НЕОБХОДИМОСТЬ ЗАЩИТЫ ОТ ВЫПАДЕНИЯ ИЗ СИНХРОНИЗМА ДЛЯ АСИНХРОНИЗИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

СОДЕРЖАНИЕ
АСТГ – асинхронизированные турбогенераторы
Структурная схема АСТГ
Система возбуждения АСТГ
Преимущества АСТГ
Целесообразность использования АСТГ
Режимы работы АСТГ
Режим асинхронизированного генератора
Режим синхронного генератора
Режим асинхронного генератора
Защита от потери возбуждения
Выпадение генератора из синхронизма
Начало асинхронного режима
Отказ от полного состава защит
Случай из практики
Электрическая схема ТЭЦ-27

Генераторы ТЭЦ-27
Что было предпринято
Виртуальная модель АСТГ
Осциллограммы нарушения устойчивости
Защита от асинхронного режима
Признаки асинхронного режима
Принципы работы устройств АЛАР
Применимость устройств АЛАР для АСТГ
Устройство АЛАР СТГ ТЭЦ-27
Первые решения
Устройства АЛАР для генераторов
Главный вывод
Наши координаты
ПРОДОЛЖЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ

АСТГ - АСИНХРОНИЗИРОВАННЫЕ ТУРБОГЕНЕРАТОРЫ
ВЕЛИЧИНУ И ПОЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕГО МАГНИТНОГО ПОТОКА МОЖНО РЕГУЛИРОВАТЬ
Две обмотки возбуждения на роторе
электрически не связаны
продольная поперечная
Особенность
Что это даёт?

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АСТГ
Тр-р – блочный трансформатор
Тр-р сист. возб. – трансформатор системы возбуждения
Датчик УПР – датчик углового положения ротора
ОВ d – обмотка возбуждения по продольной оси
ОВ q – обмотка возбуждения по поперечной оси
АГП – автомат гашения поля
АЗОВ – автомат замыкания обмотки возбуждения накоротко
ЗПН – устройство защиты от пере-напряжения
Возб. ОВ d – возбудитель обмотки d
Возб. ОВ q – возбудитель обмотки q
ТВ – тиристорный выпрямитель
СУТВ – система управления тиристорного выпрямителя
АРВ – автоматический регулятор возбуждения

СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ АСТГ

ПРЕИМУЩЕСТВА АСТГ

ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АСТГ
АСТГ способны быстро восстанавливать величину и фазу напряжения и создавать синхронизирующий тормозящий момент
≥30% АСТГ повышается устойчивость станции в целом

РЕЖИМЫ РАБОТЫ АСТГ

Величина скольжения ограничена по нагреву ротора вихревыми токами
Ограничения
РЕЖИМ АСИНХРОНИЗИРОВАННОГО ГЕНЕРАТОРА

РЕЖИМ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Потребляемая реактивная мощность ограничена условиями устойчивости
Ограничения

РЕЖИМ АСИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
Полная мощность АСТГ возрастает сверх номинальной, что накладывает ограничения по току статора
АСТГ надо разгрузить до 60÷70% Рном за 5-10 мин
Ограничения

ЗАЩИТА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ
АСТГ НЕ НУЖНА ЗАЩИТА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ,
так как потеря возбуждения не приводит к выпадению из синхронизма
Вывод №1
Нужна ли АСТГ защита от выпадения из синхронизма без потери возбуждения?
Вопрос №1

ВЫПАДЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА ИЗ СИНХРОНИЗМА
для СТГ практически незамедлительно и неизбежно
для АСТГ наступает позднее, его можно избежать

НАЧАЛО АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
Возможен ли переход АСТГ в асинхронный режим?
Вопрос №2
Ответ на вопрос №2
ЗАВИСИТ ОТ ВЕЛИЧИНЫ ВОЗМУЩЕНИЯ

