Часть третья м - самообразование

21

турбогенераторы мощностью 500 и 800 МВт. В последующие годы все генераторы мощностью 160—800 МВт, выпускаемые Ленинградским объединением «Электросила», будут оснащены такими системами возбуждения.

		с.н. 0,4 кВ
	ПУН	От АБ
		ТВ
	АРВ-ТГ	СУ
		АРВ-В
		ТАРВ

СУВ

G

LG

ДБОС

	LE
ПТ1 … ПТ3	GE

АГП ПТВ

От АБ

Рис.9. Структурная схема независимой системы тиристорного возбуждения

Вспомогательный генератор переменного тока GE (типа ВТ-6000) связан непосредственно с валом турбогенератора и питает обмотку возбуждения турбогенератора выпрямленным током через три комплекта тиристорных преобразователей ПТ-1—ПТ-3, собранных по трехфазной схеме. Системы управления тиристорных преобразователей СУ, получая импульсы от АРВ-ТГ, регулируют режим возбуждения изменением угла регулирования тиристоров.

Вспомогательный генератор GE возбуждается по схеме самовозбуждения через выпрямительный трансформатор ТВ и тиристорный преобразователь ПТВ, собранный также по трехфазной мостовой схеме. В схеме возбуждения вспомогательного генератора установлен контактор гашения поля с гасительным резистором, которые предусматриваются на случай отказа схемы перевода преобразователя ПТВ при гашении поля в инверторный режим.

Начальное возбуждение вспомогательного генератора при пуске агрегата осуществляется от аккумуляторной батареи через добавочный резистор.

Регулирование возбуждения вспомогательного генератора производится вручную или от АРВ-В пропорционального действия воздействием на систему управления СУВ преобразователя ПТВ, изменяющую угол регулирования тиристоров. Тиристорные преобразователи ПТ-1—ПТ-3 охлаждаются дистиллятом от системы охлаждения генератора, преобразователь ПТВ имеет воздушное охлаждение.

22

Система возбуждения обеспечивает работу турбогенератора в режимах начального возбуждения, х. х., нагрузки, форсировку возбуждения и гашение поля.

Изменение режима возбуждения работающего турбогенератора производится воздействием на уставку устройства ПУН (панель уставки напряжения) АРВ-ТГ, а при работе без АРВ — непосредственным воздействие на аппаратуру панели систем управления тиристорных преобразователей.

Впроцессе эксплуатации при осмотрах аппаратуры системы возбуждения следует особое внимание уделять проверке распределения токов между параллельно включенными тиристорными преобразователями, надзору за появлением течей в системе их охлаждения, контролю за температурой дистиллята на входе (должна быть в пределах 20—40°С), за перепадом давлений дистиллята (1,5 кгс/см2), расходом дистиллята (на три преобразователя он должен быть не менее 12 м3/ч) и т. д. Не реже 1 раза в год должно быть проверено напряжение срабатывания защитного разрядника, установленного в цепи возбуждения (2400 В).

Не допускается работа турбогенератора: длительно без АРВ-ТГ; с системой возбуждения, имеющей один из трех параллельно включенных тиристорных преобразователей; с замыканием на землю в цепях возбуждения.

Эксплуатация тиристорных возбудителей достаточно проста.

Всхемах охлаждения тиристорных преобразователей предусмотрены контроль протока воды через охладители с помощью струйных реле, контроль перегорания силовых предохранителей, устройство ограничения степени и длительности форсировки возбуждения.

Тиристорные возбудители просты и надежны в эксплуатации, имеют стабильные характеристики и являются наиболее перспективными. Скорость нарастания напряжения у тиристорных возбудителей по схеме с самовозбуждением составляет 25—30 ед. возб/с. Тиристорные возбудители сохраняют работоспособность при глубоких посадках напряжения, что важно для обеспечения устойчивости при близких к. з.

Бесщеточные системы возбуждения.

Описанные выше новые системы возбуждения не исключают трудностей эксплуатации из-за ненадежности щеточных аппаратов колец ротора у мощных турбогенераторов. Поэтому 60 –70 г.г. прошлого столетия велись интенсивные работы по созданию бесщеточных систем возбуждения. Бесщеточные системы возбуждения работают на турбогенераторах мощностью 200 и 300 МВт (к концу 1977 г. в эксплуатации было 14 турбогенераторов с бесщеточными системами возбуждения с вращающимися кремниевыми диодами).

Бесщеточный возбудитель (БТВ) (рис. 10) относится к независимым системам возбуждения и представляет собой «обращенный» генератор переменного тока ВГ с вращающимся якорем, на котором расположена много-

23

фазная обмотка переменного тока (12, 16 фаз), и неподвижным индуктором с обмоткой возбуждения 0В и распределенной компенсационной обмоткой ОК. Конструкция возбудителя и выполнение обмоток якоря и индуктора обеспечивают генерирование переменного напряжения трапецеидальной формы, что позволяет получить лучшее распределение токов в параллельных ветвях многофазного выпрямителя. Обмотки возбуждения возбудителя 0В питаются от высокочастотного подвозбудителя ПВ, вращающегося на одном валу с турбогенератором и работающего по схеме самовозбуждения через трехфазный магнитный усилитель ТУМ.

Возбудитель ВГ питает обмотку возбуждения генератора ОВГ через вращающееся на одном валу выпрямительное устройство ВУ с неуправляемыми полупроводниковыми (кремниевыми) диодами. В системе БТВ предусмотрены бесконтактные индукционные устройства для измерения тока возбуждения (ИДТ), контроля срабатывания предохранителей вращающегося выпрямителя (ЗУ), контроля и измерения сопротивления изоляции цепей возбуждения и измерения напряжения UB (ИСИН).

Рис 10. Схема бесщеточного возбудителя БТВ-2000

Например, бесщеточный возбудитель БТВ-2000 имеет следующие данные: длительность работы форсировки 20 с, скорость нарастания напряжения возбуждения при форсировке 33 ед. возб/с, допустимая длительность работы в режиме форсировки 20 с. Система бесщеточного возбуждения обеспечивает возбуждение генератора во всех режимах — от режимов недовозбуждения и х. х.

24

до форсировки возбуждения с Iв=1,85Iв.ном. У бесщеточного возбудителя БТВ300 повреждения вентилей и перегорание предохранителей регистрируют также и токовые датчики, установленные в корпусе возбудителя.

Контактные кольца на валу ротора турбогенераторов с основной бесщеточной системой возбуждения предусмотрены для возможности работы на резервном возбуждении. Гашение поля генератора при работе на БВ производится отключением контактора гашения поля (АГПВ).

Бесщеточный возбудитель включается после разворота турбогенератора до номинальной частоты вращения подачей начального возбуждения в обмотку возбуждения подвозбудителя от аккумуляторной батареи, затем начинается процесс самовозбуждения генератора при включенном АРВ.

Ограничитель перегрузки ротора переводит возбудитель в режим работы с IВ=0,85Iв.ном При перегорании одного предохранителя ограничивается потолок форсировки до 1,5Iв.ном; при перегорании двух или трех предохранителей снижается реактивная нагрузка до значения, соответствующего соs ф=1,0, и ограничивается потолок форсировки возбуждения до Iв.ном; при перегорании четырех и более предохранителей генератор отключается от сети.

Опыт эксплуатации бесщеточных возбудителей пока не подтвердил их высокой надежности. Главной причиной этого является их загрязнение, в особенности на пылеугольных и торфяных станциях. Бесщеточные возбудители имеют замкнутую систему охлаждения, и необходимо обеспечить подпор в оболочке для предотвращения попадания пыли внутрь.

Контроль за состоянием изоляции цепей возбуждения.

Одним из главных условий надежности цепей возбуждения является состояние их изоляции.

Пробой изоляции и появление замыкания на землю в одной точке обмотки возбуждения турбогенератора уже представляют опасность для машины, так как возникновение второго замыкания на землю в обмотке или цепях возбуждения вызывает значительную несимметрию магнитного потока в роторе и появление опасных вибраций агрегата. Поэтому при появлении замыкания на землю в цепях возбуждения турбогенераторы мощностью 150 МВт и выше следует немедленно перевести на резервное возбуждение, а в случае, если при работе на резервном возбуждении генератор продолжает работать с заземлением в цепях возбуждения или если перевод на резервное возбуждение невозможен по какимлибо причинам, генератор должен быть немедленно разгружен, отключен от сети и выведен в ремонт.

При появлении замыкания на землю в цепях возбуждения турбогенераторов с косвенным охлаждением или непосредственным охлаждением мощностью до 150 МВт необходимо немедленно определить место и характер повреждения. Если место замыкания на землю в обмотке возбуждения генератора, персонал должен срочно ввести в работу защиту от двойного замыкания на землю. На турбогенераторах с косвенным охлаждением

25

с коллекторными возбудителями постоянного тока защита устанавливается с действием на сигнал (кроме генераторов с наборными зубцами), при появлении второго замыкания на землю генераторы немедленно следует разгрузить и отключить. На турбогенераторах с непосредственным охлаждением мощностью до 150 МВт защита от двойного замыкания на землю в цепях возбуждения должна действовать на отключение. При первой возможности, если эти генераторы работают с замыканием на землю в обмотке возбуждения, они должны быть выведены в ремонт. Кроме того, генераторы с полупроводниковыми системами возбуждения должны быть до этого переведены на резервный электромашинныи возбудитель, так как в противном случае в месте замыкания на землю будет протекать значительный ток, представляющий опасность для изоляции. Для наиболее мощных турбогенераторов с непосредственным охлаждением, например ТВВ-800 и др., заводы-изготовители не разрешают работу с заземлением в обмотке возбуждения и персонал должен действовать в соответствии с местными инструкциями.

K K

RR		LG
LE
GE
	а)
LG	LG	LG
Rиз	Rиз	Rиз
б)	в)	г)

Рис. 11. Схема контроля изоляции обмотки вращающегося ротора генератора методом трех вольтметров.

а) – схема соединений; б) – г) – схема замещения при трех последовательных измерениях; RR – регулировочный резистор.

Контроль за состоянием изоляции цепей возбуждения генераторов (кроме генераторов, имеющих водяное охлаждение обмоток ротора) осуществляется с помощью устройства, состоящего из вольтметра с высоким входным сопротивлением, и переключателя, включенных по схеме рис. 11.

Сопротивление изоляции подсчитывается по формуле

26

Rиз RВ (	UВ	1) 10	6	МОм
	U U

где UB — напряжение возбуждения; U+, U- — напряжение положительного и отрицательного полюсов цепи возбуждения относительно земли.

Применяемый при измерении изоляции роторов, имеющих воздушное или газовое охлаждение, вольтметр должен иметь внутреннее сопротивление RB=80…100000 Ом. Сопротивление изоляции роторов с водяным охлаждением обмотки можно определять вольтметром, имеющим Rвнутр=0,6…2,0R обмотки ротора.

Резервное возбуждение

В качестве резервных возбудителей, как указывалось выше, на турбогенераторах всех мощностей используются генераторы постоянного тока, приводимые во вращение асинхронными двигателями.

Количество агрегатов резервного возбуждения на электростанции определяется мощностью и однотипностью установленных турбогенераторов.

Нормами технологического проектирования ТЭС предусматривается: для электростанций с генераторами, имеющими электромашинные возбудители постоянного тока, не устанавливать агрегаты резервного возбуждения, а хранить резервные якори для каждого типа возбудителей; для генераторов с высокочастотными возбудителями — один резервный возбудительный агрегат на всю группу генераторов; для генераторов мощностью 160 МВт и выше с другими основными системами возбуждения — один резервный возбудитель на каждые четыре блока.

Обмотка ротора генератора с аппаратурой гашения поля и измерительными приборами (амперметром, вольтметром) присоединяется к сборным шинам возбуждения данного генератора без коммутационной аппаратуры.

Источники возбуждения (основной и резервный) генератора присоединяется к тем же шинам через коммутационную аппаратуру – рубильники, разъединители и выключатели (автоматы). Для генераторов с непосредственным охлаждением обмотки ротора выключатели должны иметь дистанционное управление.

Принципиальная схема подключения обмотки ротора к возбудителю показана на рис. 12.

Схемой предусматривается проверка соответствия полярности возбудителей перед включением их на параллельную работу с помощью магнитоэлектрических вольтметров; по этим же вольтметрам контролируется величина напряжения, устанавливаемого на возбудителях.

27

На блочных электростанциях управление автоматами возбудителей и переводы с основного на резервный возбудитель и обратно производятся дистанционно с блочного щита управления. На остальных генераторах переводы с основного на резервное возбуждение производятся непосредственно на сборке возбуждения генератора ручным переключением рубильников или местным управлением автоматами.

К обмотке ротора

Ро

Рр

V

V

Ао

Ар

К резервному	К основному
возбудителю	возбудителю

Рис.12. Схема включения основного и резервного возбуждения.

Установка резервного возбуждения должна находиться в постоянной готовности к включению.

Перевод генератора на резервное возбуждение производится:

при неисправностях рабочего возбудителя, которые не привели к потере возбуждения;

при аварии в системе возбуждения, которые привели к потере возбуждения.

В первом случае переход на резервное возбуждение производится переводом нагрузки с одного возбудителя на другой при сохранении синхронной работы генератора в сети или с кратковременным переводом генератора в асинхронный режим. Порядок перехода с основного возбудителя на резервный и обратно зависит от типа основной системы возбуждения.

Переход с рабочего электромашинного возбудителя постоянного тока на резервный возбудитель по первому способу производится в следующей последовательности: на вращающемся резервном возбудителе устанавливается

28

напряжение на 10—12% выше, чем на рабочем, на сборке возбудителя проверяется соответствие полярности обоих возбудителей и резервный возбудитель включается на параллельную работу с рабочим. Резервный возбудитель берет на себя нагрузку, рабочий — сбрасывает, и через 2— 4 с последний следует отключить. В случае более длительной совместной работы может возникнуть перегрузка одного возбудителя и переход другого возбудителя в режим двигателя, дальнейшее развитие этого процесса может привести к круговому огню на коллекторе и изменению полярности одной из машин.

Второй способ перехода на другой возбудитель с кратковременным переводом генератора в асинхронный режим нашел применение только в мощных энергосистемах, располагающих достаточными резервами активной и реактивной мощности. При этом способе резервный возбудитель возбуждается до напряжения, примерно равного напряжению рабочего возбудителя, проверяется соответствие полярности обоих возбудителей, после чего рабочий возбудитель отключается, а резервный возбудитель включается на ротор генератора. Если генератор имеет нагрузку, близкую к номинальной, его следует предварительно разгрузить, причем для мощных машин разгрузка должна быть значительной (до 35– 40% номинальной).

Переход с резервного возбудителя на рабочий возбудитель постоянного тока производится в обратной последовательности.

Перевод генератора с высокочастотного возбудителя на резервный возбудитель постоянного тока производится в следующей последовательности:

на резервном возбудителе устанавливается напряжение на 10—15% выше, чем на рабочем;

включается автомат резервного возбуждения; после контроля по щитовым приборам нормального режима на генераторе при отсутствии тока от рабочего, возбудителя отключается автомат рабочего возбуждения.

Если перед переводом на резервном возбудителе по каким-либо причинам (ошибочное показание прибора, ошибка персонала) напряжение оказалось ниже напряжения рабочего возбуждения, то возможно лавинообразное нарастание напряжения рабочего возбудителя и его повреждение. Во избежание этого автоматы резервного возбуждения выполняются трехполюсными. Третий полюс автомата при включении шунтирует последовательную обмотку самовозбуждения ВГТ, чем обеспечиваются его развозбуждение и нормальный переход генератора на резервное возбуждение.

Перевод возбуждения генератора с резервного электромашинного возбудителя постоянного тока на основной в.ч. возбудитель производится в соответствии с местной инструкцией. При включении автомата основного возбудителя параллельно резервному его выпрямители остаются запертыми и нагрузка на нем будет равна нулю, ток резервного возбудителя остается неизменным. После отключения автомата резервного возбудителя генератор автоматически переходит на основной в. ч. возбудитель. Необходимо отметить,

29

что после перехода на резервное возбуждение последующее отключение автомата рабочего возбуждения происходит без нагрузки, так как при этом выпрямители заперты. В отличие от этого при переходе на рабочее возбуждение автомат резервного возбуждения отключается под нагрузкой. После этого происходит открытие выпрямителей вентилей и нарастание напряжения на основном возбудителе, что определяет и кратковременное снижение тока ротора при переходе.

Переход с резервного электромашинного возбудителя на рабочий ионный производится после подготовки ионного, возбудителя в следующей последовательности: на ионном возбудителе устанавливается напряжение возбуждения не более 0,5—0,6 рабочего напряжения работающего машинного возбудителя (регулированием уставки АРВ или выводом на время перевода форсировочной группы), после чего включением автомата ионный возбудитель вводится на параллельную работу с машинным возбудителем; затем ключом АРВ напряжение на ионном возбудителе постепенно увеличивается и, как только ионный возбудитель начнет брать нагрузку, автомат резервного возбудителя отключается.

Перевод возбуждения с ионного возбудителя на резервный машинный возбудитель производится аналогично переводу возбуждения с одного машинного возбудителя на другой. После включения резервного возбудителя с напряжением, на 10—15% большим, на параллельную работу с ионным возбудителем, последний начинает автоматически разгружаться. Затем отключается автомат ионного возбудителя.

Перевод возбуждения генератора с рабочего тиристорного возбудителя на резервный возбудитель производится в следующей последовательности: разворачивается резервный возбудитель, напряжение на нем устанавливается на 10% выше, чем на тиристорном возбудителе, затем включается его автомат (при этом необходимо убедиться в его включении по равенству напряжений резервного и рабочего возбудителей), после чего немедленно отключается автомат рабочего тиристорного возбудителя.

При переводе возбуждения генератора с резервного на рабочий возбудитель на нем устанавливается напряжение, равное 80—85% напряжения работающего резервного возбудителя, и рабочий возбудитель включается на параллельную работу с резервным возбудителем. После проверки его включенного положения резервный возбудитель отключается, а изменением уставки АРВ рабочего возбудителя устанавливается требуемый режим реактивной нагрузки генератора.

Переход с основного бесщеточного возбудителя на резервный

производится в следующей последовательности: после пуска РВ на нем устанавливается напряжение на 10—15% выше, чем на основном возбудителе, затем дистанционно включается АГП резервного возбудителя и отключением АГПВ бесщеточный возбудитель выводится из действия. Перед обратным переходом на бесщеточном возбудителе устанавливается напряжение больше,

30

чем на РВ, включается АГПВ и затем немедленно отключается АГП резервного возбудителя. После отключения АГП РВ обеспечиваются открытие вентилей и переход на основное возбуждение.

При аварийном отключении рабочего возбудителя и переходе генератора в асинхронный режим работы по переводу на резервное возбуждение должны производиться быстро. Генератор должен быть разгружен по активной нагрузке до допустимого значения ее. Необходимо осмотреть цепи возбуждения и, если нет причин, препятствующих подаче тока в ротор, подать возбуждение от резервного возбудителя. Если место повреждения не выяснено, следует отключить генератор от сети и действовать в соответствии с инструкцией.

Эксплуатация установки резервного возбуждения заключается в следующем. Установки опробуются по графику с целью проверки их постоянной готовности к вводу в работу. Во время работы, следует вести надзор за состоянием подшипников, соединительных муфт, ограждений вращающихся частей, щеточных устройств, заземлений. Коллекторы и щеточные аппараты мощных резервных возбудителей, несмотря на снижение частоты их вращения, работают в трудных условиях. Замена и регулировка нажатия щеток могут осуществляться только на остановленном возбудителе, что усложняет эксплуатацию энергоблоков, генераторы которых вынуждены работать на резервных возбудителях иногда длительное время.

Кратность форсировки резервных возбудителей должна быть не менее 1,3. В связи с повышением надежности рабочих систем возбуждения работа генераторов на резервном возбуждении в настоящее время длится, как правило, недолго и устройства АРВ на резервных возбудителях могут не устанавливаться.

В случае работы генератора на резервном возбуждении устройства форсировки возбуждения и гашения поля должны воздействовать на агрегат резервного возбуждения. При ненадежной работе коллекторов мощных резервных возбудителей приходится идти на некоторое снижение коэффициента форсировки.

2. Обслуживание генераторов во время эксплуатации

Обслуживание генераторов во время эксплуатации возлагается на персонал цехов: электрического, турбинного, химического и контрольноизмерительных приборов и автоматики.

А.	На персонал электрического цеха возлагается:
а)	осмотр генератора оперативным персоналом электроцеха I раз в смену,
мастером электроцеха по ремонту - согласно утвержденному графику (не реже I
раза в неделю);
б)	контроль за изоляцией цепей возбуждения (не pежe I раза в сутки) и
измерение		сопротивления	изоляции	обмотки	статора	(на

блоках вместе с шинопроводами и обмотками трансформатора) и цепей возбуждения при останове генератора;