Студопедия

КАТЕГОРИИ:



Мы поможем в написании ваших работ!

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Мы поможем в написании ваших работ!

Повреждения и ненормальные режимы работы генераторов, основные требования к защите генераторов.





Защита генераторов

 

Виды повреждений генераторов. Большинство повреждений генератора вызывается нарушением изоляции обмоток статора и ротора , которые происходят вследствие старения изоляции , ее увлажнения , наличия в ней дефектов , а также в результате перенапряжений , механических повреждений , например из-за вибрации стержней обмоток и стали магнитопровода.

Повреждения в статоре. В статоре возникают междуфазные КЗ , замыкание одной фазы на корпус (на землю) , замыкание между витками обмотки одной фазы . Междуфазные КЗ сопровождаются прохождением в месте повреждения очень больших токов (десятки тысяч ампер) и образованием электрической дуги , вызывающей выгорание изоляции и токоведущих частей обмоток , а иногда и стали магнитопровода. При замыкании обмотки статора на корпус ток повреждения проходит в землю через сталь магнитопровода статора, выжигая ее. Повреждение стали требует длительного ремонта с перешихтовкой магнитопровода (переборка активной части стали статора). Длительные замыкания на землю могут переходить в междуфазные КЗ, что увеличивает объем повреждений. Замыкание витков одной фазы происходит относительно редко ; оно переходит либо в замыкание на землю , либо в КЗ между фазами .

Повреждения в роторе. Обмотка ротора генератора находиться под сравнительно невысоким напряжением, и поэтому ее изоляция имеет значительно больший запас электрической прочности, чем изоляция статорной обмотки. Однако из-за значительных механических усилий, обусловленных большой частотой вращения роторов турбогенераторов ( 1500-3000об/мин), относительно часто наблюдаются случаи повреждения изоляции и замыкания обмотки ротора на корпус (т.е на землю)

в одной или двух точках.

Замыкание на корпус в одной точке обмотки ротора неопасно, так как ток в месте замыкания очень мал и нормальная работа генератора не нарушается. Но при этом повышается вероятность возникновения опасного для генератора аварийного режима в случав появления второго замыкания на корпус в другой точке цепи возбуждения. При двойных замыканиях часть витков обмотки ротора оказывается зашунтированной; сопротивление ротора при этом уменьшается, и в обмотке появляется повышенный ток, что вызывает дальнейшие разрушения в месте повреждения и может вызвать горение изоляции обмотки ротора. Кроме того, из-за нарушения симметрии магнитного потока в воздушном зазоре между ротором и статором, обусловленного замыканием части витков обмотки ротора, возникает сильная вибрация, опасная для генератора. Особенно большая и опасная вибрация появляется при двойном замыкании на землю на гидрогенераторах и синхронных; компенсаторах (СК), имеющих явнополюсные роторы.



Ненормальные режимы. Ненормальными режимами генератора считаются: опасное увеличение тока в статоре или роторе сверх номинального значения (появление сверхтоков); несимметричная нагрузка фаз статора; опасное повышение напряжения на статоре; асинхронный и двигательный режимы генератора. Повышенные токи в генераторе возникают при внешних КЗ и перегрузках. При внешних КЗ в генераторе, питающем место повреждения, появляется ток КЗ Iк > Iном.г .Нормально такие КЗ ликвидируются РЗ поврежденного элемента и неопасны для генератора. Однако в случае отказа РЗ или выключателя этого элемента ток в генераторе будет проходить длительно, нагревая его обмотки, что может привести к их повреждению. Для предупреждения этого, на генераторе должны предусматриваться РЗ, реагирующие на внешние КЗ и резервирующие отказ выключателей смежных элементов. Перегрузка, т. е. увеличение тока нагрузки в обмотках генератора сверх номинального значения Iг > Iном, так же как и внешнее КЗ, ведет к перегреву обмоток и может вызвать порчу изоляции, если ее температура превзойдет некоторое пре дельное значение Тдоп, опасное для изоляции. Допустимое время tдоп для генератора с косвенным охлаждением определяется по формуле: tдоп = 150/(ki - 1), где ki - кратность тока перегрузки к Iном.

Для ограничения размеров и массы, снижения стоимости и уменьшения затрат дефицитных материалов генераторы мощностью 63 МВт и более выполняются с повышенной магнитной индукцией в магнитопроводе машины, повышенной плотностью тока в обмотках статора и ротора, пониженными термическими запасами и более интенсивной (форсированной) системой непосредственного охлаждения обмоток, осуществляемого подачей охлаждающей среды (водорода, воды, масла) во внутреннюю полость проводников обмоток статора и ротора. Отечественные заводы выпускают генераторы с непосредственным охлаждением обмоток: ротора водородом - типа ТВФ; ротора и статора водородом - ТГВ-200 и ТТВ-300; статора водой, а ротора водородом - ТВВ и ТГВ-200М; статора маслом, а ротора водой - ТВМ; статора и ротора водой - ТГВ-500 и ТГВ-800.

