Контрольная работа Режимы работы Белов. А.Р 4-70к. Контрольная работа по дисциплине "Режимы работы электрооборудования электрических станций" Задание 2
 Скачать 243.87 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования “Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина” Кафедра “Электрические станции, подстанции и диагностика электрооборудования” Контрольная работа по дисциплине: “Режимы работы электрооборудования электрических станций” Задание 2 Выполнил: студент группы 4-70к Белов А.Р Проверил: ст.преподаватель Батаева В.В Шифр:91801 Иваново 2022 Асинхронный режим синхронного генератора при потере возбуждения. Асинхронный режим работы синхронного генератора возникает при потере возбуждения либо в результате нарушения динамической устойчивости параллельной работы его электрической системе. Ниже рассматривается асинхронный режим при полной потере возбуждения или с резко уменьшенным током возбуждения одного генератора относительно других генераторов электрической станции или энергосистемы. Причинами потери возбуждения могут быть различные повреждения и неисправности не только цепей возбуждения генератора, но и цепей защиты, управления и автоматического регулирования источника возбуждения, например: Несанкционированное отключение автомата гашения поля (АГП) с замыканием обмотки возбуждения генератора (ОВГ) на гасительное сопротивление и отключением ее от возбудителя; Исчезновение напряжения на возбудителе, когда ОВГ остается замкнутой на возбудитель; Повреждение и разрыв цепи возбуждения генератора или несанкционированное отключение АГП, когда ОВГ остается разомкнутой; Повреждение цепей автоматического регулирования возбуждения, когда цепь ОВГ остается исправной и замкнутой на источник возбуждения. В большинстве случаев возбуждение генератора может быть достаточно быстро восстановлено и генератор продолжает работать в нормальном режиме. При потере возбуждения (по любой причине) синхронный электромагнитный тормозящий момент генератора, возникавший в нормальном режиме в результате взаимодействия магнитного потока в зазоре между статором и ротором с током в обмотке возбуждения, исчезает полностью или становится весьма малым. Снижение синхронного момента происходит либо с постоянной времени обмотки возбуждения T’d , когда ее цепь остается замкнутой, либо с постоянной времени массива бочки ротора, если цепь обмотки возбуждения окажется разомкнутой. С уменьшением синхронного электромагнитного момента генератора уменьшается и его активная мощность. Поскольку система регулирования турбины и переходные процессы в тепловой части имеют существенно большие постоянные времени по сравнению с длительностью электрических переходных процессов, то в начальный момент потери возбуждения генератора условия работы турбины и ее вращающий момент остаются без изменения. Поэтому по мере уменьшения тормозящего синхронного электромагнитного момента генератора на валу агрегата появляется положительный избыточный момент. Под действием этого избыточного момента частота вращения агрегата возрастает, становясь больше синхронный, и он переходит в асинхронный режим со все увеличивающимся скольжением. При этом замкнутые контуры ротора начинают пересекать силовые линии магнитного поля в зазоре машины, создаваемого магнитодвижущей силой статора, и в них будет индуцироваться переменный ток частотой скольжения, что обусловит появление асинхронного электромагнитного (тормозящего) момента генератора, который будет возрастать с увеличением скольжения. В асинхронном режиме, также как и в нормальном режиме синхронном, активная мощность от генератора будет поступать в энергосистему. В расчетах сетей энергосистем это направление мощности принимается со знаком плюс. Поэтому, чтобы избежать в расчетах асинхронного режима появления активной мощности, направленной от генератора в систему, с обратным знаком, принята формула скольжения для генератора представлять в несколько « перевернутом виде »:  Одновременно с увеличением частоты вращения агрегата система регулирования турбины прикрывает регулирующие клапаны, уменьшая тем самым впуск пара в турбину, что ведет к снижению вращающего момента турбины mтурб. Снижение вращающего момента турбины будет продолжаться до тех пор, пока он не уравновесится возрастающим асинхронным моментом генератора mасх. Ввиду запаздывания действия систем регулирования тепломеханического оборудования процесс установления асинхронного режима носит колебательный характер. При снижении синхронного момента mс частота вращения агрегата и скольжение могут настолько увеличиться, что тормозящий асинхронный момент генератора окажется больше снижающегося момента турбины (это зависит от асинхронных характеристик турбогенератора), и турбоагрегат начнет тормозится.  