Тиристорная система возбуждения турбогенератора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Весь топливно-энергетический комплекс создан и работает ради удовлетворения потребителей всей страны, причём наиболее крупной отраслью является промышленность, потребляющая около половины продукции ТЭК.

Совокупность энергетических установок различных типов, обслуживающих предприятия отраслей общенационального хозяйственного комплекса и промышленности, называется энергетической отраслей национальной экономики. Самой крупной и развитой её частью является промышленная энергетика.

Понятие «энергетика отраслей национальной экономики» включает довольно много разнородных элементов. Однако всегда в состав любого предприятия имеется энергетическое хозяйство. Тогда энергетика любой отрасли представляет собой совокупность (организационно разобщенной) энергетических подразделений её предприятий, организаций и учреждений. В то же время у всех этих подразделений имеются свои, в основном, одинаковые производственно экономические цели и задачи.

Как и в любой другой отрасли, энергетические подразделения промышленности включаются в состав промышленных комплексов, отраслей, подотраслей и отдельных производственных объединений и предприятий, является неотъемлемой их частью. С этих позиций промышленная энергетика должна решать те же задачи, что и основные производственные, технологические подразделения предприятий при выполнении своей целевой функции.

Промышленная энергетика, являясь неотъемлемой частью топливо-энергетического комплекса, призвана выполнять свою специфическую энергетическую целевую функцию.

Автоматизация технологических процессов на основе современной техники должна обеспечить интенсификацию производства, повышение качества и снижение себестоимости продукции.

Быстрое развитие энергетики вообще и турбиностроения в частности, свидетелями которого мы являемся, требует от широкого круга инженеров, конструкторов, монтажников, наладчиков и эксплуатационного персонала электростанций глубокого понимания процессов, происходящих в турбине при самых различных режимах работы. Необходимы глубокие знания конструкции её деталей и узлов, безукоризненные знания и понимания существа правил и конструкций по эксплуатации.

Электромашиностроение является основной отраслью электротехническойпромышленности, изготавливающая генераторы для производства электроэнергии и электродвигатели для привода станков и механизмов. Основным достижением в области турбогенераторостроения является разработка и освоение в производстве турбогенератора мощностью 500, 800, 1200 МВт.



1 Тепловая схема конденсационного блока мощностью 500 МВт

конденсационный тиристорный возбуждение микроконтроллер

Конденсационный блок мощностью 500 МВт состоит из прямоточного котельного агрегата паропроизводительностью 1650 т/ч пара давлением 25 МПа и температурой 545 ⁰С и паровой турбины ХТГЗ К-500-240 одновальной, четырехцилиндровый с четырьмя выхлопами в двух ЦНД. Турбина мощностью 500 МВт изготовлена для работы на паре давлением 23,5 МПа и температурой 540 ⁰С. Свежий пар к турбине подводится двумя паропроводами диаметром 377х60 мм. За ЦВД при номинальной мощности давление пара составляет 3,92 МПа. После промежуточного перегрева давление пара перед ЦСД составляет 3,52 МПа при температуре 540 ⁰С.

Турбоагрегат имеет два конденсатора и четыре конденсатных насоса. Давление отработавшего пара в конденсаторе 3,45 кПа. При номинальной нагрузке блока 500 МВт расход пара на турбину составляет 1460 т/ч. Турбина имеет девять отборов пара. Деаэратор получает пар от четвертого отбора и работает как отдельный подогреватель при давлении 0,68 МПа

Подогрев питательной воды производится в пяти подогревателях низкого давления, деаэраторе и трех подогревателях высокого давления. Конечная температура подогрева питательной воды составляет 270 ⁰С.

Группа питательных насосов состоит из двух основных центробежныхнасосов с подачей по 870 т/ч и двух бустерных насосов, каждый из которых смонтирован на одном валу с основным питательным насосом. Давление воды после питательных насосов 35 МПа, температура воды перед ними 170 ⁰С.

Паровые конденсационные турбины для привода питательных насосов питаются паром с давлением 1,06 МПа и температурой 390 ⁰С из камеры, расположенной за четвертой ступенью ЦСД основной турбины, имеют свои регеративные отборы и конденсационные установки. Расход пара на приводную турбину составляет 80 т/с, а мощность ее 17,0 МВт.

Тепловая схема блока обеспечивает пуск блока из любого теплового состояния, пуск на скользящих параметрах и удержания блока на холостом ходу при внезапном сбросе нагрузки. Схема блока принята с одной ступенью быстродействующей редукционно-охладительной установки (БРОУ), сбрасывающей пар из паропровода свежего пара в конденсаторы турбины. Производительность БРОУ рассчитана на 30% нагрузки котельного агрегата.

Рисунок 1- принципиальная тепловая схема конденсационного энергоблока мощностью 500 МВт.

1 - котлоагрегат; 2 - турбоагрегат; 3 - конденсаторы; 4 - циркуляционные насосы; 5 - конденсатные насосы; 6 - основные эжекторы; 7 - сальниковый подогреватель; 8 - эжектор отсоса из уплотнений; 9 - подогреватели низкого давления; 10 - охладитель дренажа; 11 - бустерные насосы; 12 - питательные насосы; 13 - турбины бустерных и питательных насосов; 14 - конденсаторы турбоприводов; 15 - испаритель; 16 - генератор; 17 - БРОУ; 18 - подогреватели высокого давления; 19 - деаэратор.

Принципиальная тепловая схема конденсационного энергоблока мощностью 500 МВт представлена в рисунке 1.



2. Назначение и технические данные

2.1Устройство и работа генератора

Генератор представляет собой трёхфазную неявнополюсную электрическую машину. Он состоит из неподвижной части (статор), включающей в себя сердечник и обмотку, присоединяемую к внешней сети, и вращающейся части (ротор), на который размещена обмотка возбуждения, питаемая постоянным током.

Механическая энергия, передаваемая от вала турбины на вал ротора генератора преобразуются в электрическую, электромагнитным путём: обмоткой ротора возбуждается магнитный поток, связывающий ротор со статором, под воздействием которого, в обмотке статора наводится электродвижущая сила.

Для отвода тепловых потерь, выделяющихся в обмотках и магнитопроводах (сердечнике статора, вала ротора), а также механических потерь от вращения ротора, предусмотрено непосредственное охлаждение обмотки статора дистиллированной водой (дистиллятом), а обмотки и вала ротора и сердечника статора - водородом.

