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

рованием питания от выводов турбогенератора [111]. В отличие от фирмы «Броун Бовери» здесь модули представляют трехфазные мостовые схемы. Последовательно с вентилями включаются пре­ дохранители. Для обеспечения параллельной работы модулей используются дроссели, включаемые в цепи питания мостовой схемы. R—C-цепи и активные сопротивления обеспечивают деле­ ние напряжений между последовательно соединенными вентилями

и уменьшают уровень коммутационных перенапряжений. В блок входят сигнальные (неоновые) лампы и импульсные трансформа­ торы для каждого тиристора; 2 модуля, вентилятор с электродви­ гателем, разъединители для переменного и постоянного тока

образуют шкаф преобразователя. Для обеспечения необходимого уровня надежности каждый блок может выниматься из шкафа.

Кроме того, один шкаф в целом может быть отключен без нару­ шения работы возбудительной системы. Однако в последнем слу­

чае может потребоваться ограничение реактивной мощности турбо­

генератора.

Автоматический регулятор напряжения может работать в ре­

жиме как компенсации, так и стабилизации напряжения. В си­ стему управления преобразователями вводятся сигналы для огра­ ничения тока ротора в режиме недовозбуждения и перевозбужде­

ния. Для этой цели используются дискриминаторы активной и

реактивной мощности. Кроме того, имеется блок ограничителя ,тока возбуждения, воздействующий также на систему управления.

Система управления состоит из фазосмещающего блока и генера­ торов импульсов, число которых равно числу блоков. В системе возбуждения имеются два фазосмещающих блока: один исполь­ зуется в схеме автоматического регулирования, а второй —

всхеме ручного регулирования. C целью повышения надежности

всистеме возбуждения предусматривается несколько блоков питания:, для APB с фазосмещающим устройством, для ручного управления с фазосмещающим устройством и один блок на каждые

два импульсных генератора. Эти блоки питания имеют резервный

источник питания от инвертора, включаемого на аккумуляторную батарею.

Система управления тиристорами может работать при сниже­ нии напряжения на выводах турбогенератора до 20%. Для плав­ ного перехода на ручное управление имеется статический повто­ ритель режима цепи возбуждения.

Первая тиристорная система для турбогенератора мощностью 370 MBA была выполнена со следующими параметрами: номиналь­ ный ток возбуждения 3300 А, номинальное напряжение возбужде­

ния 415 В, потолочное напряжение 700 В. В июне 1967 г. эта

возбудительная система была подробно испытана на турбогене­

раторе мощностью 285 MBA. В связи с получением хороших ре­

зультатов она стала использоваться фирмой для всех мощных турбогенераторов.

172

«Альтѳрекс» фирма использует тиристорную систему возбуждения

«Альтирекс»,

Данная система возбуждения отличается от системы возбуж­ дения «Альтерекс» прежде всего тем, что вместо диодного выпря­ мителя в цепи возбуждения турбогенератора используется тири­ сторный выпрямитель. Это открывает возможности для ввода в систему регулирования новых сигналов. В результате этого удается повысить статическую и динамическую устойчивость

турбогенераторов, в большей мере стабилизировать их напряже­ ние и существенно улучшить демпфирование колебаний роторов

впослеаварийных режимах. Поэтому тиристорные системы воз­ буждения находят применение для турбогенераторов тех электро­ станций, где проблемы обеспечения устойчивой работы имеют особо существенное значение.

Первые две возбудительные системы «Альтирекс» были уста­ новлены на тепловой электростанции на Западе США вместе с турбогенераторами для двухвального блока этой станции и введены

вэксплуатацию в июле 1969 г. Мощность блока 750 МВт. Для

части высокого давления мощность возбудительной системы в длительном режиме равна 1700 кВт, а для части низкого давления

1200 кВт. К маю 1972 г. наибольшие по мощности турбогенера­ торы с системой «Альтирекс» имели мощность генератора 620 MBA, мощность возбудителя 2300 кВт (в Канаде); мощность генератора

675 MBA, мощность возбудителя 2870 кВт.

Компановка возбудительной системы «Альтирекс» такая же, как и системы «Альтерекс» типа «компакт». Тиристорный выпря­ митель, как и диодный, состоит из отключаемых блоков. Для упомянутого выше двухвального блока использовано 4 блока для агрегата низкого давления и 6 блоков для агрегата высокого

давления. Блоки могут быть отключены для ремонта с помощью пятиполюсного выключателя. Как и в диодной системе, отключе­ ние одного блока не отражается на работе возбудительной систе­ мы. Для охлаждения тиристоров используется та же деионизи­ рованная вода, которая идет и на охлаждение статорных обмоток турбогенераторов. Устройства управления тиристорами монти­

руются вместе с тиристорами в отключаемых блоках. Автомати­ ческий регулятор напряжения, ручное управление, управление

возбуждением возбудителя и другие устройства управления мон­ тируются в отдельном шкафу.

