Отчет о преддипломной практике

где r_в — коэффициент, значение которого зависит от конкретных параметров схемы.

Если к. з. произошло  на шинах станции, то в первый момент кратность форсировки по напряжению ротора при трехфазном к. з. равна  приблизительно 1, а при двухфазном к. з. на землю — около 1,3. В дальнейшем величина напряжения возбуждения снижается до нуля. Если станция имеет сильные связи с системой, то при двухфазном к. з. на землю на шинах станции напряжение возбуждения уменьшается до определенной величины, зависящей от характера связи с системой. Это же происходит и при трехфазных к. з., отделенных от шин станции некоторым участком линии.

Поскольку снижение величины напряжения возбуждения при близких трехфазных и двухфазных к. з. на землю — существенный недостаток системы параллельного самовозбуждения *, на турбогенераторах ТГВ-200 применили  систему  смешанного  самовозбуждения   (см. рис.21).

В системе смешанного самовозбуждения значения подаваемого  на выпрямитель и выпрямленного  напряжений зависят не только от напряжения, но и от тока генератора. При полном открытии выпрямителя в симметричном режиме

где r — коэффициент пропорциональности; r_т — коэффициент трансформации ВТ; х_м — сопротивление взаимоиндукции ПТ; I_г._а, I г.р — активная и реактивная составляющие тока генератора; U_r — напряжение генератора.

Поскольку уменьшение напряжения генератора при к. з. сопровождается увеличением тока, то, как видно  из приведенного выражения, можно выбрать  трансформатор с таким значением х_м, которое обеспечит необходимое значение Ud при любых к. з. В этом случае система смешанного самовозбуждения практически эквивалентна системе независимого самовозбуждения.

В соответствии с ГОСТ 533-68 система самовозбуждения турбогенератора должна обеспечивать скорость нарастания напряжения ротора в процессе форсировки не менее 2 ед.возб/сек (ед. возб. — единица возбуждения, равная номинальному значению напряжения ротора). Система ионного самовозбуждения турбогенератора ТГВ-200 обеспечивает скорость нарастания напряжения в процессе форсировки с максимально возможной кратностью (2,6), равную примерно 30—50 ед. возб/сек.

Установка ионного возбуждения  — это ртутнопреобразовательное (выпрямительное) устройство, состоящее, из следующих основных частей.

Преобразовательный (выпрямительный) трансформатор ВТ. Схема соединения ВТ — «звезда — две обратные звезды с уравнительным реактором». По этой схеме две трехфазные вторичные обмотки, соединенные звездой и имеющие взаимно обратные полярности, соединяются нейтральными точками через уравнительный реактор УР. Средняя точка реактора является отрицательным полюсом возбуждения. Каждая вторичная обмотка имеет шесть  выводов:   при  конечных   (высоковольтных)   и   при промежуточных (низковольтных).

В системе смешанного самовозбуждения наряду с выпрямительным трансформатором применен последовательный трансформатор ПТ, первичная обмотка которого включена последовательно в цепь статора, а вторичная—последовательно в цепь высоковольтного вывода вторичной обмотки ВТ.

Ртутный преобразователь (выпрямитель) РВ содержит ртутные вентили рабочей РВ_Р и форсировочной РВ_ф групп с их устройствами зажигания и возбуждения ЗВ_Р и ЗВ_ф, сеточного управления ССУ_ф и ССУф, трансформатором собственных нужд ТСН и системой водяного охлаждения.

В схеме применен двухсрупповой выпрямитель. Группа вентилей PB_V питается от низковольтных выводов вторичной обмотки ВТ и называется низковольтной или рабочей, вторая группа РВф подключена к высоковольтным выводам вторичной обмотки ВТ и называется высоковольтной или форсировочной. В системе смешанного самовозбуждении вентили форсировочной группы питаются напряжением, представляющим геометрическую сумму напряжений вторичных обмоток ВТ и ПТ.

В нормальных режимах  форсировочная группа сильно «зарегулирована» и величина ее тока составляет около 30% общего тока возбуждения. В режиме форсировки возбуждения вентили форсировочной группы открываются полностью. При этом величина напряжения возбуждения значительно возрастает, и весь ток ротора переходит па форсировочпую группу, а вентили рабочей группы запираются повышенным встречным напряжением. Нагрузка вентилей форсировочной группы (хотя бы небольшая) требуется для поддержания необходимых плотности и температуры паров ртути, т. е. для нормальной работы вентилей в режиме форсировки.

