Особенности систем возбуждения мощных турбогенераторов.

По условиям механической прочности и экономической целесообразности увеличение единичной мощности гене­раторов производится не путем увеличения их размеров, а путем повышения плотности тока в обмотках статора и ротора. В новой системе охлаждения охлаждающая среда - водо­род или вода - циркулирует внутри токоведущих частей, благодаря чему достигается эффективное охлаждение.

Новая более эффективная система охлаждения позво­лила повысить плотность тока в обмотке статора в 1,5 - 2 раза и в обмотке ротора в 2 - 3 раза по сравнению с гене­раторами, имеющими косвенное охлаждение обмоток.

Мощность возбудителей для мощных синхронных генераторов составляет теперь 0,4—0,6% и более от мощности генераторов. Изготовление возбудителей на такие мощности оказалось невозможным как по условиям механической прочности и работы коллектора, так и по экономическим соображениям. Поэтому для возбуждения мощных турбогенераторов с форсированным охлаждением применяются, как правило, либо источники переменного тока с выпрямителями, либо генераторы постоянного тока с меньшим числом оборотов.

В качестве основной системы возбуждений турбогене­раторов мощностью 200 - 300 Мвт принята система высо­кочастотного возбуждения на тиристорных преобразователях.

В этой системе возбуждения (рис.98) питание обмоток управления производится от автоматического регулятора возбуждения AV и устройства быстродействующей форсировки возбуждения УБФ. Питание АV и УБФ осуществляется от высокочастотного подвозбудителя GEA.

Блок УБФ производит форсировку возбуждения при резком понижении напряжения до 85%Uном. Блок AV поддерживает напряжение генератора при небольших колебаниях напряжения до ±5%Uном.

 

Рис. 98. Схема электромашинного возбуждения с высокочастотным генератором и тиристорными выпрямителями применяемая на энергоблоках мощностью 300 МВт.

G – синхронный генератор, LG – обмотка возбуждения синхронного генератора;

GE - высокочастотный возбудитель (трехфазный генератор переменного тока 500 Гц); 

GEA высокочастотный подвозбудитель;

LE1 - основная обмотки возбуждения возбудителя GE;

LE2 и LE3 – обмотки управления возбудителя GE;

VS 1 и VS 2 - кремниевые выпрямители;

АV – автоматический регулятор возбуждения;

УБФ - устройства быстродействующей форсировки возбуждения;

TV – трансформатор напряжения, ТА – трансформатор тока.

 

Система самовозбуждения.

Основными элементами схемы (рис.99) являются две группы полупроводни­ковых преобразователей: неуправляемые вентили VD и управляемые VS.

Неуправляемые вентили VD получают питание от трансформаторов ТА, вторичный ток которых пропорционален току статора генератора. Вентили VDобеспечивают возбуждение машины при нагрузке и форсировку возбужде­ния при коротких замыканиях.

В номинальном режиме неуправляемые вентили обеспечивают 70 - 80% тока возбуждения генератора.

 

VD

G

Т А

VS

ТЕ

АРВ

LG

Рис. 99. Упрощённая принципиальная схе­ма полупроводникового само­возбуждения.

 

VD - неуправляемые вентили;

VS - управляемые вентили;

ТЕ - транс­форматор изменения напряжения;

ТА - трансформатор изменения тока;

G – синхронный генератор;

LG – обмотка возбуждения генератора.

Управляемые вентили VS получают питание от трансформатора ТЕ, вто­ричное напряжение которого пропорционально напряжению генератора.

Мощность вентилей VS рассчитывают та­ким образом, чтобы она была достаточна для возбуждения генераторов на холостом ходу и для регулирования возбуждения в нормальном режиме.

При надлежащем выборе параметров систе­ма полупроводникового самовозбуждения по своим свойствам прибли­жается к системе независимого тиристорного возбуждения и по­этому применяется на мощных синхронных машинах.

Вентили VD служат для возбуждения генераторов на холостом ходу и для регулирования возбуждения в нормальном режиме. Вентили VD получают питание от трансформатора напряжения  ТV, вторичное напряжение которого пропорционально напряжению генератора.

Системы самовозбуждения менее надежны, чем системы не­зависимого возбуждения, поскольку в них работа возбудителя зависит от режима сети переменного тока. Короткие замыкания в сети, сопровождаю­щиеся понижением напряжения, нарушают нормальную работу системы возбуждения, которая именно в этих случаях должна обеспечить форсировку тока в обмотке ротора генератора.