Асинхронный режим генератора

Контрольная работа

по дисциплине

«Режимы работы электрооборудования»

Вариант 6

Выполнил: студент гр. 4-70к

Зайцев А.А.

Проверил: ст. преп.

Батаева В.В.

Иваново 2017

СОДЕРЖАНИЕ

1. Задачка.. 3

2. НЕНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА: НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАГРУЗКА, АСИНХРОННЫЙ РЕЖИМ ГЕНЕРАТОРА И Т.П. 5

Перечень ЛИТЕРАТУРЫ... 15

К.


Задачка

Дано:

Подстанция с 2-мя РУ: РУ ВН-500 кВ и РУ СН-110 кВ. Для их связи Асинхронный режим генератора установлен автотрансформатор связи АТДЦТН-250000/500/110. Наибольший переток мощности со стороны ВН к стороне СН равен 180 МВА.

Номинальная мощность автотрансформатора:

Номинальные напряжения обмоток:

Коэффициент трансформации меж сторонами ВН и СН:

Коэффициент выгодности:

Номинальная мощность обмотки НН:

Отыскать:

Найти коэффициенты загрузки обмоток и допустимость режима работы при данном перетоке мощности. Систематизировать режим работы автотрансформатора Асинхронный режим генератора. При расчете принять, что коэффициенты мощности обмоток схожи и что обмотка НН не несёт нагрузки:

Решение:

Трехобмоточный автотрансформатор с обмотками ВН, СН и НН может работать в нескольких режимах – автотрансформаторном, трансформаторном и комбинированном.

По условию задачки передача номинальной мощности осуществляется с обмотки ВН на обмотку СН Асинхронный режим генератора – это автотрансформаторный режим (Набросок 1.1).

В общей обмотке проходит разность токов , потому поочередная и общая обмотки нагружены типовой мощностью.

Набросок 1.1 – Автотрансформаторный режим передача мощности из ВН в СН

Коэффициент загрузки обмоток определяем по формуле:

Режим работы автотрансформатора допустим, если неважно какая из обмоток не нагружается больше чем на типовую мощность .

При Асинхронный режим генератора перетоке мощности в 180 МВА условие производится. Режим работы АТ допустим.


НЕНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ГЕНЕРАТОРА: НЕСИММЕТРИЧНАЯ НАГРУЗКА, АСИНХРОННЫЙ РЕЖИМ ГЕНЕРАТОРА И Т.П.

Несимметричная нагрузка

Несимметрия нагрузки обусловливается огромным содержанием в общей нагрузке однофазовых потребителей, вызывающих неравномерное потребление энергии по фазам (к примеру, металлургические однофазовые печи, электрифицированный транспорт и т.п.). Этот случай более Асинхронный режим генератора возможен, когда потребитель обозначенной категории конкретно соединён с генератором (к примеру, на шины ГРУ ТЭЦ).

Несимметричные режимы при повреждении оборудования (отключение фазы полосы электропередачи, отключение фазы выключателя, отключение фазы трансформатора либо автотрансформатора) более возможны при больших напряжениях (330 кВ и выше), когда применяется оборудование в однофазовом выполнении. Такие Асинхронный режим генератора неполнофазные режимы могут осуществляться в процессе использования и специально, к примеру для пофазного ремонта либо испытаний оборудования без его полного отключения, но с подходящим ограничением передаваемой мощности.

Правилами технической эксплуатации электростанций и сетей РФ допускается долгая работа с разностью токов в фазах, не превосходящей 12 % номинального тока для турбогенераторов и 20 % для синхронных Асинхронный режим генератора компенсаторов и дизель-генераторов.

При несимметричном режиме в обмотке статора возникают токи оборотной последовательности, магнитное поле которых, вращаясь относительно ротора с двойной угловой частотой, индуцирует в его элементах токи двойной частоты. Возникающий пульсирующий крутящий момент двойной частоты вызывает повышение вибрации, которое более приметно для гидрогенераторов. Для Асинхронный режим генератора турбогенераторов, благодаря сравнимо маленький разнице в магнитной проводимости по продольной и поперечной осям, этот момент и обусловливаемая им вибрация невелики и фактически не оказывают влияние на ограничение допустимой мощности в несимметричном режиме. Для гидрогенераторов, напротив, этот фактор может стать решающим для определения ограничения допустимой нагрузки при несимметрии токов в статоре.

Из-за Асинхронный режим генератора ярко выраженного поверхностного эффекта при двойной частоте глубина проникания h в массив бочки ротора магнитного поля двойной частоты и индуцируемых им токов невелика:

где ρ – удельное сопротивление материала, Ом∙мм; ω – угловая частота вихревых токов, рад/с; μ – магнитная проницаемость, В∙с/(А∙м).

