Проверка совпадения фаз, синхронизация и набор нагрузки

После окончания монтажа или работ в первичной цепи генератора, которые могли нарушить чередование фаз, не­обходимо проверить, совпадают ли фазы генератора и сети.

Для проверки совпадения фаз к трансформатору напря­жения резервной системы шин присоединяется фазоуказа-тель. Какой зажим фазоуказателя к какой фазе трансфор­матора напряжения будет подключен, существенного значения не имеет. Важно лишь сохранить порядок подклю­чения неизменным до конца проверки. Затем на резервную систему шин подается поочередно напряжение от рабочей системы шин и от генератора. Если в обоих случаях диск фазоуказателя будет вращаться в одном и том же направ­лении, то порядок следования фаз генератора и системы одинаков. Если же направление вращения диска изменяет­ся, то включать генератор в сеть, не поменяв местами две фазы на ошиновке, соединяющей генератор с сетью, недо­пустимо.

При отсутствии резервной системы шин или блочном со­единении генератора с трансформатором фазоуказатель присоединяется к трансформатору напряжения генератора. От выводов статора отсоединяются компенсаторы и на шинный мост, и трансформатор напряжения генератора по­дается напряжение от системы включением выключателя силового трансформатора. Фиксируется направление вра­щения диска фазоуказателя. Затем, после присоединения компенсаторов к выводам статора и пуска генератора, напряжение на шинный мост подается от генератора. При совпадении фаз направление вращения диска фазоуказателя должно сохраниться. Если между генератором и его трансформатором имеются разъединители, то отсоединять компенсаторы от выводов статора не требуется. В этом слу­чае перед подачей напряжения на шинный мост от сети достаточно отключить разъединители.

По окончании монтажа или работ в цепях синхрониза­ции и связанных с ними трансформаторах напряжения дол­жны быть проверены исправность и правильность схемы синхронизации. Для этого нужно после достижения гене­ратором частоты вращения, близкой к номинальной, возбу­дить генератор (т. е. включить его автомат гашения поля АГП, подать в ротор ток возбуждения и поднять напряже­ние на выводах статора до номинального). Ток возбужде­ния регулируют с помощью регулировочного реостата, дви­жок которого вручную перемещается в положение «хо­лостого хода», или с помощью установочного автотран­сформатора УАТ, воздействующего на автоматический ре­гулятор возбуждения АРВ генератора. Далее, установив ключ синхронизации на пульте управления генератором в положение «Включено», следует подать на колонку синхро­низации заведомо несинхронные напряжения (от генерато­ра и сети).

Проверить вращение стрелки синхроноскопа и подож­дать, пока она сделает один или несколько полных оборо­тов. Это укажет на исправность синхроноскопа и наличие на нем напряжения как от генератора, так и от сети. Од­новременно нужно убедиться в работе вольтметров и часто­томеров на колонке синхронизации. Пока стрелка синхро­носкопа не совершит полного оборота, нельзя считать синхроноскоп и его цепи исправными. Колебания стрелки в одну и другую сторону от красной черты могут быть вы­званы не только неудовлетворительной работой регулиро­вания турбины, но и обрывом в одной из фаз напряжения, подводимого к синхроноскопу или неисправностью самого синхроноскопа; возбужденный до номинального напряже­ния генератор включается на резервную систему шин, на­ходящуюся без напряжения. Включается колонка синхро­низации. Поскольку на синхроноскоп при этом будет подано заведомо синхронное напряжение, стрелка синхро­носкопа должна остановиться в вертикальном положении, на красной черте, если же она остановится в другом поло­жении, то, значит, синхронизирующее устройство работает неправильно и до устранения дефекта включатьв работу генератор недопустимо.

При отсутствии резервной системы шин или при блоч­ном соединении генератора с трансформатором правиль­ность работы схемы синхронизации проверяется подачей напряжения на шинный мост генератора от сети при отсое­диненных от выводов генератора компенсаторах.

Включение генератора в сеть может быть выполнено по способу точной синхронизации или самосинхронизации.

Для включения генератора по способу точной синхрони­зации без броска тока в статоре и без резкого изменения вращающего момента ротора должны быть соблюдены три условия: равенство значений напряжения генератора и се­ти; совпадение этих напряжений по фазе; равенство частот генератора и сети.

Включение генератора в сеть при значительном нера­венстве напряжений по значению и при большом угле рас­хождения по фазе вызовет появление в генераторе уравни­тельного тока и связанных с ним последствий. Особенно опасно включение генератора при несовпадении напряже­ний по фазе. В наиболее тяжелом случае, когда напряжения генератора и сети сдвинуты по фазе на 180°, а мощность системы во много раз превышает мощность генератора, уравнительный ток в момент включения в 2 раза превысит ток трехфазного КЗ на выводах генератора. От такого тока могут разрушиться лобовые части обмотки статора или об­мотки трансформатора. При значительной разности частот трудно безошибочно выбрать момент для включения гене­ратора.