Конструктивное исполнение генератора - закрытое герметичное.

Дистиллята в обмотке статора циркулирует под напором насосов и охлаждается теплообменниками, расположенными вне генератора.

Охлаждающий водород циркулирует в генераторе под действием вентиляторов, установленных на валу ротора и охлаждается газоохладителями, встроенными в корпус генератора.

Циркуляция технической воды в газоохладителях и теплообменниках осуществляется насосами, расположенными вне генератора.

Маслоснабжение опорных подшипников генератора и возбудителя производится от масляной системы турбины. Маслоснабжение уплотнений вала генератора осуществляется от автономной системы.

Возбуждение генератора осуществляется от трёхфазного синхронного генератора частотой 50 Гц, которой непосредственно сочленён с валом основного генератора. Выпрямление переменного тока выполняется посредством тиристорных преобразователей.

Состав генератора.

Генератор состоит из следующих основных сборочных единиц:

а)статора и щитов;

б)выводов с нулевыми трансформаторами тока и гибкими перемычками;

в)ротора;

г)газоохладителей;

д)опорного подшипника;

е)уплотнений вала;

ё)фундаментных плит;

ж)щёточной траверсы.

В комплект генератора входят:

а)монтажные приспособления (поставляются на электростанцию только с первым генератором);

б) запасные части;

в) монтажные материалы;

г) эксплуатационная документация.

Устройство и работа составных частей статора и шины.

Статор состоит из следующих частей:

а) корпус;

б) сердечник;

в) обмотка.

С торцов статор закрыт наружными щитами. Статор устанавливается на фундамент посредством рам-лап, которые при транспортировании снимаются. До установки генератора на фундамент статор ставится на транспортные лапы, которые приварены внизу корпуса статора.

Корпус статора и щиты.

Газонепроницаемый корпус статора выполнен из трёх частей: центральной и двух концевых. Центральная часть, содержащая в себе сердечник статора, неразъёмная и имеет поперечные кольца жёсткости и перегородки, обеспечивающие соответствующее направление газовых потоков.

Концевые части с встроенными вертикальными газоохладителями имеют для удобства монтажа горизонтальный разъём.

Чтобы проникнуть внутрь корпуса, не разбирая наружных щитов, в нижней его части предусмотрены люки.

Наружные щиты статора непосредственно объединены с внутренними щитами, к которым присоединены щиты вентиляторов, состоящие из четырёх частей. Все части щитов вентиляторов изолированы от внутренних щитов и между собой.

Разъемы наружных щитов расположены в горизонтальной плоскости: разъёмы щитов вентиляторов - в горизонтальной и вертикальной. В наружных щитах и в концевых частях предусмотрены специальные каналы, по которым охлаждающий газ попадает в лобовые части обмотки ротора.

Газоплотность соединений корпуса статора и наружных щитов обеспечивается квадратным резиновым шнуром, приклеенным по дну канавок, выфрезерованных в плоскостях разъёма частей корпуса и наружных щитов. Внутренние щиты по отношению к корпусу статора уплотнены круглым резиновым шнуром.

Механическая плотность всех частей корпуса и наружных щитов достаточна, чтобы они могли выдержать без остаточной деформации внутреннее давление в случае взрыва водорода.

2.2 Сердечник статора

Сердечник статора собран на рёбрах из сегментов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и вдоль оси разделён вентиляционными каналами на пакеты. Поверхность сегментов покрыта изоляционным лаком. Рёбра сердечника статора приварены к поперечным кольцам корпуса.

Для уменьшения передачи на корпус стопериодных колебаний сердечника в рёбрах статора выполнены щели, что создаёт упругую связь сердечника статора с корпусом.

Спрессованный сердечник статора стягивается нажимными кольцами из немагнитной стали.

Зубцовая зона крайних пакетов уплотнена нажимными пальцами из немагнитной стали, установленными между сердечником и нажимными кольцами.

Для демпфирования электромагнитных потоков рассеяния лобовых частей обмотки статора под нажимными кольцами установлены медные экраны.

Система тиристорная независимого возбуждения турбогенератора, в дальнейшем именуемая «система возбуждения», предназначена для обеспечения турбогенератора автоматически регулируемым током возбуждения в нормальных и аварийных режимах в энергосистеме.

Полупроводниковая система возбуждения относится к типу автоматически регулируемых независимых систем возбуждения и применена в качестве рабочей системы возбуждения турбогенератора ТВВ-500-2.

В данной дипломной работе приняты следующие обозначения:

ТГ-турбогенератор;

ТВ-тиристорная система независимого возбуждения турбогенератора (рабочий возбудитель);

РВ-резервная система возбуждения (резервный возбудитель);

ВГ-вспомогательный генератор;

ТВ-ГГ,ТВ-ВГ-тиристорная система возбуждения главного и вспомогательного генератора;

ПТ1,ПТ2-тиристорные преобразователи системы возбуждения главного генератора;

ПТВ1,ПТВ2-тиристорные преобразователи системы возбуждения вспомогательного генератора;

ТрВ-выпрямительный трансформатор;

ТрСН-трансформатор собственных нужд;

СУТ-система управления тиристорами;

АРВ-ГГ-автоматический регулятор возбуждения главного генератора;

АРВ-ВГ-автоматический регулятор возбуждения вспомогательного генератора;

УНВ-устройство начального возбуждения вспомогательного генератора;

ТО-теплообменник;

ТН- измерительный трансформатор напряжения;

ТТ- трансформатор тока;

ПДУ-панель дистанционного управления, с помощью которой осуществляется ручное управление возбуждением генератора;

БЩУ-блочный щит управления.

Основные номинальные технические данные турбогенератора ТВВ-500-2 (при номинальном давление и номинальной температуре охлаждающих средств) приведены в таблице 1

Таблица 1- Технические данные турбогенератора ТВВ-500-2.

