Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

6.7 и 6.5 – датчики напряжений ротора и статора.

Ключи К1 и К2 могут находиться в одном из двух положений — левом или правом. Возбудитель 2 может питаться либо от понижающего трансформатора 5, либо от вспомогательной машины 4, хотя в отдельных случаях для повышения надежности асинхронизированной синхронной машины возможно питание возбудителя от двух независимых источников.

Если на регулятор 5 поступают сигналы от датчика 6.1 (ключ К2 в правом положении), то выходная частота сигналов регулятора является функцией частоты вращения ротора и машина приобретает асинхронные свойства в отношении устойчивости; если же на регулятор поступают сигналы от задатчика 6.2, то выходная частота сигналов регулятора не зависит от частоты вращения ротора, а машина приобретает синхронные свойства в отношении устойчивости.

В качестве электрической машины, входящей в состав асинхронизированной синхронной машины, как следует из рассмотренного, может использоваться машина двойного питания (асинхронная машина с фазным ротором) как специально спроектированная, так и серийного изготовления. В первом случае удается получить систему с лучшими технико-экономическими показателями, так как машина проектируется с учетом свойств всех остальных элементов данного электромеханического комплекса. Во втором случае потребуются некоторые небольшие изменения – усиление бандажа ротора для работы со сверхсинхронной скоростью, иногда вывод шести контактных колец и др.

Современная система возбуждения асинхронизированной машины состоит из управляемых тиристорных преобразователей частоты. Из большого числа таких преобразователей – инверторов тока и напряжения, непосредственных преобразователей частоты с естественной коммутацией (НПЧЕ) – наиболее пригодными для асинхронизированных синхронных машин являются НПЧЕ с синусоидальной формой выходного тока [6].

1.3 Опыт применения и преимущества перехода к АСГ

Асинхронизированные генераторы могут применяться [5]:

- В качестве генераторов, обладающих способностью работать при любых значениях угла, что особенно важно при использовании их в режимах синхронного компенсатора;

- в гидроэнергетике применение асинхронизированных гидрогенераторов связано, как правило, с их установкой на гидроаккумулирующих электростанциях в качестве средств для повышения КПД и гибкости управления станцией. Осуществляя питание переменным током, мы можем регулировать частоту вращения вала ротора и тем самым увеличивать КПД;

- АСГ могут быть важным звеном в сети для компенсации реактивной мощности линии, а также при внедрении систем силовой электроники;

- использование АСГ для ветростанций, ввиду больших колебаний параметров источника энергии;

- в качестве двигателей, например, привода для воздуходувки доменной печи. Асинхронизированный синхронный двигатель может работать также при резко переменной нагрузке как привод главного преобразовательного агрегата прокатных станов. Значение cos таких двигателей при глубоких изменениях скорости может поддерживаться достаточно высоким, а в отдельных случаях может быть и опережающим;

- для энергоснабжения многомоторных самолетов. При этом несколько машин могут работать параллельно с одной синхронной частотой при различных скоростях вращения их роторов;

- вставки переменного тока на базе таких генераторов позволяют связать системы с разной частотой, препятствуют распространению аварий по системе.

Асинхронизированные генераторы также применимы для малых и микро-ГЭС. Агрегаты малых и микроГЭС снаб­женные АСГ поднимают выработку электроэнергии при изменяющихся в достаточно больших пределах напорах. Кроме того, появляется возможность ли­бо резко упростить, либо даже отказаться от ус­тановки балластной нагрузки, ибо (если это по­зволяет механическая прочность) агрегат может изменять частоту вращения в достаточно широких пределах (до 50 % синхронной) при сбросах нагрузки, отключениях от сети с местной нагрузкой, сохраняя постоянной частоту и величину генерируемой ЭДС. Следует отметить, что удорожание и ус­ложнение АСГ, по сравнению с синхронными и асинхронными генераторами, может быть причиной технико-экономической нецелесо­образности их применения для некоторых мини- и микроГЭС.

Целесообразна установка асинхронизированных генераторов в ветроэлектрических установках (ВЭУ), так как это позволяет:

- работать с переменной частотой вращения в пределах 30 % синхронной, что способствует увеличению выработки электроэнергии ВЭУ примерно на 15 – 25 % (для Калмыцкой ВЭС, в частности это значение 22 %);

- уменьшить толчки и колебания мощности в сети, вызванные непостоянством параметров ветра;

- значительно упростить гидравлическую сис­тему регулирования лопастей ветродвигателя, сде­лать ее достаточно медленно действующей, воз­ложив на АСГ все «быстрое» регулирование мощ­ности: снизить уровень механических воздействий на элементы конструкции ВЭУ, что в конечном итоге снижает стоимость ВЭУ в целом;

- обеспечить управляемый пуск ВЭУ от сети (переводя генератор в режим асинхронного двигателя с резистором в роторной цепи). При этом ВЭУ может работать как параллельно с сетью, так и автономно, сохраняя все поло­жительные свойства систем генерирования, со­держащих асинхронизированные генераторы [7].

