Электропитание обмотки возбуждения гидрогенератора

Виды источников электропитания ОВ гидрогенератора

Для электропитания ОВ гидрогенератора (располагающейся на роторе) требуется постоянный ток.

Величина этого тока для крупных гидрогенераторов значительна. Для уже приводимого ранее примера гидрогенератора Шамалдысайской ГЭС ток возбуждения генератора равен 1435 А [3].

Два основных варианта электропитания ОВ крупных гидрогенераторов:

1) Самовозбуждение.

В качестве источника питания выступает сам гидрогенератор.

Для электропитания обмотки возбуждения гидрогенератора выходное (переменное) напряжение гидрогенератора преобразуется в постоянное с помощью выпрямителя. Для осуществления изменения тока возбуждения применяется управляемый выпрямитель на тиристорах.

Пример: гидрогенераторы Саяно-Шушенской ГЭС (CВФ−1285/275−42У4) и Нурекской ГЭС (ВГСВФ 940/235−30) [46].

2) Электропитание ОВ от возбудителя

Возбудитель – специальный генератор, расположенный на одном валу с основным генератором.

В качестве возбудителя, как правило, используется явнополюсный синхронный генератора с обмоткой якоря на роторе (обращенное исполнение СМ).

Выходное напряжение возбудителя выпрямляется во вращающемся выпрямителе и подается на ОВ основного генератора. В итоге реализуется бесконтактная система возбуждения.

Регулирование тока возбуждения основного генератора при использовании возбудителя возможно двумя способами:

- путем изменения тока возбуждения возбудителя;

Пример: гидрогенератор Кубанской ГЭС-2 (ВГС 525/150− 20) [46].

- путем использования управляемого тиристорного выпрямителя.

Пример: гидрогенератор Красноярской ГЭС (CВФ−1690/175−64) и Чиркейской ГЭС (ВГСФ 930/233− 30) [46].

Второй способ имеет преимущество по быстродействию (отсутствует влияние индуктивности обмоток).

У возбудителя есть своя обмотка возбуждения, которую нужно питать электроэнергией постоянного тока.

Варианты источника питания для ОВ возбудителя:

а) Возбудители могут выполняться с самовозбуждением (электроэнергия для питания ОВ возбудителя подается с выхода основного генератора).

б) В крупных (мощных) гидрогенераторах для обеспечения надежного возбуждения возбудителя применяют еще один генератор – подвозбудитель – синхронный генератор с возбуждением от постоянных магнитов.

 

Требования, предъявляемые к системам возбуждения

Основные требования:

- надежное электропитание постоянным током обмотки возбуждения гидрогенератора в любых режимах, в том числе и при авариях в энергосистемах;

- устойчивое регулирование тока возбуждения при изменении нагрузки гидрогенератора от нуля до номинальной при заданном уровне напряжения (Раздел 3.16.1);

- достаточное быстродействие (малое время переходного процесса - между подачей команды на изменение тока возбуждения до достижения им соответствующего значения);

- форсировка возбуждения, т.е. быстрое нарастание напряжения, подаваемого на ОВ, от номинального значения до предельного;

Форсировка возбуждения требуется, в частности, для поддержания устойчивой работы гидрогенератора во время аварии в энергосистеме и восстановления нормального режима после ликвидации аварии. (Предельное значение напряжения возбуждения в гидрогенераторах принимают не менее 1,8…2 от номинального напряжения возбуждения).

- быстрое уменьшение тока возбуждения (гашение магнитного поля);

Это качество исключает недопустимое значительное повышения напряжения в фазных обмотках гидрогенератора при оперативных отключениях гидрогенератора от сети, а также в случае аварии в гидрогенераторе, т.е. при быстром отключении гидрогенератора от нагрузки.

 

Регулирование

Две задачи:

- стабилизация уровня выходного напряжения;

- стабилизация частоты напряжения.