Наименование параметра	Величина параметра
1 Номинальная мощность полная, МВ*А	588
2 Номинальная мощность активная, МВ*А	500
3 Номинальное напряжение, кВ	20
4 Номинальный ток статора, кА	17
5 Номинальный ток возбуждения, А	3590
6 Ток возбуждения холостого хода, А	1080
7 Ток возбуждения в работы ТГ с Р=Рн cosц=1, А	2500
8 Напряжение возбуждения в номинальном режиме, В	482
9 Ток возбуждения при форсировки, А	7180
10 Напряжение возбуждения при форсировки, В	964
11 Длительность форсировки, с	20
12 Номинальный коэффициент мощность , %	0,85
13 Номинальный коэффициент полезного действия	98,7
14 Статическая перегружаемость	1,6
15 Соединение фаз обмотки статора	двойная звезда
16 Число выводов обмотки статора	9
17 Номинальная частота вращения, об/мин	3000
18 Динамический момент инерции, Т*м2	10

Для возбуждения главного генератора применена тиристорная система независимого возбуждения типа СТН-520-3900-2УЧ.[1]

Структура условного обозначения тиристорной системы расшифровывается следующим образом:

С- система;

Т- тиристорная;

Н- независимого возбуждения;

520- выпрямленное напряжение в вольтах;

3900- выпрямленный ток в амперах;

второе-предельное установившиеся напряжение возбуждения в относительных единицах;

У- климатическое исполнение;

Ч- категория размещения.

Основные технические данные тиристорной системы возбуждения представлены в таблице 2.

Таблица 2- Технические данные тиристорной системы возбуждения.

Наименование параметра	Величина параметра
1 Выпрямленное напряжение, равное 110 процентов номинального напряжения,В	520
2 Выпрямленный ток, равный 110 процентов номинального тока возбуждения турбогенератора, А	3900
3 Выпрямленное напряжение в режиме форсирования возбуждения турбогенератора, В	950
4 Выпрямленный ток в режиме форсирования возбуждения турбогенератора, А	7100
5 Допустимая длительность режима форсирования возбуждения турбогенератора, с	20
6 Предельное установившееся напряжение возбуждение, относительные единицы(о.е)	2
7 Предельный ток возбуждения, относительные единицы(о.е)	2
8 Время достижения 90 процентов предельного возбуждения при снижении напряжения прямой последовательности на входе АРВ на 5 процентов от напряжения, определяемого уставкой регулятора, с, не более	0,07

Тиристорная система возбуждения турбогенератора обеспечивает в части возбуждения следующие режимы его работы:

а)начальное возбуждение и режим холостого хода турбогенератора;

б)включение турбогенератора в сеть методом точной (ручной и автоматической) синхронизации;

в)работу турбогенератора с нагрузками от холостого хода до номинальной и с перегрузками;

г)длительную работу турбогенератора в режиме потребления реактивной мощности;

д)форсирование возбуждения и развозбуждение турбогенератора с заданной кратностью изменения напряжения возбуждения при соответствующих отклонениях напряжения в энергосистеме;

е)гашение поля турбогенератора и возбудителя в нормальных и аварийных режимах;

ё)перевод возбуждения с рабочего на резервный возбудитель и обратно без перерыва питания обмотки ротора турбогенератора.

Система возбуждения обеспечивает все параметры возбуждения, указанные в таблице 2 и в режиме возбуждения указанные выше при выходе из строя одной параллельной ветви в плече любого из параллельно включённых тиристорных преобразователей.

Система возбуждения обеспечивает ток возбуждения турбогенератора, соответствующего его работе с Р=Р_ном , cosц=1 и равной 2500А при выходе из строя двух параллельных ветвей в плече любого из преобразователей, или при выходе из строя одного из преобразователей по фактору работы термореле. При этом осуществляется автоматический запрет режима форсирования

Система возбуждения при работе с АРВ обеспечивает:

а)параметры возбуждения турбогенератора, указанные в таблице 2 и режимы, указанные выше;

б)регулирование возбуждения турбогенератора с использованием следующих параметров регулирования: отклонение напряжения ТГ, производная напряжения ТГ, отклонение частоты, производная частоты, производная тока ротора;

в)устойчивое регулирование возбуждения в диапазоне от 50 процентов напряжения возбуждения холостого хода до 110 процентов номинального напряжения;

г)поддержание напряжения на статоре высокого напряжения блочного трансформатора со статизмом 2-4 процента с точностью плюс минус 1 процент от заданной статической характеристики;

д)двукратную форсировку по напряжению и току возбуждения ТГ;

е)дистанционное изменение уставки напряжения турбогенератора от 82 процентов до 110 процентов номинального значения;

ё)ограничение тока ротора ТГ в режиме форсирования величиной, равной 7100 А без выдержки времени, а так же ограничение перегрузки по току ротора по времязависимой характеристике;

ж)ограничение минимального тока ротора с уставкой, зависящей от величины активной мощности турбогенератора, в режимах потребления реактивной мощности из сети.

В системе возбуждения предусмотрено дистанционное ручное управление возбуждением при отключенном АРВ.

При отключение АРВ и переходе на ручное управление режим возбуждения остаётся неизменным. Это обеспечивается автоматическим слежением уставки устройства ручного управления за выходом АРВ.

При работе с ручным управлением обеспечивается плавное регулирование возбуждения от 50 процентов тока ротора холостого хода до 110 процентов номинального тока ротора. Длительная работа без АРВ не допускается.

Регулирование возбуждением вспомогательного генератора осуществляется регулятором пропорционального действия, который обеспечивает:

а)поддержание постоянства напряжения на статоре ВГ с точностью плюс минус два процента относительно установленной величины при изменении нагрузки вспомогательного генератора от нуля до минимального;

б)поддержание напряжения вспомогательного генератора на заданном уровне с точностью десять процентов при форсировании возбуждения или гашение поля турбогенератора;

в)возможность ручного изменения уставки напряжения в пределах плюс минус десять процентов номинального значения.

Система возбуждения обеспечивает все режимы работы турбогенератора при длительных отклонениях от номинальных значений напряжения сетей, собственных нужд системы возбуждения и собственных нужд электростанции 380В, 50Гц на минус 15 плюс десять процентов, частоты напряжения турбогенератора на минус три плюс два Гц.



3. Основные элементы системы возбуждения

Основное оборудование входящее в состав системы возбуждения, представлено в таблице 3.

Таблица 3- Оборудование входящее в состав системы возбуждения.