Возбудитель для тиристорной системы возбуждения имеет

большие размеры, чем для диодной системы. Это объясняется тем,

что возбудитель в тиристорной системе работает с полным напря­ жением для возможности практически мгновенного получения на кольцах ротора турбогенератора потолочного напряжения. В ди­

173

одной системе возбуждения возбудитель работает в длительном

выводах. Он воздействует через устройство управления на тири­ сторный выпрямитель, включаемый, как и в системе «Альтерекс»,

последовательно с диодным выпрямителем. При этом тиристорный выпрямитель получает питание от силового трансформатора

напряжения, а диодный выпрямитель — от последовательных

вольтодобавочных трансформаторов.

174

Регулятор постоянного тока поддерживает постоянство отно­ шения напряжения к частоте. Поэтому использование таких регу­

ляторов как для турбогенератора, так и для возбудителя оправ­ дано, например, во время пуска генераторов. Это особенно важно в двухвальных агрегатах для обеспечения нормальной параллель­ ной работы генераторов при скорости вращения ниже синхронной.

Для придания стройности и логической законченности описа­ нию системы возбуждения фирмы «Дженерал Электрик» рассмот­ рение системы регулирования приводится ниже, а не в гл. 13,

посвященной системам автоматического регулирования возбужде­ ния турбогенераторов.

Рис. 11-9. Принципиальная схема тиристорной системы возбуждения «Алтирекс».

1 — турбогенератор; 2 — возбудитель переменного тока; 3 — тиристор­ ный выпрямитель; 4 — APB главного генератора; 5 — регулятор по­ стоянного тока; 6 — APB возбудителя переменного тока.

Автоматический регулятор напряжения турбогенератора реа­

печения параллельной работы генератора с другими машинами и

с энергосистемой; 3) активного и реактивного токов генератора для компенсации падения напряжения с целью поддержания заданного уровня напряжения в определенной точке энерго­

системы; 4) скорости вращения агрегата, измеряемой с помощью тахометра на валу.

Из блочной схемы (рис. 11-10) видно, что измерение указанных

параметров производится с помощью соответствующих блоков. Необходимо заметить, что введение сигнала стабилизации по ско­

рости приводит к существенному улучшению демпфирования качаний ротора во время динамических режимов.

Для лучшего представления действия каналов напряжения и стабилизации на рис. 11-11 представлена структурная схема автоматического регулятора напряжения и системы возбуждения

«Альтирекс».

Наряду с блоками, входящими в систему регулирования, имеются блоки и реле, выполняющие защитные функции. К таким блокам относятся следующие.

1) Реле максимального напряжения возбуждения турбогене­

ратора и возбудителя дают импульс на переключение регулятора

175

с автоматического регулирования на регулирование постоянного тока, если тепловой эффект, созданный повышенным током воз­

буждения, превышает допустимое значение для обмотки ротора турбогенератора или возбудителя. Переключение происходит

сзаданной выдержкой времени.

2)Реле, измеряющее отношение напряжения к частоте для

турбогенератора и возбудителя, дает импульс на переключение

Рис. 11-10. Блочная схема регулирования и тиристорного возбудителя типа

«Алтирекс»,

1 — турбогенератор; 2 — турбина; з — тахогенератор; 4 — реле, реагирующее на ве­ личину отношения напряжения к частоте; 5 — блок компенсации реактивного тока и активно-реактивного тока; в — блок демпфирования колебаний ротора агрегата; 7 — APB; 8 — блок ограничения тока ротора в режиме недовозбуждения; 9 — система управ­ ления в цепи APB; 10 — блок ограничения максимального тока возбуждения; 11 — реле гашения поля в аварийных режимах; 12 — тиристорный преобразователь; 13 — реле максимального напряжения возбуждения; 14 — регулятор напряжения постоянного тока; 15 — система управления в цепи регулятора напряжения постоянного тока; 16 — пере­ ключатель для перехода от APB к регулятору напряжения постоянного тока; 17 — возбу­ дитель переменного тока; 18 — реле максимального напряжения; 19 — реле, реагирующее на величину отношения напряжения к частоте; 20 — APB; 21 — регулятор напряжения постоянного тока; 22 — система управления в цепи APB; 23 — система управления в цепи регулятора напряжения постоянного тока; 24 — переключатель для перехода от APB к регулятору напряжения постоянного тока и обратно; 25 — тиристорный выпрямитель;

26 — диодный выпрямитель; 27 — начальное возбуждение.

с автоматического регулирования на регулирование постоянного тока, если скорость агрегата снизится до 90% от номинальной.

3)Блок ограничения тока возбуждения в режиме недовозбуж-. дения действует на устройство управления тиристорным выпря­ мителем в цепи возбуждения турбогенератора, если реактивный ток в режиме недовозбуждения превысит допустимое значение.

4)Блок ограничения тока возбуждения турбогенератора дей­ ствует на устройство управления тиристорами в системе автома­ тического управления.

Тиристорная система возбуждения обеспечивает потолочное напряжение, равное 160% от номинального напряжения возбуж­ дения турбогенератора, и создает в динамических режимах отри-

176