Ввиду большой индуктивности обмотки ротора и сильного Асинхронный режим генератора экранирующего деяния массива ротора индуцируемые в обмотке ротора токи двойной частоты очень малы и фактически не оказывают сколько-либо приметного воздействия на её термическое состояние.

Роторы турбогенераторов делают из целой поковки и имеют огромную поверхность. Потому основное воздействие этих токов сказывается на термическом состоянии массива бочки ротора и его частей Асинхронный режим генератора – зубцов, пазовых клиньев, бандажных колец. Практически эти токи протекают в узком поверхностном слое бочки ротора. Обычно эквивалентная глубина проникания вихревых токов двойной частоты в роторах турбогенераторов не превосходит нескольких мм в зубцах и 10÷15 мм в пазовых клиньях. При таком малом сечении линий тока эквивалентное сопротивление контуров Асинхронный режим генератора их протекания очень существенно, что обусловливает довольно огромные дополнительные утраты в роторе при несимметрии токов в статоре. Для большинства турбогенераторов с конкретным остыванием эти дополнительные утраты становятся равными номинальным потерям в роторе уже при токе оборотной последовательности I2, равном 0,22 номинального тока симметричного режима I1ном, а при I2 = I Асинхронный режим генератора1ном они превосходят номинальные утраты обычного симметричного режима в 15÷20 раз.

Вместе с повышением общего уровня дополнительных утрат имеет место также и неравномерный нрав их рассредотачивания по поверхности ротора. Полосы вихревых токов, охватывая всю поверхность бочки ротора, замыкаются через торцевые зоны, создавая в их высшую плотность тока. При всем этом замыкание Асинхронный режим генератора линий вихревых токов в торцевых зонах происходит через зубцы, клинья, бандажные кольца и контактные поверхности меж ними, имеющие завышенные электронные сопротивления. Эти причины обусловливают значимые местные перегревы в торцевых зонах, которые по мере удаления от торцевых зон стремительно падают, и на расстоянии 120÷130 мм они уже невелики (Набросок 2.1). Термическое состояние торцевых Асинхронный режим генератора зон является главным аспектом допустимости несимметричного режима для турбогенераторов.

Источником тепла в торцевой зоне является активная сталь ротора. Материал пазовых клиньев имеет более высшую теплопроводимость и поболее низкую температуру размягчения. Потому термический поток будет ориентирован от стали ротора к пазовым клиньям, через которые и будет основной отвод его к охлаждающей Асинхронный режим генератора среде. По сопоставлению со сталью ротора пазовые клинья являются более слабеньким в термическом отношении элементом, ограничивающим величину тока оборотной последовательности, при котором нагрев зубцов, пазовых клиньев и проводников обмотки ротора будет ещё неопасен для изоляции торцевых частей обмотки ротора.

Набросок 2.1 – Рассредотачивание температуры дополнительного нагрева ротора в Асинхронный режим генератора несимметричном режиме

Несимметрию токов принято охарактеризовывать коэффициентом несимметрии U, характеризующем относительное содержание тока оборотной последовательности I2 в токе обычного симметричного режима I1. В обычном симметричном режиме ток представляется только током прямой последовательности I1.

В общем случае, при хоть какой нагрузке генератора, относительный коэффициент несимметрии имеет вид Допустимая величина несимметрии определяется содержанием Асинхронный режим генератора допустимого тока оборотной последовательности в номинальном токе статора в обычном симметричном режиме: Допустимость несимметричных (неполнофазных) режимов оценивается сопоставлением фактического коэффициента несимметрии с допустимым по условию нагрева ротора генератора. Работа в этих режимах вероятна при условии, что

Для определения коэффициентов несимметрии следует знать величины токов прямой и оборотной последовательностей.

Из теории симметричных Асинхронный режим генератора составляющих известны выражения для токов прямой, оборотной и нулевой последовательностей:

Обмотки статора серийных турбогенераторов обычно соединяют по схеме звезды без заземления нулевой точки. Потому составляющая нулевой последовательности в фазных токах генератора отсутствует. Тогда по известным токам в фазах можно найти симметричные составляющие прямой и оборотной последовательности Асинхронный режим генератора.

Потому что допустимая величина токов оборотной последовательности регламентируется нагревом ротора, то при нагрузках, наименьших номинальных, может быть допущена несимметрия больше регламентируемой по ПТЭ. Чем больше ток нагрузки, тем больше при схожей несимметрии величина тока оборотной последовательности.

Располагаемая мощность турбогенератора при несимметричных режимах определяется допустимыми величинами вибрации, тока статора в более загруженной Асинхронный режим генератора фазе и температур активных частей для данного класса изоляции.

Вместе с режимами продолжительно допустимой несимметрии в критериях эксплуатации вероятны и режимы с краткосрочной несимметрией. Более небезопасными из их являются несимметричные недлинные замыкания.