На практике не на всех АСТГ устанавливают устройства
АВТОМАТИЧЕСКОЙ
ЛИКВИДАЦИИ
АСИНХРОННОГО
РЕЖИМА
Правильно ли это?
Вывод №2
ДЛЯ АСТГ НАРУШЕНИЕ СИНХРОНИЗМА МЕНЕЕ ОПАСНО,
чем для СТГ, так как оно не всегда вызывает развитие асинхронного режима
Результат
ОТКАЗ ОТ ПОЛНОГО СОСТАВА ЗАЩИТ

При изучении состава защит существующих блоков выявлено:
на АСТГ устройства АЛАР не установлены
начало 2009 г. – Мосэнерго заказывает у ЭСП разработку схемы выдачи мощности ТЭЦ-27 на перспективу ввода нового блока ПГУ
СЛУЧАЙ ИЗ ПРАКТИКИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ТЭЦ-27

ГЕНЕРАТОРЫ ТЭЦ-27

ЭСП обратился за консультацией в НТЦ электроэнергетики – бывший ВСЕСОЮЗНЫЙ
НАУЧНО-
ИССЛЕДАВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
ВНИИЭ – основной разработчик и исследователь АСТГ
ЧТО БЫЛО ПРЕДПРИНЯТО

Кафедрой асинхронизированных машин НТЦ создана виртуальная модель АСТГ с его системой регулирования
ВИРТУАЛЬНАЯ МОДЕЛЬ АСТГ

ОСЦИЛЛОГРАММЫ НАРУШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ
Продемонстрировано нарушение динамической устойчивости АСТГ, выпадение его из синхронизма и переход в асинхронный режим
Расчётный случай – трёхфазное КЗ на отходящей линии вблизи шин станции с отказом выключателя и работой УРОВ (время КЗ 0,5 с)
напряжение на выводах генератора ток статора
взаимный угол ротора скольжение ротора
активная мощность генератора реактивная мощность генератора
Нарушения возможны во всех трёх режимах – АСТГ, СТГ, АТГ!

АНАЛИЗ ОСЦИЛЛОГРАММ
Нарушение динамической устойчивости АСТГ характеризуется:
АСТГ необходимо отключать

ЗАЩИТА ОТ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
Вывод №3
ВЫПАДЕНИЕ АСТГ ИЗ СИНХРОНИЗМА МОЖЕТ ПРИВОДИТЬ К РАЗВИТИЮ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
Следовательно:
Ответ на вопрос №1
Так же как СТГ,
АСТГ ДОЛЖНЫ ОСНАЩАТЬСЯ УСТРОЙСТВАМИ АЛАР
Вопрос №3
Подходят ли устройства АЛАР, разработанные для СТГ, для установки на АСТГ?

ПРИЗНАКИ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА
С точки зрения использования в устройствах АЛАР условно делятся на:

ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ УСТРОЙСТВ АЛАР

ПРИМЕНИМОСТЬ УСТРОЙСТВ АЛАР ДЛЯ АСТГ
АСТГ может некоторое время «держаться» в синхронизме при превышении углом значения 180º благодаря системе возбуждения
Но как долго?

УСТРОЙСТВО АЛАР СТГ ТЭЦ-27
Терминал 7UM62 фирмы Siemens
Функция «Защита от выпадения из синхронизма» ANSI 78
Подходит как основа устройства АЛАР для АСТГ ТЭЦ-27

Отключение АСТГ сразу после выпадения из синхронизма (превышения относительным углом 180º) уменьшает динамическую устойчивость станции в целом и ухудшает переходный процесс
Устройства АЛАР для АСТГ должны контролировать скольжение АСТГ в асинхронном режиме
ПЕРВЫЕ РЕШЕНИЯ

УСТРОЙСТВА АЛАР ДЛЯ ГЕНЕРАТОРОВ
Все перечисленные устройства разработаны для работы на синхронных генераторах

НЕОБХОДИМА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА
ПРИГЛАШАЕМ К СОТРУДНИЧЕСТВУ !
ГЛАВНЫЙ ВЫВОД