lektsii

§4 Диодная безщеточная система возбуждения

Рис. 78 – Принцип устройства диодной безщеточной системы возбуждения

В– диодный выпрямитель, располагается на одном валу с генератором;

Вкачестве возбудителя используется обращенный генератор (обмотка ротора намотана на сторор, а обмотка статора на ротор). Сам возбудитель возбуждается по схеме с тиристорной системой независимого возбуждения.

Затруднена возможность контроля параметров ОВ;

Для контроля применяют устройства бесконтактного контроля измерений (УБКИ).

Отсутствует возможность прямого воздействия для изменения силы тока, а значит, система инерционна;

Невысокое быстродействие, а значит необходима установка АРВ СД (по двойной производной)

Рис. 79 – Цепи диодов в диодной бессточной СВ

70 % установленных диодов – это резервные диоды;

Чрезвычайно нагруженные и неуправляемые выпрямители;

§5 Автоматы гашения поля (АГП)

if

OB

Рис. 80 – Генератор и ОВ

Генератор работает параллельно с сетью. Предположим, что по какимлибо причинам произошло аварийное отключение генератора от энергосистемы и баланс РЭМ = РТ нарушился. Стопорные клапаны включаются в работу, но генератор все равно продолжает вращаться по инерции. Внутри генератора вращается магнитное поле, создающее ЭДС, которая приводит к пробою изоляции статора, что может вызвать серьезные повреждения генератора. Поэтому необходимо снижать ток в роторе. При разрыве ОВ возникает большое перенапряжение, которое приведет к пробою обмотки ротора. От сюда делаем вывод, что необходимо снять энергию, запасенную в роторе. Для этого служат АГП.

Существуют три типа АГП. Рассмотрим каждый из них.

1. АГП с гасительным сопротивлением:

Рис. 81 – АГП с гасительным сопротивлением

К1 нормально разомкнутый контакт. RГ – гасительное сопротивление.

При необходимости отключения генератора мы замыкаем К1 и размыкаем К2 , в результате чего обмотка возбуждения замыкается на гасительное сопротивление, как показано на рисунке 81, б. Энергия, запасенная в ОВ тратиться на нагрев гасительного сопротивления. Процесс, проходящий в контуре (рисунок 81, б) описывается уравнением:

		+	+				= 0
		Г
Решая это уравнение получим, что затухание поля произойдет через
3-4 τ, где
		τ =
				+
					Г

Рис. 82 – Зависимость скорости затухания тока и напряжения

При увеличении сопротивления гашения постоянная затухания уменьшается, и вместе с ней уменьшается скорость гашения. Чем больше сопротивление гашения, тем больше пиковое значение напряжения в ОВ. Перенапряжение не должно превышать значений испытательного напряжения.

=

Сопротивление гашения составляет порядка 7 – 8 значений активного сопротивления ОВ.

Малая цена и чрезвычайная надежность;

Реальное τ=1 – 3 с, значит время полного гашения поля t=4 – 12 с, отсюда можно сделать вывод о низком быстродействии АГП с гасительным сопротивлением. Для крупных машин такая скорость гашения является недопустимой.

2. АГП с дугогасительной решеткой:

Рис. 83 – АГП с дугогасительной решеткой

При необходимости гашения поля, запасенного в роторе, размыкаются контакты К1, а затем К2, дуга затягивается в дугогасительную решетку и энергия поля расходуется на дугу.

Рис. 84 – Процесс затухания тока в обмотке ротора

Ток затухает по экспоненте до некоторого фиксированного уст, в момент перехода через ноль дуга гаснет.

Гашение происходит меньше чем за 1 τ, к настоящему моменту АГП с ДГР является самым эффективным.

3. Гашение поля за счет инвертирования вентилей:

Применяется только для систем тиристорного возбуждения. Для развозбуждения ротора мы инвертируем тиристроры и пропускаем нижнюю полуволну, тем самым отдавая энергию, запасенную в роторе, обратно в сеть.

Это самый быстрый и безопасный способ гашения дуги.

