Контрольные вопросы к теме «Автоматическая система возбуждения синхронных генераторов»

1.Как зависит напряжение генератора от тока возбуждения? Поясните, используя формулы.

3. Что называется возбудителем?

4. Типы возбудителей.

5. Что называется системой возбуждения?

6. Какой ток используется для возбуждения генераторов, переменный или постоянный и почему?

7. Для чего предназначена система АРВ?

8. Нагрузка на генератор увеличилась. Как изменится напряжение на шинах генератора и каким образом можно восстановить его? Для объяснения используйте формулу ЭДС генератора.

9. Нагрузка на генератор уменьшилась. Как изменится напряжение на шинах генератора и каким образом можно восстановить его? Для объяснения используйте формулу ЭДС генератора.

10.Для чего нужна форсировка возбуждения?

11.При каком напряжении на шинах синхронного генератора срабатывает форсировка?

12.В чём заключается принципиальное отличие электромашинной системы возбуждения синхронного генератора от системы самовозбуждения?

13.Напряжение генератора снизилось до 70% Uном, как на это среагирует форсировка возбуждения и почему? Какие действия в схеме она произведёт?

14.Напряжение генератора снизилось до 90% Uном, как на это среагирует форсировка возбуждения и почему? Какие действия в схеме она произведёт?

15.Как защищён синхронный генератор от КЗ в обмотке статора?

16.Почему системы самовозбуждения менее надёжны, чем электромашинные системы независимого возбуждения?

17.Какую роль играет добавочное сопротивление Rд в цепи возбуждения генератора с системой АГП?

18. Как изменится напряжение синхронного генератора при уменьшении сопротивления реостата в цепи обмотке возбуждения возбудителя? Пояснить, используя формулы.

19.Почему при КЗ в обмотке статора нужно гасить магнитное поле возбуждения?

20.Как происходит гашение поля в схеме АГП?

21. Какие свойства дугогасительной решётки АГП используются для гашения дуги?

22.Почему для мощных синхронных генераторов более 300 мВт применяется высокочастотная система возбуждения на тиристорных преобразователях, а не генераторы постоянного тока?

23.В каких случаях срабатывает блок УБФ мощного генератора с высокочастотной системой возбуждения и каков результат его действия?

24.Как изменится ток возбуждения синхронного генератора с системой самовозбуждения при увеличении тока нагрузки генератора и почему?

 

Литература:

М.А. Беркович, В.А. Гладышев, В.А. Семёнов. «Автоматика энергосистем». Москва, ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1991 г. Гл. 7, §§7.1-7.9.

Тема 7.2. Назначение и виды автоматического регулирования (АРВ).

Назначение АРВ.

Функции автоматического регулирования возбуждения (АРВ) генераторов:

1. Поддержание напряжения на выводах генератора на

заданном уровне;

2. Распределение реактивной нагрузки между параллельно

работающими генераторами;

3. Повышение устойчивости параллельно работающих

генераторов.

Все АРВ, реагирующие на знак и величину отклоне­ния регулируемого параметра (напряжение или ток) на­зываются регуляторами пропорциональ­ного действия.

Основным назначением автоматических регуляторов воз­буждения (АРВ) является быстрое и значительное увели­чение (форсировка) возбуждения генераторов и синхрон­ных компенсаторов до наибольшей величины, которую обеспечивают системы возбуждения при нарушениях нор­мального режима, сопровождающихся понижением напря­жения или увеличением тока.

Реагируя на небольшие отклонения регулируемого на­пряжения (порядка ±0,5% и меньше), АРВ повышают предел статической устойчивости электростан­ций, т. е. увеличивают ту предельную мощность, которая может быть передана в энергосистему при медленном возрастании нагрузки.

В нормальном режиме АРВ облегчают работу персонала по распределению реактивной нагрузки между параллельно работающими генераторами и по поддержанию требуемого уровня напряжения на шинах электростанций.

По принципу действия АРВ делят на 2группы:

1. Электрические АРВ. Реагируют на отклонение

напряжения или тока генератора от заданного значения и

подают дополнительный выпрямленный ток в обмотку

возбуждения возбудителя от внешних источников питания;

3. АРВ с выпрямительными системами возбуждения:

высокочастотная, тиристорная, бесщеточная.  

