Назначение и схемы устройств АРВ. Их характеристики и принципы работы. Схемы возбуждения, их достоинства и недостатки.

Резервы активной мощности на электрических станциях улучшают как статическую, так и динамическую устойчивость. Существует несколько видов резервов: аварийный, нагрузочный, ремонтный.

Резервы реактивной мощности, получаемые за счет недогрузки генераторов в исходном режиме реактивной мощностью, приводят к ухудшению устойчивости. Генератор в этом случае работает с пониженным током возбуждения и большими начальными углами.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР). Снижение частоты в системе происходит из-за нарушения баланса по активной мощности, т.е. когда активная мощность нагрузки становиться больше активной мощности, выдаваемой генераторами. При снижении частоты реактивная мощность, вырабатываемая генераторами, уменьшается, а реактивная мощность, потребляемая нагрузкой, увеличивается. При снижении частоты до опасных пределов автоматически отключается часть нагрузки электрической системы. В результате обеспечивается нормальная работа основной массы ответственных потребителей. При подключении промышленных предприятий к системе АЧР приходится учитывать необходимость обеспечения бесперебойности технологических процессов при перерывах в питании.

Схемы соединения электрической системы, выбор ее исходного режима существенно влияют на устойчивость. Одним из критериев, принимаемых при оценке схемы системы, является понятие «жесткости» схемы. Жесткость в каком-либо узле схемы характеризуется изменением нагрузки, при которой величина и фаза напряжения будут измеряться на некоторое определенное значение, принимаемое за единицу. Жесткость зависит от относительных сопротивлений, связывающих узловые точки системы. Чем сильнее зафиксированы значения напряжений узлов по величине и фазе, чем теснее связаны эти узлы связаны м/у собой, тем больше жесткость системы. Повышение жесткости схемы улучшает статическую устойчивость, а также послеаварийные режимы системы. Но в жесткой схеме повышаются уровни токов КЗ, возникают проблемы в работе релейной защиты.

Разделение электрических систем на несинхронно работающие части может предотвратить нарушение динамической устойчивости. В каждой электрической системе заранее устанавливаются точки или сечения, в которых разделение может быть произведено безболезненно. Деление системы приводит к ее ослаблению, поэтому может быть рекомендовано только тогда, когда оно является единственным способом сохранения динамической устойчивости.

Назначение и схемы устройств АРВ. Их характеристики и принципы работы. Схемы возбуждения, их достоинства и недостатки.

АРВ предназначено для регулирования тока возбуждения с целью регулирования напряжения на выводах генератора и регулирования реактивной мощности. Причинами изменения напряжения служит изменение нагрузки во внешней сети или к.з. во внешней сети.

рис.1 схема АРВ генератора.

Устр-во АРВ сост.из:

УК- устр-во компаундирования; оно реагирует на изменение напряжения ч/з изменение тока в обмотке статора. В него входят трансформатор тока ТТ, уравнительный реостат, промежуточный трансформатор УТП и выпрямитель В1. УК работает при посадке напряж-я до 15% и осущ-ет грубую регулировку напряж-я. При посадке напряж-я увелич-ся ток в обмотке статора и ч/з УТП и В1 в ОВВ подается дополнит-й ток возбужд-я. Ток ОВВ увелич-ся и напряж-е достигает номинальных параметров.

УЭМК- устр-во электромагнитного корректора; подключается к тр-ру напряжения ч/з установочный автотрансформатор УАТ. Выпрямленный ток I1 на выходе измерительного элемента И1 прямо пропорционален входному напряж-ю. Поэтому этот элемент наз-ся линейным. Выпрямленный ток I2 на выходе элемента И2 имеет нелинейную зависимость от входного напряж-я. Оба тока поступают в усилитель У, который реагирует на их разность и усиливает ее. Ток выхода корректора поступает в данном случае в обмотку 4 подмагничивания УТП.