ГЛАВА 6: Собственные нужды энергообъектов

§1 Собственные нужды блочных электростанций

На любой электростанции существует множество машин и механизмов, которые обеспечивают нормальное функционирование основного технологического процесса. Диапазон мощностей этого оборудования может варьироваться от милливатт до мегаватт. Самые мощные потребители СН связаны с тепловой частью станции.

Для всех этих потребителей необходимо обеспечить требуемы уровень надежности:

1 группа - Особо ответственные потребители – перерыв питания приводит к нарушению основного технологического процесса и порче оборудования. К этой группе относят валоповорот, маслонасосы, агрегат связи с системой, системы контроля и сигнализации, телемеханики, связи, а также аварийное освещение.

2 группа - Ответственные потребители – перерыв питания может привести к нарушению основного технологического процесса. К этой группе относятся системы охлаждения и возбуждения.

3 группа – Все остальные.

Так же все машины и механизмы нуждаются в регулировании производительности этих механизмов. Существуют два вида регулирования производительности механизмов:

1. Шаберное, при номинальной постоянной мощности

Рис. 85 – Шаберное регулирование

2. Регулирование с помощью угла наклона лопаток

Рис. 86 – Регулирование угла наклона лопаток

Электродвигатели, применяемы для приводов механизмов СН энергообъектов:

1. Асинхронные двигатели (АД):

самые экономичные по критерию соотношения мощность/стоимость.

Простота

Относительно высокая надежность

Невысокая стоимость (кВт/руб)

Частота вращения АД не регулируется

Жесткие требования к качеству электроэнергии

Невысокий пусковой момент

70 % всех двигателей в системе и 80 % двигателей СН – это асинхронные.

2. Синхронные двигатели(СД):

Наличие системы возбуждения и возможность регулирования реактивной мощности;

При исчезновении питания на шинах все механизмы начинают тормозиться. (см. рисунок 87)

Рис. 87 – Зависимость частоты вращения от времени

В момент времени t1 питание возвращается и начинается процесс самозапуска. При наличии в системе СД в момент потери питания происходит групповой выбег, но за счет наичия СД все механизмы затормозяться намного меньше, чем по отдельности.

Момент на валу больше, чем у АД;

При больших мощностях экономичность СД сопоставима с АД;

Отсутствие возможного регулирования производительности, кроме как технологическими средствами – заслонки, углы наклона лопаток.

3. Двигатель постоянного тока ((ДПТ):

Можно подключить к абсолютнонадежному источнику питания – аккумуляторным батареям(АКБ);

Плавное регулирование производительности в широком диапазоне;

Большой пусковой момент;

Снижение надежности при увеличении мощности.

§2 Основные принципы собственных нужд блочных электростанций

Источники питания СН на ЭС:

Рабочий источник питания – трансформатор собственных нужд (ТСН). ТСН включается в отпайку между генератором и трансформатором. При больших мощностях блочных ЭС устанавливается ТСН с расщепленной обмоткой НН (позволяет снизить токи КЗ). При выходе из строя основного ТСН вводиться в действие резервный(РТСН). РТСН подключается с среднему напряжению РУ, либо в третичной обмотке трансформатора связи, либо к ПС строительства или другой близлежащей ПС.

АКБ предусматриваются по одной на каждые два блока мощностью до 300 МВт, включительно. АКБ предусматриваются по одной на каждые блок мощностью от 500 МВт и выше. АКБ дает нам полчаса работы в сети. АКБ рассчитываются на один час работы в сети при изолированной работе ЭС. Крайним источником энергии для СН является дизель-генератор (ДГ), он обеспечивает потребителей первой категории.

Количество классов напряжения, используемых для питания потребителей СН:

При выборе класса напряжения руководствуются тем фактом что при увеличении количества классов напряжения увеличиваются затраты на изоляцию, но уменьшаются на медь, так как проводники можно выполнять меньшим сечением.

Рис. 88 – Пересечение функций затрат от количества классов напряжения

При построении минимума суммы двух функций находится Uопт, обычно таких классов два. Как правило это классы 6/0,4 кВ или 10/0,66 кВ.

