистор Лнл ограничивает наибольшее допустимое напряжение на роторе генератора и кратность форсировки возбуждения . [9]

Такая настройка измерительного органа и установка исходного режима током / о у н объясняются стремлением увеличить диапазон возможного изменения тока компаундирования и повысить кратность форсировки возбуждения при снижениях напряжения генератора. [10]

КЗ, а также разных инерционных постоянных времени агрегатов, позволяют сделать вывод, что быстродействующие тиристорные системы самовозбуждения без последовательных трансформаторов с повышенной ( К 2.5) кратностью форсировки возбуждения и с АРВ сильного действия практически полностью равноценны быстродействующим системам независимого возбуждения с К-2 при длительностях отключения КЗ в пределах от 0.1 до 0.15 с, соответствующих временам действия современных защит и выключателей. [11]

Изменяя коэффициент трансформации трансформатора ПТ и сопротивление установочного реостата УР, можно изменять величину тока / к, поступающего в обмотку 055, и тем самым обеспечить заданный режим работы генератора и кратность форсировки возбуждения . [13]

При отсутствии ограничений форсиров-ка возбуждения генератора, как правило, производится до потолка. Отношение напряжения ротора или возбудителя при форсировке чк его номинальному напряжению называется кратностью форсировки возбуждения . [14]

Необходимая мощность возбуждения современных синхронных генераторов от 200 до 8РО МВт соответственно составляет от 800 до 3400 кВт, а номинальные токи возбуждения достигают 8000 А. Поэтому для современных мощных генераторов разработаны овые системы возбуждения, обладающие-необходимой надежностью, более высоким быстродействием и кратностью форсировки возбуждения . [15]

Форсировка возбуждения синхронных машин

Для поддержания напряжения в аварийных режимах используют устройства форсировки возбуждения. Устройства обеспечивают быстрое повышение напряжения возбуждения до максимально возможного, называемого обычно потолочным значением , при значительных снижениях напряжения, вызванных, главным образом, КЗ в электроэнергетической системе. Отношение этого напряжения или тока ротора соответственно к номинальному напряжению или току называют кратностью форсировки . Устройство форсировки возбуждения (УФВ) обычно входит в состав АРВ или выполняется отдельно. На рис. 8.33 приведена принципиальная схема релейного УФВ, состоящая из реле минимального напряжения PH, подключенного к трансформатору напряжения ТН и промежуточного реле РП. Уставка напряжения срабатывания реле минимального напряжения обычно составляет (0,8-0,85) U.

Устройство форсировки действует следующим образом. При снижении напряжения до уставки реле PH оно срабатывает и воздействует на обмотку промежуточного реле РП, которое своими контактами шунтирует реостат Р в цепи обмотки возбуждения возбудителя. При этом ток возбуждения возбудителя увеличивается до максимально возможного значения, а следовательно, и напряжение возбуждения на обмотке ротора синхронной машины нарастает сравнительно быстро до значения по экспоненциальной зависимости

где — амплитуда изменения напряжения возбуждения;

— постоянная времени системы возбуждения.

Если УФВ входит в состав АРВ, то при срабатывании реле PH на суммирующий усилитель АРВ подает такой сигнал, что независимо от величины и знаков сигналов на выходах других каналов регулирования обеспечивается быстрое повышение напряжения возбуждения до потолочного значения (рис. 8.34, а).

Поскольку к обмотке ротора синхронной машины прикладывается максимальное напряжение возбуждения, то ток в ее обмотке, а следовательно, и вынужденная ЭДС синхронной машины, увеличиваются с наибольшей скоростью (рис. 8.34, б).

