Тиристорные системы возбуждения СГ
УДК 621.313.126
ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ АО "СИЛОВЫЕ МАШИНЫ"
Н.М. Шайтор1, К.К. Санников2.
,2 ФГАУ ВО «Севастопольский государственный университет», Университетская-33,
г. Севастополь, 299053, Россия.
1shaytor1950@mail.ru , 2sannikov 26 rus @ gmail . com
Статья поступила 02.04.2021 г.
Аннотация
Проведен обзор основных отечественных систем возбуждения, производимых компанией АО "Силовые Машины". Дан анализ областей применения тиристорных систем возбуждения, рассмотрены их достоинства и недостатки. Определены преимущества компании АО "Силовые Машины", осуществляющей комплексное проектирование, монтаж, обслуживание и модернизацию своей продукции, рассмотрены перспективы применения и развития систем возбуждения в современных установках электрической генерации.
Ключевые слова: системы возбуждения синхронных генераторов, системы независимого возбуждения, системы тиристорные самовозбуждения; системы бесщеточные диодные.
OVERVIEW OF MODERN DOMESTIC EXCITATION SYSTEMS JSC "POWER MACHINES"
|
|
|
N.M. Shaytor1, K.K. Sannikov2.
1,2 «Sevastopol State University», 33 Universitetskaya st.,
Sevastopol, 299053, Russia.
1shaytor1950@mail.ru , 2sannikov26rus@gmail.com
Received 02.04.2021 у.
Annotation
A review of the main domestic excitation systems produced by «Power Machines» is carried out. The analysis of the fields of application of thyristor excitation systems is given, their advantages and disadvantages are considered. The advantages of the company «Power Machines», which carries out integrated design, installation, maintenance and modernization of its products, are determined, the prospects for the application and development of excitation systems in modern electric generation plants are considered.
Keywords : synchronous generator excitation systems, independent excitation systems, thyristor self-excitation systems; brushless diode systems.
Введение
Большая часть электроэнергии, необходимая для жизнедеятельности человечества, вырабатывается синхронными генераторами (СГ). Генераторы этого типа используются на тепловых и атомных электростанциях, на гидроэлектростанциях и в ветроэлектрических установках. В энергетике мощность синхронных машин достигает 1500 МВт (турбогенераторы в двухполюсном исполнении) и 2000 МВт (турбогенераторы в четырехполюсном исполнении). В автономных электроэнергетических установках используются синхронные генераторы меньшей мощности. Неотъемлемым атрибутом СГ являются системы их возбуждения (СВ).
|
|
|
АО «Силовые машины» – крупнейшая энергомашиностроительная компания России, имеющая международный опыт и компетенцию в области проектирования, изготовления и комплектной поставки оборудования для тепловых и атомных электростанций, а так же для различных отраслей промышленности, транспортной и судовой энергетики.
Компания АО «Силовые машины» создает эффективные комплексные проекты для мировой энергетики, опираясь на полуторавековой опыт производственных активов компании и применяя новейшие достижения науки и техники.
Оборудование, изготовленное и поставленное предприятиями компании, работает в 57 странах мира и в настоящее время насчитывает более 300 000 МВт установленной мощности
Современные системы возбуждения СГ
Возбуждение электрической машины можно определить, как создание в ней основного магнитного потока и его регулирование с целью поддержания заданного напряжения при изменении нагрузки.
|
|
|
В течение длительного исторического времени использовались СВ амплитудно-фазового компаундирования, работающие на принципах электромагнитного сложения сигналов управления и содержащие массивные стальные сердечники с электрическими обмотками. Однако с развитием электронной промышленности для возбуждения СГ начали широко применять изделия силовой электроники, которые вытеснили электромагнитные СВ.
Мощные тиристоры используются в системах силовой электроники на многих предприятиях, в том числе в СВ производства АО «Силовые машины». Возбудители этой фирмы успешно эксплуатируются на 140 крупных электростанциях мира.
Транзисторные СВ для СГ пока не имеют широкого распространения. Одна из причин заключается в том, что модули IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) выпускаются на меньшие напряжения и токи (параметры наиболее мощных модулей – 6500 В, 600 А) [6]. Однако есть примеры развития этого направления техники. Имеются указания на транзисторные системы независимого возбуждения СГ в каталоге изделий фирмы Siemens [3], в книге Boldea [4].
Транзисторные СВ применяются для управления асинхронизированными машинами в ветро энергетических установках, в гидроаккумулирующих электростанциях. Исследуются перспективы применения транзисторных СВ для СГ традиционного исполнения.
|
|
|
В зависимости от мощности электростанции и других условий системы возбуждения СГ в соответствии с ГОСТ 21558-2000 [5] могут быть различных типов.
