Синхронні генератори електростанцій

Зміна реактивної потужності синхронних генераторів досягається відповідною зміною струму збудження. У номінальному режимі генератор виробляє номінальні значення активної і реактивної потужностей при cosφ_ном. Зменшуючи струм збудження, можна знизити реактивну потужність, що видається генератором. При зниженні активної потужності порівняно з номінальним значенням можливе збільшення реактивної потужності понад номінальну. Таке збільшення допускається в межах, що обмежуються номінальними струмами статора і ротора. Умови обмеження за реактивною потужністю можна визначити за допомогою векторних діаграм (рис. 3.1,б). В заступну схему генератора входять незмінний подовжній синхронний реактивний опір x_d та ЕРС Ė_q.

Комплексна ЕРС Ė_q визначається як сума векторів Ú _гі İ_ном jx_d

Де İ_ном jx_d - вектор спаду напруги на опорі x _d. На векторній діаграмі з точки О проведена дуга радіусом E_q, яка визначає допустимі значення струму збудження або ЕРС Е_q за умов нагріву ротора машини. Для зручності зіставлення параметрів режиму, граничних за умовами нагріву як статора, так і ротора, з точки А проведене коло радіусом İ_ном jx_d. При цьому ОВ = E_q ≡ і₃, ОА= U _г.

У трикутнику ABC

де

Розглянемо роботу генератора при φ₁> φ_ном тобто при cosφ₁<cosφ_ном. Допустимий для генератора режим відповідає Е_q1=Е_{q ном} (наприклад, вектор ОВ₁).В цьому випадку реактивна складова струму статора буде більша І_ном. Отже, генератор може видати реактивну потужність

Проте перевищення реактивної потужності над Q_ном буде відносної невеликим через обмеження за струмом ротора.

З рис. 3.1 видно, що активна складова струму статора при φ₁> φ_ном менша за номінальну. Це витікає з того, що В₁ С₁<ВС, тобто , менше .Отже, генератор може видати активну потужність

Робота генераторів при φ₁> φ_ном або cosφ₁<cosφ_ном відповідав виробленню активної потужності, більшої ніж номінальна, і меншої за номінальну - реактивної.

Робота генератора при більшій ніж номінальна активній потужності пов'язана з перевантаженням турбіни і не завжди допустима.

Можливість збільшення реактивної потужності за рахунок зменшення активної допустимо використовувати у випадку надлишки активної потужності, тобто в режимі мінімуму активного навантаження. В цьому випадку деяка частина генераторів, що несуть активне навантаження, може переводитися на роботу зі зниженим коефіцієнтом потужності.

Резерв реактивної потужності і можливість перевантажень за реактивною потужністю дуже важливі при аварійному зниженні напруги. Всі генератори обладнані автоматичним регулятором збудження (АРЗ) і при зниженні напруги на затискачах генератора автоматично збільшують струм збудження і вироблення реактивної потужності.

Однак для збільшення вироблення реактивної потужності потрібно мати в нормальному режимі резерв за струмом ротора при φ₁> φ_ном і за струмом статора при φ₁> φ_ном

Наведений аналіз режиму генератора показує, що збільшити реактивну потужність, що виробляється ним, можна лише за рахунок зменшення активної. Збільшення Q_г режимі найбільших навантажень за рахунок зменшення Р_г економічно недоцільно. Ефективніше замість зниження Р_г застосовувати для вироблення реактивної потужності компенсуючі установки.

Синхронні генератори як основні джерела реактивної потужності є також одним з основних засобів регулювання напруги. Можливість генератора як регулюючого пристрою визначається його виконанням (гідро- або турбогенератор), тепловим режимом, системою збудження і АРЗ. Регульованим параметром генератора є напруга на його затискачах, яка для більшості генераторів може змінюватися в межах. Задана напруга може підтримуватися тільки в тому випадку, якщо вироблення генератором реактивної потужності знаходиться в допустимих межах: .

Для турбогенераторів внаслідок їх конструктивної особливості регулювальний діапазон за реактивною потужністю можна приймати залежно від його коефіцієнта потужності cosφ, як показано на діаграмі, наведеній на рис. 3.2. Для гідрогенераторів повна потужність, як правило, не залежить від cosφ. Гідрогенератори в більшості випадків проектуються для можливої роботи в режимі синхронного компенсатора, тобто для них Q_г =S_{г ном}.

Як видно з рис. 3.2, турбогенератор може не лише генерувати, але споживати реактивну потужність. Необхідність в цьому пов'язана з регулюванням (підтримкою) напруги на затискачах генератора (на шина генераторної напруги). Здатність генератора в цьому сенсі ілюструється його статичною характеристикою U_г=f(Q_E) (рис. 3.3) і забезпечуєте його АРЗ шляхом зміни струму збудження. Із збільшенням струму збудження реактивна потужність зростає, змінюючись при цьому і допустимих межах від Q_Г.min до Q_Г.maх. Якщо при зменшенні Q_E реактиви потужність генератора зменшується, то напруга на його шинах починає зростати. І навпаки, якщо реактивна потужність збільшується до Q_Г.min напруга на його шинах знижується. На ділянці від Q_Г.min до Q_Г.maх напруга завдяки дії АРЗ підтримується із заданим статизмом, який визначається нахилом його статичної характеристики. Таке регулювання напруги можливо, як вже наголошувалося, в діапазоні (0,95 ÷ 1,05) U_ном

Дата добавления: 2013-12-13