Однако точное соблюдение трех вышеуказанных усло­вий, особенно двух последних, замедлило бы процесс син­хронизации. Поэтому практически допускается возможность появления незначительных, неопасных толчков при вклю­чении генератора и синхронизация/с соблюдением следую­щих, несколько отличающихся от указанных выше идеаль­ных условий:

напряжение генератора должно быть выше напряжения сети, но не более чем на 5 %, с тем чтобы он после включе­ния принял на себя реактивную нагрузку;

импульс на включение выключателя должен подаваться
до подхода стрелки синхроноскопа к красной черте на угол,
соответствующий времени включения выключателя с рас­
хождением не более 8—12°; '

частота вращения генератора должна быть близкой к частоте сети, чтобы стрелка синхроноскопа вращалась с частотой не более 2—3 об/мин.

Точная синхронизация проводится при помощи автома­тического синхронизатора, а там где его нет — вручную. Схема ручной синхронизации дополняется блокировкой от несинхронного включения, разрешающей включение гене­ратора только при допустимых разности частот вращения и угле расхождения между фазами напряжений генератора и сети. Ручная синхронизация при отключенной блокиров­ке от несинхронного включения запрещается.

По способу самосинхронизации генератор включается в сеть без возбуждения при частоте вращения, близкой к синхронной (скольжение ±2%), после чего включается АГП, генератор возбуждается и в течение 1—2 с втягива­ется в синхронизм. Регулировочный реостат перед включе­нием генератора должен быть установлен в положение XX. Во избежание пробоя изоляции обмотки ротора из-за по­явления перенапряжений она должна быть замкнута до включения АГП на резистор самосинхронизации.

Если при неудачной точной синхронизации механичес­кие усилия на вал ротора, обусловленные так называемым синхронным моментом, могут в несколько раз превысить усилия от номинального момента, то при самосинхрониза­ции синхронный момент отсутствует, так как генератор включается невозбужденным. Кроме того, достоинство спо­соба самосинхронизации состоит в простоте, позволяющей полностью автоматизировать включение генератора в сеть, в быстроте включения.

Включение турбогенераторов, имеющих косвенное ох­лаждение обмоток и работающих на шины генераторного напряжения, а также генераторов с непосредственным ох­лаждением обмоток в нормальных условиях должно осуще­ствляться, как правило, способом точной синхронизации. Для турбогенераторов, работающих на шины генератор­ного напряжения, это связано с нежелательностью значи­тельного понижения напряжения у потребителей в момент включения генератора из-за броска тока, превышающего 3,5 номинального значения.

Для турбогенераторов с непосредственным охлаждени­ем, несмотря на то что симметричная составляющая тока в начальный момент их самосинхронизации обычно не пре­вышает трехкратного номинального значения, ограничения по применению способа самосинхронизации вызваны мень­шей стойкостью этих генераторов и блочных трансформаторов большой мощности к динамическим воздействиям по сравнению со стойкостью турбогенераторов с косвенным охлаждением и трансформаторов меньшей мощности.

В аварийных условиях, когда напряжение и частота в сети могут сильно колебаться, операция по включению ге­нератора способом точной синхронизации может затянуть­ся на продолжительное время или сопровождаться вклю­чением с большим углом расхождения векторов напряже­ния генератора и сети. В этих условиях турбогенераторы мощностью до 200 МВт включительно и гидрогенераторы мощностью до 500 МВт включительно разрешается вклю­чать на параллельную работу способом самосинхрониза­ции. Генераторы большей мощности разрешается включать этим способом при условии, что кратность симметричной составляющей тока самосинхронизации к номинальному то­ку не превышает 3,0.

Скорость подъема активной нагрузки после включения турбогенератора в сеть определяется допустимой скоро­стью набора нагрузки на турбину и котлоагрегат. Наруше­ние этого требования недопустимо. Например, чрезмерно быстрый набор нагрузки может привести к большему уд­линению ротора турбины по сравнению с удлинением кор­пуса турбины и отключению ее защитой от осевого сдвига, а в худшем случае и к задеванию лопаток ротора за диа­фрагмы. Поэтому скорость подъема нагрузки должна быть указана в местных инструкциях для каждого типа турбо­генератора.

Скорость набора реактивной нагрузки генераторов и синхронных компенсаторов с косвенным охлаждением об­моток, а также гидрогенераторов с непосредственным ох­лаждением обмоток не ограничивается. У турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток скорость набора реактивной нагрузки в нормальных условиях не должна превышать скорости набора активной нагрузки, а в аварий­ных условиях не ограничивается. Ограничение скорости на­бора реактивной нагрузки (скорости повышения токов статора и ротора) в турбогенераторах с непосредственным охлаждением вызвано тем, что обмотки в них достигают установившейся температуры в 10—15 раз быстрее, чем сердечник. Без ограничения скорости повышения тока разность температур в стали и меди обмотки ротора может стать весьма большой, что при значительной длине ак­тивных частей турбогенераторов приведет к значительной разнице в тепловом расширении обмоток и стальных частей и как следствие к перемещению обмоток относительно сердечников, к появлению механических напряжений в ме­ди обмотки ротора, превышающих предел ее текучести. Перемещения обмоток или чрезмерные усилия в меди при частых повторениях могут вызвать повреждение изоляции или деформацию меди.