Наименование оборудования	Тип	Кол-во	Место установки
Вспомогательный генератор	ВТ-5000-2	1	Машинный зал. Отметка 10,2м
Тиристорный преобразователь	ТВ8-2000/1650Н-2	2	Помещение тиристорного возбуждения. Отметка 6,4м
Выпрямительный трансформатор	ТСЗП-63/0,7	1	Помещение тиристорного возбуждения.
Тиристорный преобразователь	ТЕ8-320/460Н	1	Шкаф возбуждения.
Трансформатор собственных нужд	ТСЗП-16/0,7	1	Помещение тиристорного возбуждения.
Автоматический регулятор возбуждения главного генератора	АРВ-СД-21-2	1	Помещение тиристорного возбуждения.
Наименование оборудования	Тип	Кол-во	Место установки
Трансформатор наряжения	ЗОМ1-20	3	ТЭК-20/18000
Трансформатор наряжения	НОС-0,5	3	Шинопровод ВГ в помещении тиристорного возбуждения.
Трансформатор тока	ТШЛ-20	3	Шинопровод ВГ в помещении тиристорного возбуждения.
Автоматический регулятор.	АРВ-ВГ-0-У4	1	Помещение тиристорного возбуждения.
Автомат гашения поля ВГ	КТ-6052/3	1	Помещение тиристорного возбуждения.
Контактор, шунтирующий ротор турбогенератора	КМ-116А	1	Помещение тиристорного возбуждения. Шкаф ввода рабочего возбуждения
Сопротивление, шунтирующее ротор турбогенератора	СН 28	6	Помещение тиристорного возбуждения.



4. Краткое описание системы возбуждения

Обмотка возбуждения ТГ получает питание от независимого источника вспомогательного генератора через статические тиристорные преобразователи ПТ1, ПТ2, каждый из которых собран по трёхфазной мостовой схеме выпрямления. На стороне постоянного тока преобразователи соединены параллельно.

Тиристорные преобразователи ПТ1, ПТ2 на стороне переменного тока соединены параллельно и подключены к обмотке статора вспомогательного генератора ВГ.

Тиристорные преобразователи предназначены для обеспечения длительных режимов работы ТГ, режимов фосировки возбуждения и гашения поля турбогенератора.

Возбуждение вспомогательного генератора осуществляется по схеме самовозбуждения.

Питание статического тиристорного преобразователя ПТВ, состоящего из двух трёхфазных выпрямительных мостов ( ПТВ1, ПТВ2), производится по обмотки статора вспомогательного генератора через выпрямительный трансформатор ТрВ. На стороне постоянного и переменного тока мосты соединены параллельно.

Каждый из двух, включённых параллельно мостов, обеспечивает все режимы работы вспомогательного генератора ВГ. Применение двух мостов повышает надёжность работы тиристорной системы возбуждения.

Трансформатор собственных нужд ТрСН подключён к выводам статора вспомогательного генератора ВГ.

От трансформатора собственных нужд получают питание системы управления преобразователями главного генератора СУТ-ПТ1, СУТ-ПТ2 и вспомогательного генератора СУТ-ПТВ1, СУТ-ПТВ2, автоматические регуляторы возбуждения главного АРВ-ГГ и вспомогательного АРВ-ВГ генераторов.

Питание автоматических регуляторов возбуждения и систем управления для проведения проверочных и наладочных работ на невозбуждённом или неработающем генераторе осуществляется от напряжения 380 В собственных нужд блока. Для этого, на клеммике панели выключателей и реле возбуждения накладываются соответствующие проводниковые перемычки, которые при нормальной работе вспомогательного генератора должны быть сняты.

Начальное возбуждение вспомогательного генератора осуществляется подачей постоянного тока в обмотку ротора от блочной аккумуляторной батареи.

При этом обмотка возбуждения ВГ подключается контактором К, к шинам 220 В постоянного тока. Добавочное сопротивление R2 ограничивает ток заданной величины, а диоды Д1 и Д2 защищают аккумуляторную батарею от обратных напряжений, прикладываемых в процессе начального возбуждения со стороны тиристорного преобразователя ПТВ.

Изменение напряжения на обмотках ротора главного и вспомогательного генераторов производится за счёт изменение момента открытия тиристоров (угла управления), вследствие воздействия АРВ-ГГ и АРВ-ВГ на системы управления тиристоров. Автоматический регулятор возбуждения сильного действия АРВ-ГГ, измерительный орган которого подключён к трансформаторам напряжения ТН и тока 6ТТ главного генератора, производит регулирование по каналам напряжения, частоты и тока ротора. Автоматический регулятор возбуждения пропорционально действия АРВ-ВГ, измерительный орган которого подключён к трансформатору напряжения ТНВ вспомогательного генератора, производит регулирование по каналу напряжения.



5. Характеристика элементов системы возбуждения главного генератора

В этом разделе рассмотрены основные элементы силовой схемы тиристорной системы возбуждения турбогенератора, даны их краткие технические характеристики.

Вспомогательный генератор, в качестве которого применён турбовозбудитель ВТ-5000-2, предназначен для питания тиристорных преобразователей главного генератора.

Возбудитель представляет собой трёхфазный неявнополюсный синхронный генератор с двухслойной трёхфазной обмоткой статора, соединённой в двойную звезду. Обмотка статора имеет девять выводов: три вывода со стороны нуля, шесть выводов от полных обмоток. Провод питания к обмотке ротора осуществляется через кольца и щеточные аппарат. Направление вращения- правое, если смотреть со стороны турбогенератора. Возбудитель имеет косвенное воздушное охлаждение. Вал вспомогательного генератора имеет непосредственное соединение с валом турбогенератора.

Основные технические данные вспомогательного генератора представлены в таблице 4.

Таблица 4-Технические данные вспомогательного генератора.

Наименование параметра	Величина параметра
1 Номинальная полная мощность, кВ*А	4340
2 Номинальная активная мощность, кВт	1865
3 Номинальное напряжение статора, В	835
4 Ток обмотки статора, А 5 Ток обмотки статора в режиме двукратной форсировки турбогенератора длительностью до 20с, А 6 Номинальный ток возбуждения, А 7 Ток возбуждения в режиме холостого хода, А	3000 5930 131,8 75,8



5.1 Тиристорные преобразователи

В качестве преобразователей для питания обмотки ротора турбогенератора применены преобразователи типа ТВ8-2000/1650Н-2.[9]

Структура условного обозначения преобразователя расшифровывается следующим образом:

Т- тиристорный;

В- с водяным охлождением;

восьмого- класс перегрузок;

2000- номинальный постоянный ток, А;

1650- номинальное постоянное напряжение, В;

Н-способ подключения к сети «непосредственно»;

вторая-модификация (шины постоянного тока и переменного тока в верхней части шкафа).