В данном случае следует оценить способность генераторов выдерживать краткосрочные термические перегрузки ротора. Аспект допустимости этого режима приводится Асинхронный режим генератора в интегральной форме:

где – среднеквадратичное значение действенного тока оборотной последовательности, о.е.: τ – продолжительность протекания тока оборотной последовательности, с; Т – интегральный аспект тепловой стойкости турбогенератора, с.

Физическая суть интегрального аспекта тепловой стойкости генератора состоит в последующем: при адиабатном нагреве (т. е. без термообмена с окружающей средой) некого однородного тела определённого объёма Асинхронный режим генератора увеличение его температуры будет схожим при различных токах, но при таких длительностях их протекания, что количество теплоты, сообщаемое телу, будет оставаться постоянным.

Основными критериями определения аспекта тепловой стойкости являются непревышение максимально допустимого нагрева торцевой зоны ротора в 200 °С и отсутствие повреждения частей торцевой зоны.

Для генераторов с конкретным остыванием Асинхронный режим генератора ротора линейная токовая нагрузка и электрическое внедрение активных материалов больше, чем у генераторов с косвенным остыванием. Потому допустимая продолжительность несимметричного режима и интегральный аспект тепловой стойкости для их меньше.

Асинхронный режим генератора

Асинхронный режим работы синхронного генератора появляется при потере возбуждения или в итоге нарушения динамической стойкости параллельной работы его Асинхронный режим генератора в электронной системе. Ниже рассматривается асинхронный режим при полной потере возбуждения либо с резко уменьшенным током возбуждения 1-го генератора относительно других генераторов электронной станции либо энергосистемы.

Причинами утраты возбуждения могут быть разные повреждения и неисправности не только лишь цепей возбуждения генератора, да и цепей защиты, управления и автоматического регулирования Асинхронный режим генератора источника возбуждения, к примеру:

- несанкционированное отключение автомата гашения поля (АГП) с замыканием обмотки возбуждения генератора (ОВГ) на гасительное сопротивление и отключением её от возбудителя;

- исчезновение напряжения на возбудителе, когда ОВГ остаётся замкнутой на возбудитель;

- повреждение и разрыв цепи возбуждения генератора либо несанкционированное отключение АГП, когда ОВГ остаётся разомкнутой;

- повреждение Асинхронный режим генератора цепей автоматического регулирования возбуждения, когда цепь ОВГ остаётся исправной и замкнутой на источник возбуждения.

Почти всегда возбуждение генератора может быть довольно стремительно восстановлено и генератор продолжает работать в обычном режиме.

При потере возбуждения (по хоть какой причине) синхронный электрический тормозящий момент генератора, возникавший в обычном режиме в итоге Асинхронный режим генератора взаимодействия магнитного потока в зазоре меж статором и ротором с током в обмотке возбуждения, исчезает на сто процентов либо становится очень малым.

По мере уменьшения тормозящего синхронного электрического момента генератора на валу агрегата возникает положительный лишний момент

Под действием этого лишнего момента частота вращения агрегата увеличивается, становясь больше синхронной, и Асинхронный режим генератора он перебегает в асинхронный режим со всё увеличивающимся скольжением. При всем этом замкнутые контуры ротора начинают пересекать силовые полосы магнитного поля в зазоре машины, создаваемого магнитодвижущей силой статора, и в их будет индуцироваться переменный ток с частотой скольжения, что определит возникновение асинхронного электрического (тормозящего) момента генератора, который будет возрастать Асинхронный режим генератора с повышением скольжения.

В асинхронном режиме, также как и в обычном синхронном, активная мощность от генератора будет поступать в энергосистему. В расчётах сетей энергосистем это направление мощности принимается со знаком плюс. Потому, чтоб избежать в расчётах асинхронного режима возникновения активной мощности, направленной от генератора в систему, с Асинхронный режим генератора оборотным знаком, принято формулу скольжения для генератора представлять в несколько «перевернутом» виде;

либо

Сразу с повышением частоты вращения агрегата система регулирования турбины прикрывает регулирующие клапаны, понижая тем впуск пара в турбину, что ведёт к понижению крутящего момента турбины (Набросок 2.2).

