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

цательное напряжение, равное 150% номинального. При испы­ таниях на заводском стенде было установлено, что при скачко­ образном изменении входного сигнала у регулятора потолочное

напряжение достигало на время менее одного периода перемен­ ного тока (60 Гц).

В заключение необходимо отметить, что, по оценке специали­ стов фирмы «Дженерал Электрик», тиристорная система возбужде­ ния имеет определенные перспективы для применения в качестве передвижной установки для резервного возбуждения. Обычно ре­

зервные возбудители представляли мотор-генераторные установки.

Одна такая установка использовалась для 4 турбогенераторов.

Однако в последние 5—6 лет все в большей мере начинает прояв-

Рис. 11-11. Структурная схема автоматического регуля­

тора напряжения и системы возбуждения «Алтирскс».

ляться тенденция свести к минимуму резервное оборудование на электростанциях. В связи с этим существенно уменьшается применение резервных возбудителей.

Фирма предложила передвижной тиристорный возбудитель в качестве резервного возбудителя для нескольких электростан­ ций. Возбудитель, размещаемый на автоприцепе, включает транс­ форматор, тиристорный выпрямитель,, барабаны с кабелем, авто­ матический регулятор напряжения и регулятор постоянного тока,

автомат гашения поля с разрядными сопротивлениями, разряд­ ники. Тиристоры имеют воздушное форсированное охлаждение от вентиляторов с электродвигателями; в системе охлаждения имеются фильтры, позволяющие вести работы в любой окружаю­

щей среде. В связи ,с использованием управляемых полупровод­ никовых вентилей такой возбудитель может быть применен для различных турбогенераторов.

Аналогичное решение в отношении резервного возбудителя начинают принимать в Англии [76], где на общей платформе устанавливается масляный трансформатор, выключатель, два

тиристорных выпрямителя, соединяемых параллельно. При этом выпрямители выполняются по трехфазным мостовым схемам. Передвижная установка снабжается барабаном с кабелем и не-

большой портативной панелью для временной установки на пульте управления станции.

116. - ТИРИСТОРНЫЕ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ ФИРМЫ «АЕГ» (ФРГ)

Этой фирмой применяется та же принципиальная схема воз­ будительной системы, что и схема фирм«Броун Бовери» и «Асджен», т. е. схема параллельного самовозбуждения (рис. 11-12). Основное питание преобразователей производится от трансформатора соб­

ственных нужд. Однако наряду с этим предусматривается включе­ ние резервного питания от трансформатора собственных нужд, первичная обмотка которого включается на шины высокого напря­ жения станции.

В системе возбуждения имеются три одинаковых трансформа­ тора и тиристорных выпрямителя. Они могут отключаться со сто­ роны возбудителей и трансформатора тока, что позволяет осущест­ влять ремонт любого из блоков трансформатор—выпрямитель. Поэтому система возбуждения рассчитывается таким образом,

чтобы два выпрямителя могли обеспечить все режимы работы турбогенератора. Естественно, что в этих условиях отпадает необходимость в резервной возбудительной системе.

Преобразователи с устройствами управления, трансформаторы,

регулятор и другие элементы располагаются ниже уровня машин­ ного зала. В связи с этим в трансформаторах систем возбуждения используется негорючая жидкость.

Для двухполюсного турбогенератора мощностью 296 MBA

с непосредственным водородным охлаждением обмоток статора и ротора в каждом трехфазном мостовом выпрямителе имеется 24 ти­ ристора, причем каждая ветвь выпрямителя образуется из четырех параллельно соединенных тиристоров без их последовательного

включения. Охлаждение тиристоров — воздушное, от вентиля­

тора. Тиристоры винтового типа имеют средний ток 236 А и пов­ торяющееся напряжение 1800 В. Общее число тиристоров в воз­ будительной системе равно 24×3=72.

Возбудительная система рассчитана на выпрямленный ток

3260 А и напряжение 620 В. Так как номинальные значения тока

ного, а потолочное напряжение около 2 значений номинального. Трансформаторы систем возбуждения имеют мощность 1180

кВА, первичное напряжение 6300 В.

Устройства управления выпрямителями и регуляторы напря­ жения выполняются с помощью интегральных элементов и полу­ проводниковых вентилей.

Благодаря резервированию питания и деления системы на три

одинаковые части, возбудительная система фирмы «АЕГ» имеет

178

повышенный уровень надежности. Это достигается за счет увели­ чения коммутационных аппаратов и числа трансформаторов.

Рис. 11-12. Принципиальная схема тиристорной си­

стемы возбуждения фирмы АЕГ (ФРГ).

1 — турбогенератор; 2,3 — трансформаторы собственных нужд; 4—6 — трансформаторы системы возбуждения; 7—9 — тири­ сторные выпрямители; 10 — шины собственных нужд тепловой электростанции.

117. - ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В ОБЛАСТИ СТАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ

1. К настоящему времени достаточно полно рассчитаны системы статического возбуждения в различных переходных режимах лишь при весьма упрощенном учете насыщения трансформаторов и вспомогательных генераторов. Поэтому для разработки оборудо­ вания с минимальными габаритами и весом необходимо развивать методы расчета возбудительных систем с полным учетом насыще­ ния магнитных цепей трансформаторов и генераторов.