Увеличение ЭДС синхронной машины при действии УФВ приводит к соответствующему увеличению амплитуды характеристики мощности увеличению амплитуды характеристики мощности в аварийном режиме

Это позволяет уменьшить площадку ускорения на величину увеличить площадку торможения на величину , что приводит к повышению динамической устойчивости. При этом степень влияния форсировки возбуждения на динамическую устойчивость зависит от скорости и величины изменения напряжения возбуждения, которые определяются действием систем возбуждения и максимально возможным значением напряжения возбуждения. Как отмечалось ранее, постоянная времени электромашинной системы возбуждения равна 0,3-0,5 с, для тиристорной системы = 0,02-0,04 с. Однако следует иметь в виду, что для обеспечения высокой скорости увеличения ЭДС все системы возбуждения обязательно должны иметь высокий потолок возбуждения, так как для быстрого увеличения тока в роторе необходима не только высокая скорость изменения напряжения, но и его значение. Это вызвано тем обстоятельством, что ток возбуждения синхронной машины из-за наличия индуктивности обмотки ротора возрастает значительно медленнее, чем Поэтому в аварийных режимах желательно повышение напряжения возбуждения до значения 4-5-кратного от номинального (высокий потолок возбуждения). На рис. 8.36 показана кривая изменения напряжения возбуждения на обмотке ротора синхронной машины при различных видах систем возбуждения.

Таким образом, быстродействие системы возбуждения и потолочное напряжение возбуждения при действии УФВ определяют значение тока в роторе, а следовательно, и степень изменения синхронной и переходной ЭДС в аварийном режиме. Величинами их изменения и определяется влияние форсировки возбуждения на характеристики мощности и в конечном итоге на динамическую устойчивость системы. Так, использование тиристорной системы возбуждения с постоянной времени = 0,04 с и kф = 4

х.\

Рис. 8.35. Характеристики мощности в аварийном и послеаварийном режимах jVs j при отсутствии (/) и действии (2) форсировки возбуждения.

Рис. 8.36. Изменение напряжения возбуждения при различных системах возбуждения: 1 — тиристорная; 2 — электромашинная

вместо электромашинной системы с параметрами = 0,5 с, kф = 4 приводит к увеличению динамической устойчивости на 15-20 %.

Многолетний опыт эксплуатации УФВ показал, что они являются одним из эффективных средств повышения динамической устойчивости. Вместе с тем действие форсировки в ряде аварийных режимов не позволяет использовать все возможности систем возбуждения с АРВ по улучшению динамической устойчивости и повышению качества переходного электромеханического процесса в электроэнергетических системах

9. Форсировка возбуждения генератора электростанции. Требования к форсировке возбуждения.

Обмотки ротора СГ получают питание от источника постоянного тока, в качестве которого применяются устройства называемые возбудителями. Номинальные напряжения возбудителей 100-650 В, потребляемая мощность составляет 0,3-1% мощности генератора. Для совместной работы с возбудителем применяются вспомогательное и регулирующее оборудование, составляющее систему возбуждения. Регулированием тока возбуждения поддерживается заданное напряжение генератора, регулируется реактивная мощность, выдаваемая в сеть. При глубоком снижении напряжения генератора применяется форсировка возбуждения, что снижает качания генератора по частоте тока, сохраняет устойчивость параллельной работы генераторов станции. Форсировка возбуждения и регулирование обеспечивают надежную работу устройств РЗ и А и облегчают условия самозапуска электродвигателей собственных нужд подстанции.

К системам возбуждения применяются требования:

— необходимая кратность форсировки,

— обеспечить предельное возбуждение в аварийных случаях.

Быстродействие и кратность форсировки самые важные технические характеристики системы возбуждения генераторов.

Быстродействие — характеризует скорость нарастания напряжения на обмотке ротора при форсировке возбуждения в соответствии с выражением. Кратность форсировки есть отношение предельного напряжения возбуждения к номинальному возбуждению.

Для мощных гидрогенераторов, работающих на дальние электропередачи, к системам возбуждения предъявляются более высокие требования К_Ф.В=34, а скорость нарастания возбуждения до 10U_f_.ном в секунду.

10.Системы возбуждения генераторов электростанций. Охарактеризовать и назвать достоинства и недостатки систем возбуждения.

Системы возбуждения делятся на две группы: независимое и самовозбуждение. Наибольшее распространение получило независимоевозбуждение, которое не зависит от режима работы генератора и имеет высокую надежность, наибольшее быстродействие по сравнению с другими системами и позволяют получить кратность форсировки возбуждения более К_Ф.В2.