Рисунок 1. Зависимости моментов на валу турбоагрегата от частоты вращения при потере возбуждения. В результате, если асинхронный момент генератора окажется меньше момента турбины, частота вращения агрегата вновь начнет увеличиваться, вызывая увеличение скольжения и асинхронного момента. После ряда подобных колебаний скольжения, величины и знака избыточного момента агрегата установливается равновесное состояние между сниженным моментом турбины и асинхронной частоте вращения nacx. В этом установившемся асинхронном режиме генератор может выдавать в сеть некоторую активную мощность с потреблением из сети необходимой реактивной мощности. Параметры этого режима будут зависеть от предшествовавшей активной нагрузки генератора, от характеристик систем регулирования теплотехнического оборудования (турбина, котел), от характеристик асинхронного хода турбогенератора без возбуждения и величины напряжения сети. Синхронный турбогенератор имеет одну обмотку возбуждения, расположенную по продольной оси. Из за одноосности обмотки возбуждения и неодинаковости магнитной проводимости по продольной и поперечной осям генератора его асинхронный момент будет периодически изменяться около некоторого среднего значения. Приняв в первом приблежении, что отключение действующего значения асинхронного момента от его среднего значения присходит по закону cos20? , можно записать выражение асинхронного момента (macx) в функции угла сдвига (0) продольной оси ротора относительно магнитного потока в зазоре:  Подставляя:  После выполнения необходимых преобразований, получим:  Периодическое изменение асинхронного тормозящего момента генератора обусловливает периодическое измения мощности (порядка 5:7 %) и скольжения генератора. Поэтому, строго говоря, асинхронный ход без возбуждения не является установившимся режимом. Характер периодических пульсаций асинхронного момента на валу генератора в зависимости от угла сдвига продольной оси ротора относительно магнитного потока в зазоре между статором и ротором.  Рисунок 2. Характер периодических пульсаций асинхронного момента на валу генератора macx в зависимости от угла сдвига 0 продольной оси ротора относительно магнитного потока в зазоре между статором и ротором . Величины возникающих колебаний момента и скольжения зависят от неодинаковости параметров по продольной и поперечной осям турбогенератора, от постоянной времени колебаний напряжений на выводах генератора, которая, в свою очередь, зависит от сопротивления внешней сети и колебаний тока. Характеристики асинхронного режима зависят также от состояния цепи возбуждения – замкнута или разомкнута цепь обмотки возбуждения. Если цепь обмотки возбуждения генератора остаются разомкнутой то ток в ней протекает, но в массиве «бочки» ротора наводятся вихревые токи с частотой скольжения. Чем больше скольжение, тем меньше глубина проникновения этих токов в массив «бочки» ротора и тем больше активное сопротивление контуров замыкания вихревых токов. Так как в асинхронном режиме частота вращения ротора больше синхронной частоты вращения магнитного поля статора, то с увеличением скольжения угловая частота вихревых токов растет. При этом растут и потри в роторе, распределение которых по поверхности ротора неравномерно. Наибольшие величины их имеют место в торцевых зонах, а значит, именно там будет и наибольший нагрев активных частей, что в конечном счете играет решающее значение в ограничении мощности турбогенератора в асинхронном режиме при потере возбуждения. На рисунке 3 видно, что с ростом скольжения реактивное сопротивление ротора уменьшается, но активное – значительно возрастает. В результате полное сопротивление его увеличивается, что обусловливает сравнительно пологий характер зависимости асинхронного мемента от скольжения.  