Положительный эффект от применения АСГ:

- увеличение пределов потребления реактивной мощности (режим потребления реактивной мощности для синхронных генераторов ограничен до 40 %, так как способствует нагреву, износу и последующему разрушению стали торцевых зон машины, а также снижению статической и динамической устойчивости);

- возможность работы при потере возбуждения;

- разгрузка СГ при параллельной установке с АСГ на электростанции, что способствует увеличению КПД электростанции за счет оптимизации загрузки по реактивной мощности;

- получение стабильных значения и частоты генерируемого напряжения при работе с нестабильным источником механической энергии и электрической нагрузкой;

- быстродействие регулирования напряжения, что способствует поддержанию устойчивости параллельно работающих генераторов.

- повышение статической и динамичекой устойчивости (за счет наличия в системе возбуждения двух комплектов реверсивных возбудителей, можно изменять величину и направление тока в каждой из обмоток возбуждения. Изменение соотношения токов в роторных обмотках позволяет повернуть ЭДС машины на угол до 90°, что позволяет увеличить площадку торможения и, тем самым, повысить статическую и динамическую устойчивость генератора).

- у АСГ снимается ограничение последнего режима по условиям устойчивости, что характерно для обычных синхронных генераторов и работа в этом режиме ограничивается лишь нагревом обмоток и торцевых зон статора. У современных турбогенераторов соответствующими конструктивными мерами и совершенствованием систем охлаждения последние ограничения могут быть сняты, причем не только у АСГ, но и у обычных синхронных генераторов. Однако у синхронных генераторов сохраняется довольно сильное ограничение по устойчивости [6, 7, 8].

- возможность работы при отказе системы возбуждения;

- работая в режиме потребления реактивной мощности позволяет разгрузить работающие в паре синхронные генераторы, тем самым увеличив срок их службы.

Таблица 1.1 – Перечень асинхронизированных генераторов введенных в эксплуатацию на территории России и Украины в период с 1985 г.

Первый в мировой практике АСГ мощностью 200 МВт был выпущен на НПО «Электротяжмаш» и в 1985 г. установлен на Бурштынской ГРЭС (Украина). На основе результатов испытаний и опыта освоения в эксплуатации этого турбогенератора разработан и изготовлен первый серийный образец аналогичного турбогенератора серийного исполнения типа АСТГ-200-2УЗ, который с 1991 г. работает на той же ГРЭС.

Туфбогенератор АСТГ- 200 создан на базе серийного синхронного турбогенератора типа ТГВ-200М той же номи­нальной мощности. Статор турбогенератора АСТГ-200 аналогичен статору машины ТГВ-200. Внесены небольшие изменения в конструкцию торцевых зон для сня­тия ограничений по их нагреву при потреблении реактивной мощности, за счет оптималь­ным соотношения длин сердечника статора, бочки ротора и зазора между статором и ротором, выполнением радиальных просечек под днем пазов концевых пакетов сердечника, установкой медных экранов под фланцами, выполнением последних из немагнитной стали с большим удельным сопротивлением.

На роторе размещено несколько одинаковых обмоток возбуждения, присоединенных к своей паре контактных колец. Каждый из двух тиристорных реверсивных возбудителей, состоящий из двух секций, присоединен к одной обмотке возбуждения. Для улучшения условий работы генератора в асинхронном режиме без возбуж­дения, на роторе концевые пазовые клинья вы­полнены из бронзы специального профиля, ко­торые в сочетании с другими деталями из этого же материала образуют в торцевых зонах пояса, имеющие высокую электропроводность в танген­циальном направлении.

Охлаждение турбогенератора смешанное: обмотка статора, включая соединительные шины и выводы, – водой, остальное – водородом. Дли­тельно допустимое скольжение по условиям нагре­ва массива бочки ротора и составляет плюс или минус 0,2 % [7].

В таблице 1.2 приведены основные данные турбогенераторов синхронного ТГВ – 200М и асинхронизированного АСТГ – 200.

Таблица 1.2 – Основные параметры синхронного ТГВ – 200М и асинхронизированного АСТГ – 200 генераторов

Окончание таблицы 1.2

Необходимость установки асинхронизированного генератора на Бурштынской ГРЭС была обусловлена особенностями режима работы энергосистемы.

Практически с начала ввода ГРЭС в работу в 1985 г., на шинах 330 кВ наблюдался избыток реактивной мощности. Синхронные генераторы приходилось переводить в режим потребления реактивной мощности (10-40 МВА). Величины потребляемой реактивной мощности превышали допустимые по условиям нагрева торцевых зон стали статора и устойчивости.

В условиях частых пусков, циклических изменений нагрузки и высоких значений имели место повреждения крайних пакетов сердечника статора турбогенераторов и обмотки. Проведенные мероприятия по улучшению вентиляции пакетов стали статора, их прессовки, позволяли понизить общий уровень повреждаемости, однако полного устранения повреждений добиться не удалось.

Установка турбогенераторов типа АСТГ-200 на блоках № 10 (1985 г.) и № 9 (1991 г.) позволила в значительной степени снять проблему избытка реактивной мощности. Асинхронизированные генераторы в ночное время, выходные дни работали в высоких пределах потребления реактивной мощности (90 – 150 МВА). Параллельно работающие синхронные генераторы станции работали в режимах выдачи реактивной мощности. Данное мероприятие решило проблему с повреждениями крайних пакетов стали статора.

Характеристики

Список файлов ВКР