Системы возбуждения генераторов

Все современные генераторы снабжаются устройствами АРВ.

АРВ делятся на регуляторы пропорционального действия, регулирующие на величину отклонения регулируемого параметра (напряжения и тока статора), и регуляторы сильного действия. Эти АРВ регулируют возбуждение генераторов по сложному закону, реагируя не только на величину и знак отклонения напряжения и тока, но также на скорость и ускорение их изменения. Регуляторы сильного действия значительно повышают устойчивость параллельной работы генераторов и применяются на генераторах электростанций, связанных с энергосистемой длинными и сильно загруженными линиями электропередачи (в основном, на напряжение 500 кВ и выше).

Выбор типа АРВ определяется системой возбуждения генератора, которая в свою очередь зависит от типа генератора (ТВФ, ТГВ, ТВВ), мощности и условий работы генераторов в энергосистеме.

Системы возбуждения генераторов

На генераторах мощностью до 150 МВт в качестве возбудителей используются генераторы постоянного тока (рис. 6.1). Основной является схема с параллельным самовозбуждением. Напряжение и ток возбудителя, подводимые к обмотке ротора LG, регулируются с помощью реостата RRЕ в цепи обмотки возбуждения LЕ возбудителя GЕ. При полностью выведенном реостате RRE (когда его сопротивление равно нулю) напряжение и ток возбудителя достигают наибольших значений, т.е потолка возбуждения.

Недостаток:

- наличие скользящего контакта (щеток и коллектора у возбудителя, колец и щеток у ротора генератора);

- постоянная времени Т_а > 1с;

- невозможность изготовления генератора на Р > 100 МВт.

Диодная система возбуждения

Система высокочастотного возбуждения, применяемая на энергоблоках мощностью 300 МВт, приведена на рис. 6.2. Основными элементами системы являются высокочастотный возбудитель GE, представляющий собой трехфазный генератор переменного тока 500 Гц, и кремниевые выпрямители VS1 и VS2. На роторе LG, связанном с валом ротора генератора, расположены три обмотки возбуждения: основная LE1, включенная последовательно с обмоткой ротора генератора LG, и две обмотки управления LE2 и LE3. Питание обмоток управления производится от автоматического регулятора возбуждения и устройства быстродействующей форсировки возбуждения УБФ. Питание АV и УБФ осуществляется от высокочастотного подвозбудителя GEA.

Преимущества:

- отсутствие коллектора и щеток у возбудителя;

- возможность изготавливать возбудитель и генератор большей мощности;

- наличие колец и щеток на роторе Т_е < 1c.

Тиристорная система возбуждения

На турбо- и гидрогенераторах мощностью 200 МВт и более получила также распространение тиристорные управляемые выпрямители VS (рис. 6.3). Путем изменения момента начала работы тиристора в проводящем режиме можно плавно изменять среднее значение выпрямленного тока, поступающего в обмотку ротора LG.

Переменный ток подается на тиристорные выпрямители от двух трансформаторов – выпрямительного ТD, подключенного к выводам генератора, и последовательного ТАЕ, включенного в цепь обмотки статора генератора со стороны его нейтральных выводов. В нормальном режиме напряжение на выпрямителях определяется в основном трансформатором ТD, а при близких к.з, когда происходит глубокое снижение напряжения на выводах генератора, - трансформатором ТАЕ, по первичной обмотке которого происходит большой ток к.з. при этом трансформатор ТАЕ не только компенсирует снижение напряжения на выводах генератора, но и обеспечивает уровень напряжения, достаточный для форсировки возбуждения. Тиристорный возбудитель состоит из двух групп – рабочей VS.P и форсировочной VS.Ф. Управление их работой, ручное и автоматическое, производится через системы управления СУТ.Р и СУТ.Ф. Тиристорные системы возбуждения являются наиболее быстродействующими.

Бесщеточная система возбуждения

На рис. 6.4 показана схема бесщеточной системы возбуждения, которая получила свое наименование потому, что из контура выпрямитель VS1 – обмотка LG исключены контактные кольца и щетки, в результате чего существенно повышена надежность работы системы возбуждения.

С этой целью выпрямитель VS1 конструктивно совмещен с валом ротора генератора, вращается вместе с ним и поэтому может быть жестко соединен с обмоткой ротора. Якорь возбудителя GE, на котором в данном случае расположена трехфазная обмотка переменного тока, также соединен с валом ротора генератора, а его обмотка возбуждения (полюса) LE расположена на статоре.

Возбуждение возбудителя GE производится от высокочастотного подвозбудителя GEA через тиристорный выпрямитель VS2, который управляется с помощью автоматического регулятора возбуждения АV. Якорь подвозбудителя соединен с валом ротора генератора.

Достоинство этой системы возбуждения - полное отсутствие колец и щеток Т_е < 1с.