2. В связи с необходимостью уменьшения запасов по напряже­ нию при выборе тиристоров важно развивать методы расчета перенапряжений на вентилях в различных видах аварийных ре­ жимов, включая атмосферные перенапряжения. При этом должны быть усовершенствованы механизмы защиты от перенапряжений,

в частности должны быть снижены разбросы в срабатывании ва­ куумных дуговых разрядников типа РД-2 многократного действия, применяемых в настоящее время в цепях возбуждения мощных синхронных генераторов.

12* 179

при этом каждая из ветвей, защищенная предохранителем, имела два последовательно соединенных диода. Для равномерного распре­ деления напряжений были использованы активные сопротивления, подключенные параллельно диодам. Вращающийся выпрямитель­

ный блок рассчитывался на обеспечение бесперебойной работы турбогенератора при выходе 1/3 диодов, приходящихся на одну

фазу. В качестве возбудителя использовался трехфазный генера­ тор обращенного типа с частотой 420 Гц. Номинальные данные бесщеточной системы возбуждения следующие: напряжение по­ стоянного тока 250 В, ток 720 А, скорость вращения 3600 об./мин.

Успешный опыт эксплуатации этого возбудителя позволил

фирме в 1963 г. ввести в эксплуатацию бесщеточный возбудитель с выпрямленным напряжением 375 В и током 3600 А для турбоге­ нератора мощностью 352 MBA со скоростью вращения 3600 об./мин. Вращающийся выпрямитель был собран по трехфазной схеме

снулевым выводом; в каждой фазе — по 10 параллельных ветвей.

Водну ветвь включалось три последовательно соединенных диода на максимальное обратное напряжение 1000 В каждый. Для защиты диодов от перенапряжений применялись активно емкостные цепи, включенные параллельно диодам. Для равномер­ ного распределения токов между ветвями в каждую ветвь были включены выравнивающие сопротивления.

В1965 г. эксплуатировалось уже более 30 бесщеточных возбу­ дителей производства фирмы «Вестингауз» [ИЗ]. В табл. 12-1 приведены основные данные наиболее мощных бесщеточных

возбудителей этой фирмы, Введенных в эксплуатацию в 1967— 1969 гг.

Таблица 12-1

Бесщеточные возбудители фирмы «Вестингауз»

Из табл. 12-1 видно, что фирма «Вестингауз» применяет бес­ щеточные системы возбуждения как для двухполюсных, так и для четырехполюсных турбогенераторов.

В конце 1972 г. был введен в эксплуатацию турбогенератор мощностью 823 МВт (914 MBA), cosφ=0.9, напряжением 26 кВ и скоростью вращения 3600 об./мин. с бесщеточным возбудителем. Мощность возбудителя 5225 кВт, напряжение постоянного тока

182

550 В, скорость нарастания напряжения возбуждения 21/сек. В качестве подвозбудителя применен трехфазный синхронный генератор мощностью 76.2 кВА с постоянными магнитами. Особый интерес вызывает прогрессивный метод применения подвозбуди­ теля такого типа, так как, во-первых, сам подвозбудитель явля­ ется весьма простым и, во-вторых, исключается необходимость иметь регулятор напряжения у подвозбудителя. Этими соображе­

ниями может быть объяснено то, что фирма «Вестингауз» в каче-.

стве подвозбудителей применяет только генераторы с постоянными магнитами.

Опираясь на опыт фирмы «Вестингауз», фирма «Крафтверку-

нион» с самого начала ее организации взяла курс на широкое внедрение бесщеточных возбудителей как для двухполюсных, так и для четырехполюсных турбогенераторов. Первый опытный

бесщеточный возбудитель был выполнен в 1965 г. для турбогене­ ратора мощностью 100 МВт со скоростью вращения 3000 об./мин. [61]. Затем следовали промышленные образцы возбудителей для турбогенераторов мощностью 200 и 400 MBA, 3000 об./мин.

Вращающийся выпрямитель для турбогенератора 400 MBA, соб­ ранный по трехфазной мостовой схеме, имеет мощность 1760 кВт

и состоит из 60 кремниевых диодов с номинальным током 200 А (10 параллельных ветвей) и 60 предохранителей на 400 А и 750 В.

Для уменьшения пиков перенапряжений на вентилях параллельно им включены активно-емкостные цепи. В 1973 г. изготовлен и установлен на атомной электростанции турбогенератор мощно­

стью 1200 МВт (1500 MBA), 1500 об./мин. с бесщеточным возбу­ дителем [65, 72]. .

Для всех возбудительных систем подвозбудитель выполняется с постоянными магнитами, как и у фирмы «Вестингауз». Макси­

мальная мощность подвозбудителя составляет около 100 кВт.

Особое внимание специалисты фирмы уделяют соединительной муфте между генератором и возбудителем, так как через нее пере­

дается ток возбуждения турбогенератора. На одной полумуфте

имеются пальцы, а на второй — гнезда с пружинящими контак­ тами. Все поверхности серебрятся. В результате такие соедини­ тельные муфты обеспечивают надежный контакт в условиях неиз­ бежных вибраций.

На основе расчетов вибрационного состояния валопровода было

найдено, что наилучшим решением является выполнение возбуди­

теля с одним подшипником на конце валопровода. Второй опорой возбудителя будет подшипник главного генератора.

Для отработки бесщеточных систем возбуждения фирма «Крафтверкунион» имеет хорошо оснащенные испытательные заводские стенды.

Фирма «Жемон— Шнейдер» в 1968 г. изготовила первичный бес­ щеточный возбудитёль для турбогенератора мощностью 600 МВт, 3000 об./мин. Вращающийся выпрямитель этого возбудителя

183