Основные технические данные преобразователя типа ТВ8-2000/1650Н-2 представлены в таблице 5.

Таблица 5- Основные данные преобразователя.

Наименование параметра	Величина параметра
1 Номинальный постоянный ток, А	2000
2 Номинальное постоянное напряжение, В	1650
3 Постоянный ток в режиме прегрузки из состояния предварительной нагрузки номинальным током: длительностью 50с, А длительностью 20с, А	4000 4300
4 Нагрузка на преобразователь при выходе из строя двух параллельных ветвей, А	2000

Преобразователь представляет собой комплектное устройство, состоящее из двух шкафов: в одном расположена силовая часть, в другом - система управления тиристорами типа СУТ-В4 приведена в таблице 6.



Таблица 6- Основные технические данные тиристорных преобразователей типа Т3-320 24 класса.

Наименование параметра	Величина параметра
1 Придельный ток при температуре корпуса 75?С, А	320
2 Повторяющееся напряжение, В	2400
3 Обратный ток и ток утечки при повторяющемся напряжение и температуре структуры 110?С, мА, не более	40
4 Прямое падение напряжения при амплитудном значение предельного тока,В,не более	2,3
5 Отпирающий ток управления при температуре полупроводниковой структуры 25?С на постоянном токе, мА	30-300
6 Отпирающее напряжение управления при температуре полупроводниковой структуры 25?С на постоянном токе, В	0,8-6,0

Плечё преобразователя представляет собой шесть параллельных ветвей, в каждой из которых соединены последовательно два тиристора. Всего преобразователь содержит 72 тиристора.

Конструктивно плечё состоит из двух вертикально расположенных охладителей. Охладитель содержит шесть медных радиаторов, изолированных друг от друга изоляционными втулками. Охладитель соединён между собой фторопластовыми рукавами, соединёнными с патрубками штуцерным соединением.

Защита тиристоров от внутренних коротких замыканий осуществляется быстродействующими плавкими предохранителями типа ПП57 с плавкой вставкой на 315 А, с визуальными указателями срабатывания и блок- контактами.

Для выравнивания распределения токов в параллельных ветвях плеча установлены делители тока. Каждый делитель тока представляет собой индивидуальный реактор с незамкнутым магнитным сердечником, который включается в каждую параллельную ветвь в фазу преобразователя и работает на два противоположных плеча.

Неравномерность в распределении тока преобразователя по параллельным ветвям при номинальном токе нагрузке при полном числе ветвей, и при отсутствие одной или двух ветвей в плече не более плюс минус 15 процентов.

Для выравнивания напряжения между последовательно включёнными тиристорами в установившимся режиме служит активный делитель напряжения сопротивление ПЭВ-50-24 кОм плюс минус 10 процентов, подключаемое параллельно каждому тиристору.

Неравномерность в распределении мгновенных значений напряжения по последовательно включённым тиристорам при предельно допустимом напряжение питающей сети переменного тока не превышает плюс минус 20 процентов.

Для защиты тиристоров от коммутационных перенапряжений параллельно каждому тиристору устанавливаются R-C цепи, состоящие из конденсаторов и резисторов.

Сигнализация о состоянии любого тиристора осуществляется неоновой сигнальной лампой, включенной через балластное сопротивление. Тиристор в исправном состоянии - лампочка горит, при пробое тиристора - лампочка гаснет.

Контроль температуры охлаждающей дистиллированной воды преобразователя осуществляется двумя термоконтакторами на 70?С. Сигнал о срабатывание термоконтактора передаётся в блок сигнализации БС системы управления.

Система управления тиристорами.

Регулирование возбуждения турбогенератора осуществляется изменением момента открытия тиристоров, т.е. изменение фазы импульсов управления тиристорами относительно анодного напряжения преобразователей.

Для создания управляющих импульсов применена система управления типа тиристорами типа СУТ-В4.[1]

Основные технические данные системы управления тиристорами типа СУТ-В4, которая изменяет момента открытия тиристоров, изменение фазы импульсов управления тиристорами, представлены в таблице 7.

Таблица 7- Основные технические данные системы управления тиристорами типа СУТ-В4.

Наименование параметра	Величина параметра
1 Номинальная частота питания, Гц	50
2 Допустимые отклонения частоты, Гц: длительно кратковременно до (50с)	плюс минус 3 плюс 30, минус 10
3 Номинальное напряжение питания цепей переменного тока,В	3х380
4 Допустимое отклонение напряжения питания цепей переменного тока, в процентах: длительно кратковременно до 10с	плюс10, минус20 плюс 45
5 Номинальное напряжение питания цепей постоянного тока, В	220
6 Номинальное напряжение питания цепей синхронизации при наличии фильтра,	3х380
7 Допустимая длительность коммутационных провалов в кривой напряжения питания цепей синхронизации, град. не более	40
8 Минимальное напряжение цепей синхронизации, при которой сохраняются импульсы на выходе и работоспособность СУТ, в процентах от минимального значения, не менее	5
9 Полный диапазон изменения фазы выходных импульсов, град	0 до 175
10 Диапазон возможной установки установке начального угла управления раздельно по каждому каналу, град	30-90

Система управления тиристорами имеет шесть выходов (каналов управления), на каждом из которых вырабатывается импульсное напряжение прямоугольной формы с высокочастотным заполнением, передаваемое в силовую часть на блоки устройств выходных (БУВ), соответствующего плеча, которое выпрямляя это напряжение формирует импульсы управления тиристорами. Число БУВ соответствует числу тиристоров.

Фаза переднего фронта импульса относительно момента перехода через нуль синусоиды коммутирующего плеча определяет угол управления тиристорами б и зависит от сигналов на входе системы управления.

Система управления имеет три аналоговых входа, на которые поступают сигналы от АРВ, датчика тока ротора БОР-21 и датчика тока ротора БТЛ и командные входы управления.

Сигнал от АРВ определяет режим работы преобразователя для обеспечения поддержания заданного режима системы возбуждения.

Сигнал от БОР-21 действует только при режимах форсировки по току возбуждения и, подавляя сигнал от АРВ, ограничивает ток возбуждения на заданном уровне.

Сигнал от БТЛ воздействует на мгновенное значение величины угла б максимального, сдвигая его при возрастании тока в сторону уменьшения от установленного значения для обеспечения надёжного инвертирования при больших токах ротора.

