Перенапряжения при самовозбуждении генераторов, работающих на емкостную нагрузку

Лекция 6

В сети генераторного напряжения общая емкость С включает в себя емкость генератора и ошиновки от генератора до генераторного выключателя, емкость фазы трансформатора блока, измеренную со стороны обмотки низшего напряжения, и емкость токопроводов от генераторного выключателя до трансформатора. В емкость С входят также емкости остального оборудования в сети генераторного напряжения (ТСН, ТН и др.). Следует отметить, что основной вклад в емкость сети генераторного напряжения вносят емкости фаз генераторов относительно земли.

При увеличении отношения емкости присоединенного к генератору оборудования к емкости самого генератора возрастает напряжение на нейтрали генератора и, следовательно, напряжение на не включенных фазах со стороны генератора. В этой связи включение на стороне низшего напряжения трансформатора дополнительной емкости С =0,1÷0,2 мкФ в блоках, оснащенных ДГР, может привести к опасным перенапряжениям на изоляции генератора в режимах грубой синхронизации блоков (при больших углах δ).

Упрощенно процесс самовозбуждения можно представить следующим образом.

Пусть в некоторый момент времени ток, протекающий в контуре, достигнет своего максимума. Если за счет внешнего источника изменить в этот момент индуктивность на величину D L, то

общее количество энергии в контур возрастет на величину , и если через четверть периода при прохождении тока через нуль вернуть индуктивность к ее прежней величине, то это произойдет без отбора энергии из контура.

После каждого цикла изменения параметра в контур вносится энергия, причем если ее величина превышает потери энергии в цепи за цикл изменения параметра, то амплитуда колебаний с течением времени будет нарастать. Амплитуда перенапряжений ограничивается в этом случае насыщением стали генератора.

Таким образом, для возникновения самовозбуждения необходимы:

1) выполнение определенной зависимости между частотой исзменения параметра (удвоенная синхронная частота) и средней собственной частотой системы;

2) соблюдение определенного соотношения между величиной относительного изменения параметра, так называемой глубиной модуляции его, и величиной потери энергии.

Самовозбуждение синхронных машин возможно как в симметричном режиме работы на емкостную нагрузку, так и при несимметричном режиме. Самовозбуждение возникает только в том случае, если синхронная машина работает на длинную линию электропередачи (более 300-т км), поэтому оно не является характерным для обычных линий сравнительно небольшой длины, применительно к которым рассматриваются динамические перенапряжения.

Даже при наличии резонансных условий при работе отдельного гидрогенератора на холостую линию передачи в силу весьма высоких потерь на корону перенапряжения не превышают 2,5 U. Наряду с короной перенапряжения ограничиваются активными сопротивлениями и дополнительными потерями в генераторах при повышенных частотах. Среди прочих факторов следует отметить влияние нагрузки.

Двигательная нагрузка на шинах генератора резко снижает перенапряжения. Нагрузка порядка 50% мощности генератора вообще ликвидирует перенапряжения. Аналогичное действие оказывает связь с системой.

При параллельной работе гидрогенератора с турбогенераторами или с гидрогенераторами, имеющими мощные успокоительные обмотки, кратность перенапряжений уменьшается.

Благоприятные условия для развития перенапряжений возникают, если гидрогенератор без успокоительных контуров работает на одноцепную линию электропередачи. Двухфазное КЗ на линии и отключение линии со стороны приемной системы при затянувшемся отключении со стороны станции соответствует наиболее опасной схеме.

Двухфазное КЗ на зажимах синхронной машины сопровождается протеканием апериодической составляющей и токов прямой и обратной последовательности, соответствующих току КЗ.

Токи прямой последовательности создают в расточке статора вращающееся магнитное поле, неподвижное относительно ротора. Это поле является реакцией цепи статора на постоянный магнитный поток возбуждения.

Система токов обратной последовательности создает магнитное поле, вращающееся относительно ротора с двойной синхронной скоростью (2ω). В обмотке возбуждения ротора наводятся ЭДС и токи частоты 2ω, которые вызывают в расточке статора пульсирующий магнитный поток двойной частоты.

Пульсирующий поток разлагается на два магнитных поля, вращающихся относительно ротора в противоположные стороны с одинаковой угловой скоростью. Одно из них совпадает с направлением вращения ротора и наводит в статоре ЭДС прямой последовательности тройной частоты; направление вращения второго противоположно движению ротора. Этот магнитный поток имеет угловую скорость ω относительно статора и, следовательно, является реакцией ротора на действие токов обратной последовательности основной частоты.

Третьи гармоники статора индуктируют в ротор четвертую гармонику, которая дает пятую гармонику в статоре и т.д. Симметрия ротора создает в нем вращающееся поле, исключающее противоидущее поле.

Затухание симметричной слагающей определяется отношением активного сопротивления роторной цепи к ее индуктивности. Большая величина индуктивности ротора и малое его активное сопротивление дают медленно затухающий процесс.

Дата добавления: 2014-01-11