Допустимая длительность перегрузки по статору и ротору для генераторов разных типов приведена на рис. 18, Это время зависит от способа охлаждения. Перегрузка статора до 30% на генераторах с непосредственным охлаждением и до 50% на генераторах с косвенным охлаждением допускается в течение 2 мин и более, поэтому при таких перегрузках не требуется немедленного автоматического отключения генератора. Во многих случаях перегрузки ликвидируются сами до истечения предельного времени tдоп. При авариях в энергосистеме с дефицитом генераторной мощности автоматически или вручную оперативным персоналом принимаются меры по разгрузке перегруженных генераторов.

Несимметрия токов в фазах генераторов возникает при двух - и однофазных КЗ вне генератора, при обрывах одной или двух фаз цепи, связывающей генератор с нагрузкой, и при неполно-фазном режиме работы в сети. Несимметрия токов статора при водит к дополнительному нагреванию ротора и механической вибрации машины. Несимметрия сопровождается появлением в обмотке статора токов ОП I2. Эти токи создают магнитное поле, вращающееся в сторону, противоположную вращению ротора. В результате этого магнитный поток, созданный тока ми I2, пересекает корпус ротора с двойной частотой. Он индуцирует в металлических частях ротора значительные вихревые токи двойной частоты и создает дополнительный, пульсирующий с двойной частотой электромагнитный момент. Вихревые токи вызывают повышенный нагрев ротора, пульсирующий момент - вибрацию.



 

 

Несимметрия токов особенно опасна для крупных современных турбо- и гидрогенераторов, выполняемых, как указывалось выше, с пониженным тепловым запасом. С учетом термических и механических характеристик отечественных генераторов допускается их длительная работа с несимметрией токов по фазам , не превышающим 10% для турбогенераторов и 10-20% для гидрогенераторов и СК , при условии ,что ток в фазах не превосходит номинального значения . При указанной несимметрии ток I2 составляет примерно 5% и 10% Iном соответственно , эти значения являются максимально длительно допустимыми токами I2maxд.Ток I2 >I2max вызывает опасный дополнительный нагрев ротора и допускается лиш в течении tдоп определяемого предельной

температурой tпред , допустимой для изоляции обмотки ротора и отдельных , наиболее подверженных нагреву его элементов:

2

tдоп = А/I2* ;

 

Где I2 – кратность среднего за время tдоп действующего значения тока I2 к номинальному току генератора ; А - тепловая постоянная

Зависящая от типа генератора .Под средним значением тока I2 генератора понимается действующее значение этого тока , остающееся постоянным в течении времени tдоп и выделяющее за это время такое же количество тепла , что и действительный ток I2(f) , значение которого измеряется во времени :

 

где I2(f) – мгновенное значение I2 , отн.ед.

Выражение (17.1) является тепловой характеристикой ротора генератора , определяющей допустимую продолжительность несимметричных режимов в зависимости от значения тока I2 :

tдоп = f(I2) [57].Тепловые характеристики приведены на рис. 19и в табл. 1Постоянная А принята по данным заводов. Для турбогенераторов с косвенным водородным охлаждением А = 30 , для генераторов


П Продолжительность несимметричного режима, с. Допустимый ток I2 , в долях номинального , для турбогенераторов
ТВФ ТВВ и ТГВ (до 800Мвт)
2,6
2,3 1,6
1,9 1,4
1,7 1,25
1,2 0,9
0,9 --

Таблица 1

 

ТВФ А - 15, ТГВ, ТВВ и ТВМ А = 8. Для турбогенераторов 800 МВт А = 6.

Из характеристик на рис. 19 видно, что для мощных генера­торов с непосредственным охлаждением при I3* = 0,3Iном.г вре­мя tдоп относительно мало (меньше 2 мин), поэтому при подоб­ных перегрузках требуются автоматические устройства, защи­щающие генераторы при несимметричных режимах.

У генераторов с косвенным охлаждением и большими запа­сами по нагреву роторов (кривые 1 и 2) допустимое время зна­чительно больше, и автоматическое отключение для них тре­буется при токах I2 > 0,5Iном.г.

Повышение напряжения возникает на генераторах при вне­запном сбросе нагрузки, так как при этом исчезает магнитный поток реакции статора и увеличивается частота вращения раз­грузившейся машины.