По командным входам управления проходят сигналы, релейно воздействующие на СУТ и изменяющие угол управления или режим работы СУТ. К ним относятся : «Гашение», «Развозбуждение», «Съём», «Включение ПДУ», «Больше», «Меньше», «Дб при отключение группы».

При ручном или аварийном отключении АРВ на величину угла б воздействует внутренние силы от устройства ручного дистанционного управления ПДУ, входящего в состав системы. При этом, при нормальном работе системы возбуждения с АРВ сигнал от ПДУ не влияет на величину угла б, его величина может непрерывно поддерживаться эквивалентным среднему значению сигнала от АРВ и в случае перехода с АРВ на ПДУ режим работы системы возбуждения не изменяется.

В случае снижения переменного напряжения 380В на 20 процентов или его исчезновения питание системы управления обеспечивается блоком питания инверторный БПИ, входящий в состав СУТ-ВЧ.

В пусковых режимах БПИ включается принудительно командой «Пуск БПИ» при начальном возбуждении генератора. В остальных случаях включение БПИ происходит автоматически.

Автоматический регулятор возбуждения.

Управление тиристорами преобразователей главного генератора осуществляется от автоматического регулятора возбуждения сильного действия типа АРВ-СД-21-2, который обеспечивает устойчивую работу системы возбуждения в различных режимах работы генератора и поддерживает напряжение на шинах генератора с точностью плюс минус 1 процент заданной статической характеристики.

Регулирование возбуждения осуществляется по отклонению напряжения генератора ДU, производной напряжения U?, отклонению частота генератора Дf , производной тока ротора I?_рот и производной частоты генератора f?.

Кроме того, АРВ имеет устройства, обеспечивающие:

а)дистанционное изменение уставки регулятора в пределах

плюс 10 процентов минус 20 процентов;

б) подгонку уставки напряжения генератора к напряжению

сети при точной синхронизации;

в) ограничение перегрузки обмотки ротора турбогенератора;

г) ограничение минимального возбуждения по условиям сохранения

устойчивости и недопустимости чрезмерного нагрева крайних пакетов стали статора генератора.

Автоматический регулятор возбуждения состоит из следующих узлов (блоков): операционного блока ОБ, блока компаундирования по току статора БКТ, блока напряжения БН с потенциал-регулятором, который представляет собой дифференциальный сельсин и осуществляет изменение уставки напряжения, блока частоты и защиты БЧЗ, устройства ограничения минимального возбуждения ОМВ, блока ограничения максимального тока ротора до 2*I_{рот.ном} БОР-21, блоков тока линии БТЛ-1 и БТЛ-2, ограничителя перегрузки ОП, статического преобразователя частоты для питания блоков регулятора ПЧМ, блока обратной связи БОС с делителем обратной связи ДБОС, устройства подготовки уставки напряжения при точной синхронизации ПУН. Блоки регулятора , кроме ДБОС и ПУН, размещены в двух панелях.

Напряжение питания регулятора 380 В 50 Гц подается от собственных нужд возбудителя на статические преобразователи частоты ПЧМ1, ПЧМ2, и блок обратной связи БОС. Кроме того, напряжение 380 В поступает на блок напряжения БН, где преобразуется в напряжение 24 В постоянного тока, необходимое дня питания релейной аппаратуры АРВ-ГГ.

Напряжение 3х100 В от трансформатора напряжения генератора ТН после БКТ поступает на потенциал-регулятор, с помощью которого осуществляется изменение уставки АРВ-ГГ.

После потенциал - регулятора это напряжение выпрямляется и поступает на измерительный орган отклонения напряжения, представляющий собой нелинейный стабилитронный мост, а также на дифференцирующую цепь.

Выходное напряжение нелинейного моста пропорционально отклонению напряжения от заданной уставки по каналу напряжения-ДU, а выходное напряжение дифференцирующего контура пропорционально скорости изменения напряжения - ДU?.

Напряжение от ТН поступает также на БЧЗ, состоящий из устройства измерения отклонения частоты, магнитного усилители и устройства шунтирования каналов Дf, f? при сбросах нагрузки.

Суммирование и усиление сигналов ДU, U?, Дf, f? производится в операционном блоке трехкаскадным усилителем с одним входным и двумя выходными каскадами, один из которых действует на системы управления преобразователей рабочей группы, а другой - на системы управления преобразователей форсировочной группы.

Усилитель охвачен местными жесткими обратными связями (ОСУ-1, 0СУ-2-1) и гибкой обратной связью (корректирующая цепь-КЦ). На выходах ОБ установлен фильтр.

Для улучшения динамических характеристик и линейности выходных характеристик возбудителя введена жесткая отрицательная обратная связь (ЖОС) с колец ротора через делитель (ДБОС) и блок обратной связи (БОС) на вход АРВ-ГГ.

Дня улучшения динамических характеристик системы в регуляторе АРВ-ГГ выполнена обратная связь по производной тока ротора I?_рот.

Для предотвращения развозбуждения генератора и выпадения его из синхронизма при работе ТВ с АРВ в случае повышения напряжения на статоре генератора предусмотрено ограничение минимального возбуждения с помощью блока ОМВ, уставки которого зависит от величины активной мощности. Блок воздействует на ОБ в сторону увеличения возбуждения.

Ограничение тока ротора турбогенератора при перегрузках на 7 процентов и более от номинального с выдержкой времени, зависящей от кратности перегрузки, производит ограничитель перегрузки ОП, получающий питание от блока тока линии БТЛ-2, включенного в цепи трансформаторов тока ВГ и имеющего выход, пропорциональный току ротора ТГ.

Блок ОП состоит из измерителя перегрузки, в состав которого входит функциональный преобразователь с интегрирующим магнитным усилителем и выходного узла ограничения тока ротора.

По истечении времени, допустимого по условиям нагрева ротора, ОП действует через одну из обмоток суммирующего усилителя блока ОБ на развозбуждение генератора, одновременно происходит автоматический сгон уставки АРВ-ГГ до тока ротора, равного (0,94, 0,98)*I_{рот.ном}.

При восстановлении режима работы энергосистемы происходит возврат уставки АРВ-ГГ до прежнего значения.

Мгновенное ограничение тока ротора при форсировках возбуждения на уровне 2*I_{рот.ном} осуществляется блоком БОР-21.