§3 Типы схем, применяемых для РУ СН – СН блочной ЭС

Основной типодиночная, секционированная система сборных шин.

СН блочной ЭС:

Рис. 89 – СН блочной ЭС

ТСН включается в отпайку между генератором и его повышающим трансформатором. С расщепленной обмотки подается питание на первую и вторую секции сборных шин СН. СВ выключатель не нужен, так как при его выходе из строя питание теряют обе секции.

Мощные потребители – 200 кВт и более – напитываются от шин 6 (10) кВ. Маломощные потребители разбросаны по территории ПС.

По условиям ограничения токов КЗ мощность ТСН В не должна превышать 630 кВА для класса напряжения 6 кВ и 1000 кВА для класса напряжения 10 кВ.

Количество ТСН В зависит от технологической необходимости – на каждую территориально близко расположенную группу устанавливается два своих ТСН В. Минимизируем длину низковольтных сетей – ТСН В должны быть максимально приближены к своим группам потребителей.

С целью исключения параллельной работы резервных ТСН резервные магистрали секционируются каждые два блока.

При отказе РТСН особо ответственных потребителей запитывабют от АКБ, и в крайнем случае от дизель-генератора.

Генераторный выключатель (ГВ):

При его наличии остановка блока может осуществляться от ТСН. При отсутствии ГВ пуск генератора осуществляется через резервные магистрали (РМ) и РТСН.

Поэтому мощность такого РТСН, который называют пускорезервным ТСН, должна рассчитываться следующим образом:

ПРТСН = ТСН + П/О

Итак, наличие генераторного выключателя приводит к снижению мощности ТСН, а следовательно снижению уровней КЗ и возможному облегчению и удешевлению коммутационной аппаратуры.

Согласно нормам технологического проектирования при отстутствии генераторного выключателя требуется:

1ПРТСН при числе блоков 1-2,

2ПРТСН при числе блоков 3-6

3ПРТСН (2 нормально подключены, а один в состоянии холодного резерва) при числе блоков более 7.

При наличии же генераторного выключателя требуется:

1 ПРТСН при числе блоков от 1 до 6

2 ПРТСН (один в состоянии холодного резерва) при числе блоков более 7.

Наличие генераторного выключателя означает уменьшение числа операций с высоковольтным выключателем, а значит к повышению надёжности. Однако в применении генераторного выключателя есть и видимый недостаток – при его отказе генератор выходит из работы. Однако этот факт немного сглаживается тем, что уменьшается вероятность отказа высоковольтного выключателя, который также привёл бы к выводу генератора из работы.

§4 Особенности СН ГЭС

На ГЭС отсутствуют мощные потребители. Самый мощный потребитель – это электродвигатель регулирующий заслонку водостока. А следовательно на ГЭС нет необходимости в классе СН 6-10 кВ. Таким образом основная особенность заключается в том, что питание собственных нужд осуществляется с класса 0,4 кВ. ТСН подключается к РУ среднего напряжения.

§5 Особенности СН АЭС

АЭС – потенциально опасный энергообъект.

Для АЭС выделяют 3 категории потребителей СН:

1. Особо ответственные потребители

Внутри этой группы есть ещё три категории надёжности:

I) Потребители не допускающие перерыва питания, даже на время действия АВР. К этой группе относится система управления защитой реактора.

II) Потребители, которые допускают перерыв питания на время действия

АВР.

III) Мощные потребители, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя через активную зону реактора.

2.(IV) Все остальные элементы, внутри есть три своих категории надёжности, как на обычной тепловой станции.

Схема РУ СН атомной электрической станции изображена на рисунке 90.

Рис. 90 – Схема РУ СН АЭС.

Циркуляцию теплоносителя через активную зону реактора обеспечивает главный циркуляционный насос. Данный элемент является не только чрезвычайно ответственным, но и очень мощным потребителем СН. Совершенно понятно, что запитать потребителя такой мощности с помощью АКБ невозможно.

В настоящее время применяются ГЦН двух типов: бессальникового типа, показанный на рисунке 91 и сальникового типа, показанный на рисунке 92.