Компания АО «Силовые Машины» изготавливает следующие типы систем возбуждения: системы тиристорные самовозбуждения (СТС); системы тиристорные независимые (СТН); системы диодные независимые (СДН); системы бесщеточные диодные (СБД) [1].
Целью исследования является обзор основных отечественных систем возбуждения, анализ их достоинств и недостатков, а так же перспектив их применения и развития в современных установках электрической генерации.
Тиристорные системы возбуждения СГ
Системы независимого возбуждения (СТН).
Если на электростанции создана надежная сеть собственных нужд, имеющая основное и резервное питание, то возбуждение СГ можно осуществлять от этой сети.
Для примера на рисунке 1. изображена тиристорная независимая система возбуждения (СТН), которая поставляется АО «Силовые машины».
СТН предназначены для питания обмоток возбуждения крупных турбо- и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током. В отличие от других систем самовозбуждения, в СТН тиристорный выпрямитель главного генератора получает питание от независимого источника напряжения переменного тока промышленной частоты – вспомогательного синхронного генератора (GE), вращающегося на одном валу с главным генератором. При этом вспомогательный генератор возбуждается по схеме самовозбуждения.
СТН обладает высоким быстродействием, обеспечивает быстрое снятие возбуждения. Другое достоинство СТН – независимость возбуждения от длительности и удаленности коротких замыканий в энергосистеме. К недостаткам СГ с СТН можно отнести наличие щеток.
Рис 1. Система тиристорная независимая СТН
На рисунке 1 изображены: AVR – автоматический регулятор возбуждения; AVR - GE – автоматический регулятор возбуждения вспомогательного генератора; G – генератор; GE – вспомогательный генератор; KM – контактор начального возбуждения; QE – автомат гашения поля; FV – тиристорный разрядник; UE – устройство начального возбуждения; ТЕ – выпрямительный трансформатор; TV-GE – измерительный трансформатор напряжения вспомогательного генератора; TA, TV – измерительные трансформаторы тока и напряжения генератора.
Параметры СТН не зависят от процессов, протекающих в энергосистеме. Благодаря своей конструкции СТН обеспечивает:
− независимость возбуждения от длительности и удаленности коротких замыканий и других возмущений в энергосистеме;
− высокую скорость нарастания напряжения возбуждения;
− быстрое снятие возбуждения за счет изменения полярности напряжения возбуждения.
Системы самовозбуждения СГ
Системы тиристорные самовозбуждения (СТС).
Ко многим системам генерации электроэнергии предъявляется требование к обеспечению их автономной работы. Независимость СГ от других устройств электроснабжения обеспечивается при реализации в системах структур самовозбуждения. СГ со статическими системами самовозбуждения поставляются многими известными фирмами.
В качестве примера рассматривается системы тиристорные самовозбуждения. На рис. 2 представлена схема тиристорной системы самовозбуждения типа СТС для мощных турбо- и гидрогенераторов АО «Силовые машины».
СТС предназначены для питания обмоток возбуждения турбо- и гидрогенераторов выпрямленным регулируемым током. Питание тиристорного выпрямителя осуществляется через трансформатор (ТE), подключенный к главным выводам генератора. Для запуска генератора предусмотрена цепь начального возбуждения (UE), которая автоматически формирует кратковременный импульс напряжения на обмотке ротора, до появления ЭДС обмотки статора генератора, достаточной для поддержания устойчивой работы тиристорного преобразователя в цепи самовозбуждения.
На этом же рисунке представлена фотография ПГУ-450, на которой установлены турбогенераторы ТФГ- 160 с возбудителями типа СТС.
Рис 2. Система самовозбуждения СТС генератора ТФГ - 160 с оборудованием ПГУ-450
На рисунке 2 изображены: AVR – автоматический регулятор возбуждения; G – генератор; KM – контактор начального возбуждения; QE – автомат гашения поля; FV – тиристорный разрядник; UE – устройство начального возбуждения; ТЕ – выпрямительный трансформатор; TA, TV – измерительные трансформаторы тока и напряжения генератора.
Питание цепей начального возбуждения осуществляется как от стационарной аккумуляторной батареи, так и от источника переменного тока собственных нужд электростанции. Защита ротора от перенапряжений выполняется на основе быстродействующих тиристорных разрядников (FV).
Интенсивное гашение поля генераторов в нормальных условиях эксплуатации достигается за счет перевода тиристорного преобразователя в инверторный режим изменением полярности напряжения возбуждения. Экстренное снятие возбуждения в аварийных режимах обеспечивается автоматом гашения поля (QE) – электрическим аппаратом специальной конструкции, который при срабатывании производит оптимальное гашение поля генератора, заключающееся в минимизации времени гашения поля при соблюдении предельно допустимой по условиям электрической прочности изоляции величине напряжения на обмотке возбуждения.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 314; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!