Напряжение от БТЛ1 (датчик тока ротора ТГ) поступает на измерительный орган БОР-21, измеряющий отклонения тока ротора от уставки. БОР-21 вступает в работу при токе, равном (1,65ч1,8)*I_{рот.ном.} (настройка нелинейного стабилитронного моста) и, воздействуя непосредственно на СУТ форсировочной группы, с определенным статизмом регулирования ограничивает ток ротора на уровне 2*I_{рот.ном}. Для обеспечения правильной работы регулятора предусмотрен ряд блокировок:

а)при отключении автомата АВН, в измерительных цепях наряжения АРВ-ГГ регулятор отключается и устанавливается режим, близкий к номинальному;

б)при отключении выключателя блока (собственного или обходного) выводится из действия канал частоты, т.к. в этих условиях он вызывает ложную форсировку;

в)при переводе с рабочего возбуждения на резервное, шунтируется канал производной тока ротора блок-контактом автомата гашения поля В4 во избежание ложной форсировки.

Система охлаждения тиристоров.

Охлаждение вентилей тиристорных преобразователей ТВ-ГГ- водяное.

Для охлаждения применяется дистиллят из системы охлаждения обмотки статора генератора, который проходит через теплообменник, где охлаждается циркулирующей в нем технической водой и поступает в преобразователи, откуда сливается в бак дистиллята статора генератора.

В системе охлаждения применен теплообменник типа ВВТ-2УЗ, основными элементами которого является система теплообменных секций.

Тепло от тиристоров отводится при непосредственном контакте охлаждающего дистиллята с медными радиаторами.

Радиаторы сгруппированы в охладители, охладители- в блоки. В охладителях - шесть радиаторов, в блоке - два охладителя.

Для автоматизации и контроля за работой системы охлаждения применена следующая аппаратура:

а) для измерения расхода охлаждающего дистиллята на подводящем трубопроводе установлена измерительная диафрагма Д, к которой подключаются два комплекта расходомеров, состоящие каждый из датчика и вторичного прибора.

В качестве датчика использованы дифманометры типа ДМ модель 23573, установленные на стенде дифманометров на отметке 6,0 м.

В качестве вторичных приборов используются показывающий прибор типа ВМД модель 4882 и показывающий самопишущий прибор типа КСД1-004, установленные на панели 2Г БЩУ.

б)для измерения температуры охлаждающего дистиллята на входе в преобразователи установлены термометры манометрические (1КТ, 2КТ, 3КТ) типа ТПП-СК, установленные на стенде у стены помещения тирнсторного возбуждения на отметке 6,0 м, со стороны шинопроводов ТГ и ВГ.

в)для контроля давления охлаждающего дистиллята установлен электроконтактный манометр 1КМ типа ЭКМ-1У; манометр размещен на стенде номер Г-3,4 у турбогенератора на отметке 10,2 м.

г)для контроля давления технической воды установлен на трубопроводе охлаждающей воды к теплообменнику тиристорных преобразователей электроконтактный манометр 2КМ типа ЭКМ-1У; манометр размещен на стенде номер Г-6 в районе насосов охлаждающего статор дистилята на отметке 0,0 м.

д)контроль температуры охлаждающего дистиллята и технической вода осуществляется с помощью ртутных термометров ТР1, ТР2, ТРЗ, ТР4, ТР5, установленных в трубопроводах системы охлаждения.



6. Характеристика элементов системы возбуждения вспомогательного генератора

6.1Выпрямительный трансформатор

Выпрямительный трансформатор типа ТСЗП-63/0,7 предназначенный для питания тиристорного преобразователя ПТВ, подключён со стороны первичного напряжения жестко, без коммутационной аппаратуры к обмотке статора вспомогательного генератора.

Основные данные трансформатора приведены в таблице 8.

Таблица 8-Технические данные трансформатора типа ТСЗП-63/0,7.

Наименование параметра	Величина параметра
1 Номинальная мощность, кВа	58
2 Номинальное напряжение первичной обмотки (линейное значение),В	835
3 Номинальный ток первичной обмотки, А	40,1
4 Номинальное напряжение вторичной обмотки, В	173
5 Номинальный ток вторичной обмотки, А	193,6
6 Напряжение короткого замыкания, проценты	5,3

6.2 Тиристорный преобразователь

Для питания обмотки возбуждения ВГ применен преобразователь типа ТЕ8-320/460 Н.[1]

Структура условного обозначения тиристорного преобразователя расшифровывается следующим образом:

Т - тиристорный;

Е - с естественным охлаждением;

восьмой - класс перегрузок;

два - количество трехфазных мостов;

320 - номинальный постоянный ток, А;

460 - номинальное постоянное напряжение, В;

Н - для непосредственного подключения к сети.

Преобразователь состоит из силовой части и системы управления. Силовая часть преобразователя состоит из двух трехфазных выпрямительных мостов, соединенных параллельно на стороне постоянного и переменного тока.

Каждый выпрямительный мост конструктивно состоит из шести блоков тиристоров. В состав блока входят два параллельно включенных тиристора, два делителя тока, цепочки R - С, предохранители и блоки устройства выходного.

Преобразователь собран на тиристорах типа ТЛ-250 десятого класса, основные технические данные которых приведены в таблице 9.

Таблица 9- Основные технические данные тиристорного преобразователя типа ТЛ-250 десятого класса

Наименование параметра	Величина параметра
1 Среднее значение номинального анодного тока при естественном воздушном охлаждении, А	62
2 Номинальное (классификационное) напряжение, В.	1000
3 Номинальное (классификационное) прямое падение напряжения, В	1,5-1,51
4 Ток управления, мА, не более	400
5 Напряжение управления, В, не более	8
6 Скорость нарастания прямого тока, А/мкс	20
7 Скорость нарастания прямого напряжения, В/мкс	100

Защита тиристора от внутренних коротких замыканий осуществляется быстродействующими предохранителями типа ПНБ 5М-380/400, номинальный ток плавкой вставки 160 А, с визуальными указателями срабатывания и блок - контактами.

Для защиты от коммутационных перенапряжений параллельно каждому тиристору установлена R - С цепочка, состоящая из элементов : резистор ПЭВ-25-18 Ом плюс минус 10 процентов, конденсатор МБГЧ-1-2А-750-0,5 плюс минус 10 процентов.