На турбогенераторах, как правило, повышение напряжения не достигает опасных значений и ликвидируется автоматиче­скими регуляторами скорости и возбуждения .Вместе с тем в условиях холостого хода генератора при неисправности авто­матического регулятора возбуждения (АРВ) может иметь мес­то значительное повышение напряжения обмотки статора, опасное для турбогенератора. Для предотвращения подобных повышений напряжения на турбогенераторах с непосредствен­ным охлаждением обмоток предусматривается специальная РЗ, действующая на гашение поля.

На гидрогенераторах регуляторы скорости действуют медлен­нее, чем на турбогенераторах, в результате этого при сбросе нагрузки частота вращения агрегата резко увеличивается и может превысить номинальную на 40-60% , а напряжение генератора вследствие этого может возрасти до 150% номинального и больше. Поэтому на всех гидрогенераторах предусматривается РЗ от повышения напряжения , действующая на снятие возбуждения или отключение генератора.

Асинхронный режим возникает при потере возбуждения,

из-за отключения АГП и по любой другой причине. Асинхронный режим сопровождается потреблением из сети значительного реактивного тока, понижением напряжения на зажимах генератора, увеличением частоты вращения ротора и в общем случае - качаниями.

Турбогенераторы могут работать в асинхронном режиме с некоторым скольжением, как асинхронные генераторы, при условии снижения активной нагрузки. Благодаря повышенным

значениям тока работа генератора в асинхронном режиме ограничена а зависимости от его конструкции и термических характеристик.

При переходе генератора в асинхронный режим целесообразно отключить АГП, после чего обмотка ротора замкнется на гасительное сопротивление. Это приведет к уменьшению скольжения, уменьшению колебаний тока и напряжения на зажимах статора, снижению перенапряжений на обмотке ротора, созданию благоприятных условий для ресинхронизации. Поскольку снижение напряжения статора может вызвать нарушение работы электродвигателей и механизмов собственных нужд , целесообразно переводить питание собственных нужд энергоблока , генератор которого работает в асинхронном режиме, на резервный источник питания.

Для всех турбогенераторов мощностью до 500Мвт допускается кратковременный асинхронный режим ( длительностью до 15мин).Использование асинхронного режима с последующей ресинхронизацией генератора ( после восстановления его возбуждения ) позволяет сохранить его в работе. Однако в ряде случаев асинхронный режим может оказаться недопустимым из-за дефицита реактивной мощности в данном районе энергосистемы. В этих случаях генератор должен отключаться.

Для турбогенераторов мощностью 800Мвт и более, а также для гидрогенераторов, имеющих роторы с явно выраженными полюсами , асинхронный режим недопустим, поскольку он сопровождается большими толчками токов и длительными незатухающими качаниями.

Общие требования к защите генераторов. На генераторах устанавливаются РЗ от внутренних повреждений и опасных ненормальных режимов , т.е таких режимов, которые могут вызывать повреждение генератора. При ненормальных режимах работы генератора, не требующих немедленного отключения, РЗ, как правило, должна действовать на сигнал, по которому дежурный обязан принять меры к устранению ненормального режима без отключения генератора. Автоматическое отключение генератора допускается только в тех случаях, когда возникший ненормальный режим нельзя устранить , а его дальнейшее продолжение ведет к повреждению генератора.

Для предотвращения развития повреждения, возникающего в генераторе, РЗ от внутренних повреждений должны отделить генератор от сети, отключив генераторный выключатель, и прекратить ток в обмотке ротора. Защиты от внешних КЗ должны отключать генераторный выключатель для прекращения тока КЗ, посылаемого генератором в сеть, и для прекращения тока в обмотке ротора в целях предупреждения повышения напряжения на зажимах генератора вследствие сброса нагрузки.

При тиристорном возбуждении гашение поля осуществляется переводом тиристоров в инверторный режим, при бесщеточном возбуждении - переводом в инверторный режим тиристоров в цепи возбуждения возбудителя. Технологические защиты турбины при некоторых повреждениях и ненормальных режимах (например, при осевом сдвиге ротора, понижении давления масла, срыве вакуума) действуют на закрытие стопорного клапана турбины и подают команду по цепям своей технологической защиты на отключение генератора и прекращение тока возбуждения в роторе.

Зарубежные фирмы( например, АВВ) предусматривают дополнительно защиту от работы генератора в режиме двигателя в виде реле направления мощности , реагирующего на появление активной составляющей мощности, направленной в обмотку статора генератора. Подобная защита начала также применяться и в отечественной практике.





Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 2034; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.006 сек.