На генераторах старого типа применяются генераторы постоянного тока с щеточным аппаратом, что снижает их надежность. Широкое распространение в настоящее время получили полупроводниковые преобразователи, в частности диодные и тиристорные. Подвод тока к обмотке возбуждения осуществляется бесщеточным путем, что повышает надежность. Системы с самовозбуждением имеют низкую надежность, в них работа возбудителя зависит от режима работы сети переменного тока. Особенно это сказывается при коротких замыканиях, когда практически невозможно выполнить форсировку напряжения.

11.Силовые трансформаторы. Назначение и классификация трансформаторов.

Силовой трансформатор — это статическое устройство для преобразования одного напряжения в другое. По числу преобразуемых фаз трансформаторы делятся: трехфазные и однофазные. Трехфазные применяются повсеместно, однофазные в тех случаях, когда ограничена мощность трехфазных и вместо одного трехфазного устанавливаются три однофазных по одному на фазу.

По числу обмоток трансформаторы делятся: двухобмоточные, двухобмоточные с расщеплением обмоток низкого напряжения, трехобмоточные, автотрансформаторы.

По материалу диэлектрика трансформаторы бывают масляные, сухие, заполненные негорючим диэлектриком, а также трансформаторы с литой изоляцией.

Двухобмоточные трансформаторы имеют два номинальных напряжения высшееU_ВН инизшее U_НН. Они применяются как повышающие, так и как понижающие. Соответственно подстанции, на которых они устанавливаются, называют понизительные (понижающие) или повысительные (повышающие).

В двухобмоточных трансформаторах с расщеплением обмоток низкого напряжения, обмотка низкого напряжения разделена на две параллельные изолированные от земли. Применяются такие трансформаторы на станциях для подключения двух генераторов к одному трансформатору, на подстанциях собственных нужд, на подстанциях предприятий. На станциях их применение дает возможность создания крупных энергоблоков 200-1200 МВт, и упростить схему распределительных устройств на напряжениях 330-500 кВ.

На подстанциях предприятий их применяют для ограничения токов короткого замыкания, для раздельного питания резко переменной и спокойной нагрузки.

Трехобмоточные трансформаторы имеют три номинальных напряжения высшее U_ВН, среднее U_СН инизшее U_НН. Обмотки могут быть выполнены как на одну мощность, так и на разные мощности.

Автотрансформаторы также имеют три номинальных напряжения, но отличаются от трансформаторов наличием электрической и электромагнитной связей между обмотками, в отличие от трансформаторов, в которых присутствует только электромагнитная связь.

Силовые трансформаторы больших мощностей устанавливают на открытом воздухе и вместе с основным электрооборудованием образуют открытое распределительное устройство (ОРУ). При таком способе установке применяется принудительное охлаждение трансформаторов и высокий класс изоляции. Трансформаторы меньших мощностей применяются на предприятиях, устанавливают в помещениях, что позволяет значительно повысить их загрузку, использовать естественную вентиляцию, но условия охлаждения хуже, чем при установке на открытом воздухе.

Маркировка силовых трансформаторов буквенно-цифровая:

— вид электротехнического устройства А — автотрансформатор, без обозначения — трансформатор;

— число фаз, О — однофазный, Т — трехфазный;

— расщепленная обмотка низкого напряжения, Р;

— основные системы охлаждения описаны в п. 2.2.3;

— число обмоток, без обозначения — означает двухобмоточный, Т — трехобмоточный;

— наличие устройства регулирования напряжения — Н;

— исполнение бывает З. — защищенное, Г — грозоупорное, У — усовершенствованное, Л — с литой изоляцией;

— специфическая область применения, С — для систем собственных нужд электростанций, Ж — для электрификации железных дорог;

— цифрами после буквенной маркировки обозначается номинальная мощность в кВА;

— класс напряжения обмотки высокого напряжения, кВ;

Например, двухобмоточный трансформатор с маркировкой ТМН-4000/35-расшифровывается: