Файл: Глебов, И. А. Научные проблемы турбогенераторостроения.pdf

ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ

СТАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ

11. - СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Опыт развития систем возбуждения синхронных машин как в СССР, так .и за рубежом убедительно показывает, что генераторы постоянного тока как возбудители утратили свое значение и при­ меняются все реже и реже. В первую очередь это относится к тур­ богенераторам. В данном случае мощность возбудителей на общем

валу с турбогенератором ограничена условиями коммутации и ме­ ханической прочности коллектора. Применение же редукторов

для уменьшения скорости вращения приводит к существенному усложнению возбудительной системы. Кроме того, механический

преобразователь — коллектор со щеточным аппаратом — требует

систематического обслуживания. Все это привело к стремлению заменить механический преобразователь переменного тока в по­

стоянный на статический вентильный преобразователь. Сначала стали применяться селеновые и ртутные выпрямители, а затем диодные и тиристорные кремниевые преобразователи.

В настоящее время в статических системах возбуждения тур­ богенераторов используются практически только тиристорные и диодные выпрямители. Тиристорные системы возбуждения обла­

дают наибольшим быстродействием и позволяют иметь в режимах качаний роторов наибольшее (потолочное) и отрицательное напря­ жение на кольцах роторов. Это в высшей степени способствует повышению устойчивости генераторов и демпфированию качаний роторов. Кроме того, ускоряется процесс гашения поля машин.

Поэтому при рассмотрении перспектив развития статических си­ стем возбуждения можно ограничиться только тиристорными возбудительными системами.

В разработке и внедрении тиристорных систем возбуждения достигнуты крупные успехи, особенно в СССР. Поэтому ниже рас­ сматриваются сначала системы возбуждения, применяемые

в СССР, а затем в тех зарубежных странах, где их разработка достигла наиболее высокого уровня (Швейцария, США, Италия).

В заключение формулируются основные проблемы по дальней­ шему развитию тиристорных возбудительных систем.

158

112. - ТИРИСТОРНЫЕ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СССР

Тиристорные возбудители турбогенераторов мощностью от 200

до 500 МВт выполняются по схеме независимого возбуждения, а также по схемам самовозбуждения с последовательными вольто­

тора обычно осуществляется по системе самовозбуждения с ис­ пользованием второго тиристорного выпрямителя меньшей мощ­

ности. Турбогенератор и вспомогательный генератор имеют ин­ дивидуальные быстродействующие APB, устройства контроля, защиты и сигнализации. Такое удвоение аппаратуры и составляет

основной недостаток независимой тиристорной возбудительной

системы. Однако наличие источника питания, независимого от

режимов работы сети, к которой подключен турбогенератор, де­

лает рассматриваемую систему наиболее совершенной в отношении

режимов работы турбогенератора.

159

Система самовозбуждения с последовательными вольтодоба­ вочными трансформаторами может обеспечить стабильное питание тиристорного преобразователя при симметричных и несимметрич­ ных коротких замыканиях [21]. Поэтому такая система возбуж­ дения по своим свойствам приближается к системе независимого возбуждения. Поскольку в этой системе используются только ста­

тические элементы и не требуется удвоения аппаратуры регулирования, контроля, защиты и сигнализации,

напряжение на выводах рассматриваемого генератора будет выше,

чем в простейшей схеме, соответствующей работе генератора через линию передачи на шины бесконечной мощности [40].

Тиристорные системы возбуждения, как правило, выполняются с двумя группами вентилей: рабочего и форсированного режимов. При этом используются трехфазные мостовые схемы. При нормаль­ ной работе нагрузку несет в основном тиристорный выпрямитель рабочего режима, а в режиме работы с потолочным напряжением — выпрямитель форсированного режима.

160

Двухгрупповая схема имеет следующие преимущества перед одногрупповой:

1)внутреннее резервирование в связи с возможностью обеспе­

чения возбуждения турбогенератора от одного из выпрямителей на время устранения неисправностей в другом выпрямителе;

2)уменьшение мощности, габаритов, веса и стоимости источ­

ника питания (трансформатора или вспомогательного генератора); '

это объясняется тем, что форсировочная часть обмотки источника питания (рис. 11-1—11-3) может быть выполнена уменьшенным

сечением;

3)снижение шума и вибраций вспомогательного генератора;

4)повышение кпд возбуждения;

5)уменьшение пульсаций выпрямленного напряжения.

При сопоставлении обеих схем следует, однако, иметь в виду,

что недостатки одногрупповой схемы в значительной мере могут

быть устранены за счет соответствующего ее проектирования.

Это прежде всего относится к вопросам внутреннего резервирова­ ния. В настоящее время имеется тенденция к отказу от резервных

возбудителей на тепловых электростанциях. В этих условиях необ­ ходимо обеспечивать внутреннее резервирование любой схеме

преобразователя. В одногрупповой схеме такое резервирование может быть достигнуто за счет использования дополнительных бло­

ков или применения двух идентичных выпрямителей. При этом важно, чтобы было обеспечено необходимое деление токов между двумя выпрямителями. Такое деление относится не только к вы­ прямленному току, но и к току между идентичными ветвями выпрямителей. Исследования по распределению напряжений на

катушках ротора турбогенератора показали, что величины пуль­ саций выпрямленного напряжения не могут оказывать решающего

значения при выборе системы преобразования [24].

В системах тиристорного возбуждения применяются два вида гашения поля турбогенератора: оперативное и аварийное. Первое " применяется в нормальных условиях работы генераторов при от­ ключениях и остановке генератора и осуществляется путем перевода

преобразователей в инверторный режим. Для ограничения объема

повреждения генератора в случае возможных внутренних корот­ ких замыканий предусматривается второй вид гашения поля~—

аварийное быстродействующее гашение поля генератора от дей­ ствия релейных защит. В системах самовозбуждения этот вид гаше­ ния производится автоматом гашения поля (АГП), осуществляю­ щим разряд энергии ноля на дугогасительную решетку. В системах независимого возбуждения аварийное гашение осуществляется

совместным действием АГП и инверторного режима преобра­

зователя.

Защита обмотки возбуждения генератора от перенапряжений

осуществляется вакуумным разрядником многократного действия,

который включается параллельно обмотке возбуждения через