Гашения поля генератора

В соответствии с ПУЭ в цепи возбуждения каждого синхронною генератора и синхронного компенсатора (за исключением очень малых машин) устанавливаются устройства для быстрою и безопасного развозбуждения — автоматы гашения поля (АГП). Необходимость в быстром гашении поля возникает, например, при внутренних повреждениях б генераторе. В этом случае из-за продол­жающегося по инерции выбега отключенной машины в ее внутренних контурах продолжает наводиться э. д. с., которая поддерживает электрическую дугу в месте короткого замыкания и вызывает большие разрушения меди обмотки и стали статора. Простое отключение цепи возбуждения недопустимо, так как при этом из-за малой емкости С_g и большой индуктивности Lа в обмотке возбуждения генератора возникнут опасные для ее изоляции перенапряжения:

(1-12)

АГП предотвращают эти перенапряжения, переключая обмотку возбуждения на гасительное сопротивление, в котором рассеивается

Рис. 1-23. Схема гашения поля с гасительными сопротивлениями

1 — синхронный генератор, 2 — обмотка возбуждения; 3— гасительное сопротивление в цепи ротора; 4 — автомат гашения поля главный, 5 — возбудитель; 6 — гасительное сопротивление в цепи возбудителя; 7 — автомат гашения поля возбудителя

энергия поля (рис. 1-23), или на специальную дугогасительную решетку (рис. 1-24), в которую втягивается дуга с дугогасительных контактов автомата; здесь она быстро гаснет, разбиваясь на не­сколько коротких дуг.

Рис, 1-24. Схема гашения поля с дугогасительной решеткой

1 — синхронный генератор; 2 — обмотка возбуждения; 3 — возбудитель, 4 — дугогасительная решетка; 5 — главные контакты ЛТП; 6— дугогасытельные контакты АГП

Автоматы гашения поля должны отвечать следующим требованиям: время гашения поля должно быть возможно малым, а перенапряжения на обмотке возбуждения не должны достигать опасных значений.

Под временем гашения поля подразумевают то время, в течение которого э. д. с. генератора уменьшится до значения, достаточного для естественного погасания дуги в месте короткого замыкания (500 В). При этом следует учитывать, что к э.д.с., создаваемой током возбуждения, добавляется еще э. д. с. от остаточного намагничивания стали ротора (примерно 300 В). Таким образом, процесс гашения можно будет считать законченным тогда, когда э. д. с., создаваемая током возбуждения, снизится до 200 В. Перенапряжения на обмотке возбуждения во всяком случае не должны быть выше испытательного напряжения, которое равно 7,5 составляет в зависимости от номинального напряжения обмотки ротора 1,5—3,5 кВ. Обычно принимают (с запасом), что допустимые перенапряжения не должны превосходить

, (1-13)

где — эффективное значение испытательного напряжения обмотки ротора турбогенератора частотой 50 Гц.

Рис. 1-25. Изменение тока ротора iв (а), напряжения Ив(б) и э. д. с. статора Ест (в) при гашении поля ЛГП с гасительным сопротивлением

При АГП с гасительным сопротивлением, значение которого принимается обычно равным 4—5-кратному сопротивлению обмотки возбуждения, процесс гашения протекает по экспоненте (рис. 1-25) с постоянной времени

(1-14)

Здесь следует отметить, что время гашения поля , в мощных турбогенераторах оказывается значительно большим, чем значение вычисленное при обычных параметрах обмотки

возбуждения: и . Конструктивные элементы ротора - массивная бочка, металлические пазовые клинья, бандажные кольца — образуют демпферный контур с значительной постоянной времени. При переходных режимах затухание наведенных токов ротора будет определяться совместно двумя контурами — возбуждения и демпферным. Скорость гашения поля при этом в большой степени зависит от постоянной времени демпферного контура. После прекращения тока в обмотке возбуждения наведенный ток в демпферном контуре еще не затухает полностью и продолжает поддерживать э. д. с. машины. Таким образом, время гашения поля в турбогенераторе будет больше вычисленного по параметрам только обмотки возбуждения а может составить до 6—8 с, что нельзя считать допустимым для мощных блочных генераторов. Поэтому в настоящее время автоматы гашения такого типа применяются только, для синхронных генераторов небольшой мощности с электромашннными системами возбуждения, а также для гашения поля возбудителей (см. 7 на рис. 1-23).

В цепях же возбуждения крупных машин (более 25— 50 МВт) устанавливают АГП нового типа с дугогасительпыми решетками. Сопротивление дуги, возникающей в этой решетке, растет по мере уменьшения тока, что значительно убыстряет процесс гашения поля. Время гашения поля при использовании этого типа АГП составляет всего 0,5—1,0 с (рис. 1-26).

При независимом вентильном возбуждении гашение поля эф­фективно осуществляется переводом выпрямителя в инверторный режим. Напряжение на вентилях при этом меняет знак и ток в обмотке возбуждения очень быстро спадает до нуля. Рекомендуется переводить в инверторный режим форсировочную группу вентилей, так как более высокое напряжение этой группы позволяет быстрей погасить поле.

Рис. 1-27. Схема защиты обмотки возбуждения от перенапряжении после погасания дуги в дугогасительной решетке АГП

1 — обмотка возбуждения синхронного генератора: 2 — возбудитель: 3 — дугогаситеальная решотка: 4 —защитное сопротивление; 5—защитный разрядник

При вентильном самовозбуждении, а также при высокочастотном возбуждении гашение поля переводом выпрямителей в инверторный режим осуществить не удается, так как встречная э. д. с. инвертора в этой схеме падает вместе с напряжением статора. Поэтому в таких случаях необходимо использовать АГП с дугогасительной решеткой.

В цепях возбуждения крупных генераторов (мощностью более 50—100 МВт) из-за чрезмерного возрастания размеров дугогасительных решеток применяется двухполюсная схема включения АГП, при которой в каждый полюс цепи возбуждения включается отдельный АГП.

На гидрогенераторах с электромашинной системой возбуждения используется также отключение только АГП возбудителя, а не генератора, обмотка возбуждения которого остается включенной на якорь возбудителя.

В цепи ротора турбогенераторов мощностью 150 МВт и выше для защиты их от пробоя перенапряжением, возникающим после погасания дуги в решетке АГП, устанавливаются защитные разрядники, отрегулированные па напряжение срабатывания 1,7кВ (действующее значение) (рис. 1-27).