В выпрямительной установке применены ртутные вентили экситронного типа, т. е. вентили, имеющие постоянно горящую дугу возбуждения, которая создается в начальный период работы устройствами зажигания. Питание устройств зажигания и возбуждения вентилей рабочей группы ЗВ_Р осуществляется от трансформатора собственных нужд ТСН, подключенного к низковольтным выводам ВТ, а устройств возбуждения и зажигания вентилей форсировочной группы ЗВф — от специального стабилизатора напряжения СН, подключенного к щиту собственных нужд 380 в блока и необходимого для сохранения работоспособности вентилей форсировочиой группы при глубоких снижениях напряжения генератора.

В системе смешанного самовозбуждения на анодах вентилей форсировочной группы напряжение достаточно стабильно, поэтому необходимости в СН нет. Питание ЗВф осуществляется от индивидуального трансформатора собственных нужд ТСНф, который подключен к анодам вентилей. Питание ЗВ_Р осуществляется от щита собственных нужд блока, что необходимо для начального возбуждения генератора.

Система сеточного управления вентилями ССУ_Р и предназначена для формирования положительных сеточных импульсов заданной формы в необходимый момент времени, который изменяется в зависимости от величины сигнала управления со стороны автоматического регулятора возбуждения (АРВ). Питающее напряжение ССУ должно быть синфазным с анодным напряжением, поэтому питание осуществляется от ТСН.

Полупроводниковые ССУ. применяемые в системе смешанного самовозбуждения, требуют синфазного питания только для входных синхронизирующих цепей, что используется при построении схемы питания ССУ рабочей группы. От ТСНр питаются только синхронизирующие цепи С/(ССУ_Р, прочие цепи которой для обеспечения начального возбуждения генератора питаются от щита собственных нужд блока совместно с ЗВ_Р. Поскольку форма анодного напряжения искажена процессами коммутации вентилей, то для улучшения формы напряжения ССУ, ТСНр и ТСНф на входе снабжены двумя первичными обмотками.

Для формовки ртутных  вентилей при остановленном турбогенераторе в схеме предусмотрен переключатель питания собственных нужд Я/7, при помощи которого может быть подано напряжение со щита собственных нужд блока к вентилям.

Ртутные вентили имеют  водяное охлаждение. Вода циркулирует  внутри металлической рубашки, охватывающей корпус вентиля. Поскольку корпус находится под напряжением катода, то для охлаждения вентилей применяется очищенная вода, имеющая высокое электрическое сопротивление. В данном случае используется конденсат турбины, циркулирующий по замкнутому контуру и охлаждаемый в теплообменнике технической водой.

Быстродействующие анодные  выключатели обратного тока ВА_Р и ВА_ф предназначены для защиты установки при возникновении обратного зажигания ртутного вентиля. Обе группы вентилей имеют по шестиполюсному выключателю, каждый полюс которого является самостоятельным автоматом и включается в анодную цепь вентиля. Поляризация автомата позволяет отключать только тот вентиль, где произошло обратное зажигание.

Кроме анодных выключателей для защиты при обратных зажиганиях дополнительно применяется быстродействующая сеточная защита, ликвидирующая аварийный ток блокированием управляющих сеточных импульсов.

Вентильные разрядники РЗТ защищают установку от чрезмерных перенапряжений при обрыве дуги в вентиле.

Линейный автомат (автомат  ввода) АВ\ оборудован дистанционным приводом, который подключает и отключает установку при переводе генератора с резервного (машинного) возбуждения на рабочее (ионное) и наоборот. В цепи резервного возбуждения предусмотрен автомат ЛВ₂.

Кроме перечисленных  основных узлов, из которых состоит любой ртутный преобразователь, возбудительная установка содержит следующие дополнительные элементы.

Автоматический  регулятор возбуждения АР В. Быстродействие выпрямительной установки позволило использовать АРВ сильного действия, т. е. регулятор, осуществляющий быстрое и интенсивное регулирование возбуждения. Он характеризуется высоким значением коэффициента усиления, малой инерционностью и применением специального закона регулирования, где использованы производные режимных параметров генератора.

Устройство  начального возбуждения генератора состоит из контакта К, добавочного сопротивления R_д и реле обратного тока РОТ. Это устройство обеспечивает начальное возбуждение генератора от аккумуляторной батареи, поскольку остаточного напряжения генератора недостаточно для начала работы системы самовозбуждения. Кроме того, к системе возбуждения относятся элементы, непосредственно подключаемые к обмотке возбуждения генератора и используемые также при его работе с резервным возбудителем: автомат гашения поля Л/77, шунтирующее сопротивление R_ш с контактором КШ, разрядник защиты обмотки ротора от перенапряжений РЗР и реле PC, сигнализирующее о срабатывании разрядника.