УБФ- устр-во быстродействующей форсировки; оно срабатывает при посадке напряжения на 15% и более, что соответствует внешнему к.з. В УБФ входят реле min-го напряжения и силовой контактор .

Независимое возбуждение генераторов.

На ген-рах мощностью до 100 МВт включительно применяют в качестве возбудителя генер-р постоянного тока, соедин-й с валом синхр-го ген-ра (рис.2).

Возбужд-е самого возбудителя выполнено по схеме самовозбуждения (обмотка возбужд-я возбудителя ОВВ питается от якоря самого возбуд-ля). Регулир-е возбужд-я осущ-ся вручную шунтовым реостатом ШР, установленным в цепи ОВВ, или автоматически регулятором возбужд-я АРВ.

рис.2 независимое электромашинное возбуждение

Достоинство способа- возбужд-е синхр-го ген-ра не зависит от режима электр-й сети и поэтому явл-ся наиболее надежным.

Недостатки – невысокая скорость нарастания возбуждения, особенно у возбудителей гидроген-ров, которые имеют низкую частоту вращ-я. Снижение надежности работы ген-ра пост-го тока из-за вибрации и тяжелых усл-й работы щеток и коллектора (для турбогенераторов).

Полупроводниковое самовозбуждение.

В сист-ме самовозб-я (рис.3) обмотка возбужд-я генер-ра ОВГ получает питание от тр-ра ВТ, присоед-го к выводам генер-ра, ч/з управляемые от АРВ вентили ВУ и от тр-ра тока ч/з неуправляемые вентили ВН. Ток вентилей ВН пропорционален току статора, поэтому они обеспечивают форсировку возбужд-я и работу ген-ра при нагрузке. Управляемые вентили ВУ подают ток, пропорциональный напряж-ю ген-ра, и обеспечивают регулир-е напряж-я в нормальном режиме.

рис.3 полупроводниковое самовозбуждение

Статическая тиристорная система независимого возбуждения.(рис.4)

На одном валу с генератором СГ находится вспомогательный синхронный ген-р ВГ, который имеет на статоре трехфазную обмотку с отпайками, к которым присоед-ны две группы тирисиоров: рабочая Т1 и форсировочная Т2. На стороне переменного тока они включены на разное напряжение, на стороне постоянного тока – парал-но. Возбужд-е ген-ра в нормальном режиме обеспечивает рабочая группа тиристоров Т1, которые открыв-ся подачей на управляющий электрод соответствующего потенциала.

рис.4 статическая тиристорная система независимого возбуждения

Форсировочная группа при этом почти закрыта. В режиме форсировки возбужд-я тиристоры Т2, питающиеся от полного напряж-я вспомогат-го ген-ра, открыв-ся полностью и дают весь ток форсировки. Рабочая группа при этом запир-ся более высоким напряж-ем форсировоч-й группы.

Рассмотр-я система имеет наибольшее быстродействие по сравнению с другими системами.

Недостаток - наличие возбудителя переменного тока, который усложняет эксплуатацию.

Бесщеточная система возб-я (рис.5)

рис.5 бесщеточная система возбуждения

Источником энергии для питания обмотки ротора ОВГ явл-ся вспомогательный синхр-й ген-р ВГ. Возбужд-е ген-ра ВГ осущ-ся от возбудителя В.

Ток от вращающейся обмотки переменного тока вспомогат-го ген-ра подводится ч/з проводники, закрепленные на валу, к вращающемуся полупроводниковому выпрямителю. Выпрямлен-й ток подводится непосредственно к обмотке возбужд-я основного ген-ра.

Регулир-е тока возбужд-я в обмотке ротора ОВГ произв-ся измен-ем тока в обмотке возбужд-я вспомогат-го ген-ра ОВВГ.

Достоинство- отсутствие контактных колец и щеток.

Недостаток- необходимость останова ген-ра для переключ-я на резервное возбужд-е или для замены тиристоров.