Рисунок 3. Зависимости активного и реактивного сопротвлений ротора турбогенератора от скольжения. Установившийся асинхронный режим наступает при довольно больших скольжениях. Для генераторов большей мощности характеристики асинхронного мемента идут ниже. В случает возникновения асинхронного режима при потере возбуждения, когда обмотка ротра остается замкнутой на якорь возбудителя, либо в случае отключения автомата гашения поля с замыканием обмотки ротора на гасительное сопротивление в обмотке ротора протекает наводимый однофазный переменный ток частотой скольжения, который создает пульсирующее поле той же частоты. Это поле может быть разложено на два противоположно вращающихся с половиной амплитудой каждое. Поле, вращающееся против направления вращения ротора с угловой частотой скольжения, будет неподвижно относительно вращающегося поля статора и создаст дополнительный тормозящий момент генератора, который, складываюсь с моментом от токов, наводимых в массиве ротра полем статора, значительно увеличит результирующий асинхронный момент при данном скольжении. Это обусловит увеличение жесткости моментной характеристики генератора. Скольжение при замкнутой обмотке ротора будет меньше, чем при разомкнутой, но амплитуда колебаний токов в статоре будет больше, и период их колебаний будет меньше. Если обмотка возбуждения будет замкнута на гасительное сопротивление величиной 3:5-кратной сопротивлению обмотки возбуждения, то асинхронные моменты уменьшаются и моментная характеристика становится более пологой. Если возбуждение генератора осуществляется от высокочастотного возбудителя через выпрямительное устройство, то в рассматриваемом режиме обмотка ротора оказывается замкнутой на это выпрямленное устройство, которое пропускает ток только в одном направлении. Поэтому переменный однофазный ток с частотой скольжения, возникающий в цепи возбуждения генератора в аснхронном режиме при потере возбуждения, каждые полпериода при переходе тока через нуль прерывается. Это ведет к резкому периодическому изменению асинхронного момента генератора и возникновению перенапряжений в цепи возбуждения в моменты обрыва тока. Величина этих перенапряжений представляет серьезную опастность для изоляции ротра генератора и цепи его возбуждения. Для снятия их применяют постоянно включенное паралельно обмотке возбуждения нелинейное сопротивления тиритового типа. На рисунке 4 показан характер пульсаций тока статора в асинхронном режиме при потере возбуждения для различных состояний цепи обмотки возбуждения.  Рисунок 4. Характер пульсаций тока статора при асинхронном режиме при потере возбуждения. Опытом эксплуатационных испытаний установлены условия допустимости работы турбогенераторов при потере возбуждения. Для генераторов с косвенным охлаждением они заключаются в следующем: Потери в роторе при асинхронном режиме должны быть не больше потерь в нормальном режиме синхронном режиме.\ Ток в обмотке статора в асинхронном режиме не должен быть больше 110 %. Допутимая длительность асинхронного режима не более 30 минут. Допустимая активная мощность не должна превышать 0,5:0,7 номинальной при выполнении предыдущих условий и ограничении потребления реактивной мощности из сети величинной аварийной нагрузки при коэффициенте 0,7. Для турбогенераторов с непосредственным охлаждением следует учитывать и ряд дополнительных особенностей: Значения переходных и сверхпереходных сопротивлений у них больше, что обуславливает меньше значения асинхронного момента и более выскокие скольжения в установившемся режиме Более высокие плотности тока в обмотке статора и, следовательно, меньшую допускаемую длительность асинхронного режима. Более высокую линейную нагрузку статора. Специфику распространения тепловых потоков в массиве ротора. Построить диаграмму мощности турбогенератора по заданным исходным данным : Р=320 МВт, S=376 МВА, коэффициент мощности – 0,85, ОКЗ – 0,624, ток статора 10860 А, ток ротора -2500 А. Максимальную мощность турбоагрегата принять равной номинальной мощности генератора, Ртурб.макс=Рген.ном. Технологический минимум нагрузки определить по условию работы турбины и по условию работы прямоточного котла с газомазутной топкой.  Рисунок 5. Диаграмма мощности турбогенератора. |