Компаундирование возбуждения генераторов.

Напряжение генератора определяется по формуле Uг=Ег-jIг·Хг, где Ег – э.д.с генератора, Iг – ток генератора, Хг – сопротивление обмотки статора генератора. Из формулы видно, что при изменении тока нагрузки генератора изменяется напряжение генератора на величину падения напряжения (jIг·Хг) в обмотке статора генератора.

Схема компаундирования синхронного генератора

Полным током.

Рис. 101а. Схема компаундирования синхронного генератора полным током.

 

ТА - трансформатор тока;

ТL - промежуточный трансформатор;

RRS - установочный реос­тат;

VS - вып­рямитель;

G - статор генератора;

LG -обмотка возбуждения синхронного генерато­ра;

GE- возбудитель;

LE - обмотка возбуждения возбудителя;

RRE - реостат возбуждения возбудителя;

SFE – контакты реле форсировки возбуждения;

RE – сопротивление форсировки возбуждения.

 

Схема компаундирования синхронного генератора полным током поддерживает напряжение генератора Uг, используя ток I₂ от трансформатора тока ТА для компенсации падения напряжения в обмотке статора генератора.

Вторичный ток I₂ трансформатора тока ТА, пропорциональный току генератора Iг, проходит через промежуточный трансформатор TL, выпрямляется с помощью полупроводникового выпрямителя VS и подаётся в обмотку возбуждения LE возбудителя GE.

Выпрямленный ток Iк, называемый током компаундирования, проходит по обмотке LE в том же направлении, что и ток от возбудителя Iв. Поэтому суммарный ток в обмотке возбуждения возбудителя, равный Iв+Iк, зависит не только от положения реостата в цепи обмотки возбуждения RRE, но и от величины тока Iк пропорционального току генератора Iг. При увеличении тока статора генератора Iг напряжение генератора Uг понижается, но устройство компаундирования увеличивает ток Iк в обмотке LE, и напряжение Uг генератора восстанавливается.

Контакты SFE и сопротивление RE осуществляют форсировку возбуждения при внешних КЗ. При внешних КЗ напряжение Uг генератора резко уменьшается, но при этом срабатывает релейная защита и контактами SFE закорачивает сопротивление RE, что приводит к резкому увеличению тока возбуждения Iв и соответственно увеличению напряжения Uг. 

Основным назначением промежуточного трансформатора TL является согласование значений тока компаундирования и вторичного тока ТА, а также отделение цепей трансформатора тока от цепей возбуждения генератора. Установочный реостат RRS используется для установки степени компаундирования и для плавного увеличения или уменьшения тока Iк при включении и выводе из работы RRS.

При подборе сопротивления реостата RRS и коэффициента трансформации трансформатора TL должна быть обеспечена, с одной стороны, возможно большая форсировка возбуждения, а с другой — устойчивая работа устройства компаундирования УК.

Устройство УК потребляет от трансформаторов тока значительную мощность поэтому УК подключаются к отдельному комплекту трансформаторов тока.

Рис.101б. Характер изменения напряжения генератора, оснащенного устройством компаундирования.

 

Особенностью схемы при подключении УК к основной обмотке LE возбуждения возбудителя является наличие порога компаундирования (рис.101б). Это явление состоит в том, что ток от УК начинает поступать в обмотку возбуждения возбудителя не сразу, а лишь после того, как напряжение на выходе УК станет выше напряжения на обмотке LE, создаваемого током Iк.

Основным недостатком УК является то, что оно реагируя на изменение тока генератора Iг и не учитывает характер тока генератора (cosφ), который влияет на величину э.д.с. генератора Ег.

Схема компаундирования полным током компенсирует только падение напряжения на сопротивлении обмотки статора генератора согласно формуле U_Г=Eг-jIн×Хг,  но никак не учитывает изменение э.д.с. Ег от характера тока нагрузки. При чисто активной нагрузке Ег мало изменяется. При индуктивной нагрузке Ег значительно уменьшается, что приводит к уменьшению напряжения Uг, а при емкостной нагрузке Ег увеличивается, что приводит к увеличению напряжения Uг.