Бесщеточная система  возбуждения турбогенераторов отличается от всех применяющихся систем отсутствием скользящих контактов в токовой цепи возбуждения. При этом повышается надежность системы и упрощается ее обслуживание.

Оказалось, что для  турбогенераторов мощностью 200 Мет и выше традиционный коллекторный возбудитель на валу практически невозможно выполнить. Система контактных колец ротора турбогенератора при использовании в настоящее время других систем возбуждения (ионной, высокочастотной) становится достаточно нагруженным узлом. В результате снижается надежность эксплуатации. Одно из радикальных средств решения задачи возбуждения мощных турбогенераторов — бесщеточная система возбуждения, при которой полностью исключаются коллектор и контактные кольца со щетками, а с ними и ограничения по коммутации, величине тока возбуждения и скорости вращения.

В бесщеточной системе  возбуждения в качестве возбудителя используется быстроходный обращенный (индуктор неподвижен, а якорь вращается) генератор переменного тока повышенной частоты, непосредственно сочлененный с валом турбогенератора. Через установленный на валу возбудителя блок выпрямителей якорь возбудителя питает непосредственно обмотку ротора турбогенератора.

Из известных зарубежных конструкций в качестве бесщеточных возбудителей применяются обращенные трехфазные генераторы.

Рассматриваемый ниже вариант  бесщеточного возбудителя характеризуется такими особенностями: выпрямительный генератор имеет одну многофазную (12-фазную) обмотку якоря; кривая э. д. с. холостого хода в фазе имеет форму трапеции вследствие явнополюсной конструкции индуктора и равномерного воздушного зазора под полюсом. Трапецеидальность формы кривой э. Д. с. при нагрузке обеспечивается применением распредсленной компенсационной обмотки, укладываемой в пазы, выштампованные в полюсных башмаках. Использование многофазной обмотки на якоре обеспечивает одновременную работу более половины всех фаз и вентилей. Поскольку этот возбудитель является прообразом будущих более мощных возбудителей, его радиальные габариты специально завышены. Возбудитель выделен в самостоятельный агрегат на собственных подшипниках. На нем установлены устройства для бесконтактного измерения тока, напряжения и сопротивления изоляции ротора турбогенератора.

Агрегат бесщеточного возбуждения  состоит из следующих основных элементов в сборе на общей фундаментальной раме: индуктора с двумя обмотками (возбуждения и компенсационной); ротора с якорем на валу, имеющим 12-фазную обмотку, и двумя блоками, на одном из которых установлены выпрямители, а на другом — предохранители и сопротивления (делители напряжения); шумопоглощающего кожуха со встроенными в нем четырьмя секциями воздухоохладителя; общей фундаментальной рамы с двумя подшипниками. Возбуждение бесщеточного возбудителя осуществляется от индукторного генератора типа ГИТ-50/400, соединенного с валом возбудителя через эластичную муфту.

Ток, поступающий от возбудителя  в ротор турбогенератора, измеряется индукционным датчиком тока типа ИДТ-200, ротором которого служит муфта механического и электрического соединения валов. Напряжение и сопротивление изоляции ротора измеряются устройством типа ИСИН-200. Основные технические данные системы бесщеточного возбуждения приведены в приложении 10.

На якоре размещается 12-фазная обмотка, соединенная в 12-фазную звезду. Выпрямительное устройство представляет собой 12-фазный мост с четырьмя последовательно соединенными вентилями в плече. Выпрямительное устройство выполнено с применением вентилей (ток 500 а, обратное напряжение 800 в).

При бесщеточном возбуждении  обмотка ротора турбогенератора  присоединяется к источнику тока непосредственно без коммутационных аппаратов. Регулировка турбогенератора осуществляется изменением тока возбуждения в двух обмотках индуктора выпрямительного генератора.

Обмотки индуктора БТВ-200 питаются со всех режимах  от высокочастотного  генератора   П IT-50/400  через силовые усилители автоматическое   регуляторы   возбуждения типа АРВ-200БЩ, а при отключенном регуляторе — через выпрямительный мост. При нормальной работе    турбогенератора     регулирование     возбуждения     и форсировка   осуществляются   автоматический регулятором АРВ-200БЩ. При неисправном   регуляторе   возбуждение регулируется  шунтовым  регулятором,  а  форсировка осуществляется контактором форсировки  релейно.