Для равномерного распределения тока между параллельно работающими тиристорами одного плеча применены индуктивные магнитосвязанные делители тока по схеме " замкнутая цепочка ". Разброс тока по параллельным тиристорам не превышает плюс минус 15 процентов от средней величины тока в ветви.

6.3 Система управления тиристорами

Регулирование возбуждения вспомогательного генератора осуществляется изменением фазы импульсов управления тиристоров относительно анодного напряжения преобразователей. Для создания управляющих импульсов применена система управления типа СУТ-ВЧ.

Автоматический регулятор возбуждения.

Управление работой тиристорного возбудителя вспомогательного генератора осуществляется автоматическим регулятором возбуждения пропорционального действия типа АРВ-ВГ-0-У4, обеспечивающим заданный уровень напряжения на статоре вспомогательного генератора с точностью плюс минус 2 процента от заданной статической характеристики.

Регулирование возбуждения осуществляется по отклонению напряжения статора вспомогательного генератора ДU и по производной напряжения U?.

Диапазон изменения уставки напряжения равен плюс минус 10 процентов от номинального значения.

Уставка изменяется только вручную при помощи рукоятки потенциал регулятора, находящейся на лицевой панели АРВ-ГГ.

Автоматический регулятор возбуждения состоит из двух блоков измерительного БН и блока питания, в качестве которого используется статический преобразователь частоты ПЧМ, размещенных в одной панели.

Питание регулятора осуществляется от собственных нужд возбудителя. Блок ПЧМ преобразует напряжение 380 В 50 Гц в напряжение 110 В 450 Гц, питающее магнитные усилители блока БН.

Напряжение 3 х 100 В 50 Гц от трансформатора ТНВ поступает на потенциал-регулятор блока БН, выпрямляется, сглаживается фильтром и подается на нелинейный стабилитрониый мост, который формирует сигнал ДU, пропорциональный изменению напряжения статора вспомогательного генератора относительно уставки регулятора, а также на дифференцирующую цепь.

Суммирование и усиление сигналов производится двухкаскадным усилителем, имеющим входной У-1 и выходной У-2 каскады. Выходной каскад усилителя действует на системы управления преобразователями ПТВ1 и ПТВ2. На выходе БН стоит фильтр.

Усилитель охвачен жесткими обратными связями (0СУ-1, 0СУ-2-1) и гибкой обратной связью (корректирующая цепь КЦ).

Для улучшения динамических характеристик, линейности выходных характеристик ТВ-ВГ введена жесткая отрицательная обратная связь (ЖОС). Для стабилизации в статических и переходных режимах работы ТВ-ВГ введена гибкая отрицательная связь (ГОС) с колец ротора ВГ.



7. Автоматический регулятор возбуждения

Автоматический регулятор возбуждения (АРВ) является сложной многофункциональной системой, решающей довольно разнородные задачи.

Среди выполняемых АРВ функций можно выделить технологические (начальное возбуждение при пуске, точная синхронизация и самосинхронизация, разгрузка по реактивной мощности и т. д.), защитные (ограничение токов ротора и статора в зависимости от теплового состояния машины, ограничение напряжения при обрыве линии электропередачи, уменьшение напряжения при сильном снижении частоты и т. д.) и системные функции (поддержание напряжения в точке регулирования с заданными точностью и статизмом, обеспечение устойчивости регулирования в заданных режимах работы генератора, демпфирование малых колебаний ротора и больших послеаварийных качаний, обеспечение динамической устойчивости путем форсирования возбуждения при коротких замыканиях и сильных возмущениях в энергосистеме).

Автоматический регулятор возбуждения предназначен для возбуждения мощных синхронных генераторов.

Способ регулирования напряжения синхронного генератора, состоящий в том, что измеряют напряжение синхронного генератора, напряжение его обмотки возбуждения и подают на возбуждение напряжение, величину которого определяют в зависимости от измеренных величин, причём форсируют (дискретно) величину амплитуды напряжения синхронного генератора на каждом полупериоде так, что величина и знак напряжения, подаваемого на обмотку возбуждения, определяется по формуле:

U_f (n) = [(U_nom - U(n)) - (1 -)(U_nom - U(n - 1))+(1 -)U_f (n -2)],



где U_f (n), U_f (n-2) - напряжение обмотки возбуждения в текущий n и (n - 2) интервалы дискретности;

- заданный статизм внешней характеристики синхронного генератора;

K- коэффициент передачи синхронного генератора (константа);

U_nom - заданное напряжение синхронного генератора;

U(n),U(n-1)-абсолютное значение амплитуд напряжения синхронного генератора в текущий, n и (n - 1) интервалы дискретности.

Существенным недостатком данного способа является невысокая точность поддержания постоянства напряжения синхронного генератора в статических и динамических режимах в связи с тем, что величина коэффициента усиления в контуре регулирования ограничена условиями устойчивости системы возбуждения.

Кроме того, способ автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора, при котором измеряют напряжение синхронного генератора и текущие значения активной и реактивной составляющих тока синхронного генератора, ток в обмотке возбуждения и отклонение частоты напряжения генератора от заданного значения и подают на обмотку возбуждения напряжение, величину которого определяют в зависимости от измеренных величин согласно соотношениям:

U _f = U _fнно - K_U ДU - K_U' + F() + F(), (1.2)

где U _fнно - напряжение обмотки возбуждения в номинальном режиме;

ДU, - отклонение напряжения синхронного генератора и его производная;

F(…)- линейная функция с конечным набором коэффициентов аппроксимации (три набора), изменяющихся от режима работы;

- отклонение частоты напряжения синхронного генератора и её производная.

Существенным недостатком данного способа является то, что функция F(…) является линейной, что не позволяет получить высокого качества регулирования напряжения. Кроме этого, при изменении в широком диапазоне тока нагрузки синхронного генератора снижается устойчивость системы регулирования и, как следствие, уменьшается надёжность энергообеспечения.

Устройство для управления синхронным генератором, содержащее блоки измерения частоты, напряжения, тока ротора генератора, дифференциаторы в каналах управления напряжением, частотой и током ротора генератора, орган изменения интенсивности воздействия по напряжению в области низких частот, суммирующе-формирующие блок, усилитель мощности и возбудитель с системой управления. В указанном устройстве имеются связи, соединяющие блоки измерения с дифференциаторами и органами изменения интенсивности воздействия, которые своими выходами включены на вход суммирующе-формирующего блока, выход которого через усилитель мощности связан со входом системы управлен...