Набросок 2.2 – Зависимости моментов на валу турбоагрегата от частоты вращения при потере возбуждения

Понижение крутящего Асинхронный режим генератора момента турбины будет длиться до того времени, пока он не уравновесится растущим асинхронным моментом генератора (Набросок 2.2). При понижении синхронного момента (Набросок 2.2) частота вращения агрегата и скольжение могут так возрости, что тормозящий асинхронный момент генератора окажется больше снижающегося момента турбины (это находится в зависимости от асинхронных черт турбогенератора), и турбоагрегат Асинхронный режим генератора начнёт тормозиться, В итоге, если асинхронный момент генератора окажется меньше момента турбины, частота вращения агрегата вновь начнёт возрастать, вызывая повышение скольжения и асинхронного момента. После ряда схожих колебаний скольжения, величины и знака лишнего момента агрегата устанавливается сбалансированное состояние меж сниженным моментом турбины и асинхронным тормозящим моментом Асинхронный режим генератора генератора при некой асинхронной частоте вращения В этом установившемся асинхронном режиме генератор может выдавать в сеть некую активную мощность с потреблением из сети нужной реактивной мощности. Характеристики этого режима будут зависеть от предшествовавшей активной нагрузки генератора, от черт систем регулирования теплотехнического оборудования (турбина, котёл), от черт асинхронного хода турбогенератора Асинхронный режим генератора без возбуждения и величины напряжения сети.

Синхронный турбогенератор имеет одну обмотку возбуждения, расположенную по продольной оси. Из-за одноосности обмотки возбуждения и неодинаковости магнитной проводимости по продольной и поперечной осям генератора его асинхронный момент будет временами изменяться около некого среднего значения.

где и – моменты на валу, надлежащие максимуму тока, по продольной Асинхронный режим генератора и поперечной осям.

Периодическое изменение асинхронного тормозящего момента генератора обусловливает повторяющиеся конфигурации мощности (порядка 5÷7%) и скольжения генератора. Потому, строго говоря, асинхронный ход без возбуждения не является установившимся режимом. Нрав повторяющихся пульсаций асинхронного момента на валу генератора зависимо от угла сдвига продольной оси ротора относительно магнитного потока в зазоре Асинхронный режим генератора меж статором и ротором представлен на рисунке 2.3.

Набросок 2.3 – Нрав повторяющихся пульсаций асинхронного момента на валу генератора зависимо от угла сдвига 0 продольной оси ротора относительно магнитного потока в зазоре меж статором и ротором

Величины возникающих колебаний момента и скольжения зависят от неодинаковости характеристик по продольной и поперечной осям турбогенератора, от Асинхронный режим генератора неизменной времени механической инерции крутящихся частей турбоагрегата и величины колебаний напряжения на выводах генератора, которая, в свою очередь, находится в зависимости от сопротивления наружной сети и колебаний тока. Свойства асинхронного режима зависят также от состояния цепи возбуждения – замкнута либо разомкнута цепь обмотки возбуждения.

Если цепь обмотки возбуждения генератора остаётся разомкнутой Асинхронный режим генератора, то ток в ней не протекает, но в массиве «бочки» ротора наводятся вихревые токи с частотой скольжения. Чем больше скольжение, тем меньше глубина проникания этих токов в массив «бочки» ротора и тем больше активное сопротивление контуров замыкания вихревых токов.

Потому что в асинхронном режиме частота вращения ротора больше синхронной Асинхронный режим генератора частоты вращения магнитного поля статора, то с повышением скольжения угловая частота вихревых токов растёт.

При всем этом вырастают и утраты в роторе рассредотачивание которых по поверхности ротора неравномерно. Самые большие величины их имеют место в торцевых зонах, а означает, конкретно там будет и больший нагрев активных частей, что в конечном Асинхронный режим генератора счёте играет решающее значение в ограничении мощности турбогенератора в асинхронном режиме при потере возбуждения.

Допустимая мощность синхронного генератора в асинхронном режиме без возбуждения может быть определена последующим образом:

либо

В случае появления асинхронного режима при потере возбуждения, когда обмотка ротора остаётся замкнутой на якорь возбудителя (автомат гашения поля Асинхронный режим генератора остался включенным), или в случае отключения автомата гашения поля с замыканием обмотки ротора на гасительное сопротивление в обмотке ротора протекает наводимый однофазовый переменный ток с частотой скольжения, который создаёт пульсирующее поле той же частоты. Это поле может быть разложено на два обратно крутящихся с половинной амплитудой каждое. Поле, крутящееся Асинхронный режим генератора против направления вращения ротора с угловой частотой скольжения (оборотное поле), будет бездвижно относительно вращающегося поля статора и создаст дополнительный тормозящий момент генератора, который, складываясь с моментом от токов, наводимых в массиве ротора полем статора, существенно прирастит результирующий асинхронный момент при данном скольжении. Это определит повышение жёсткости моментной свойства генератора (Набросок Асинхронный режим генератора 2.4).

Набросок 2.4 – Средний асинхронный момент турбогенератора:

1 – обмотка возбуждения разомкнута: 2 – обмотка возбуждения замкнута накоротко 3 – обмотка возбуждения замкнута через гасительное сопротивление

Пунктиром показаны свойства при разомкнутой обмотке возбуждения

для генераторов 300 МВт (4) и 500 МВт (5).

Составляющая поля, крутящаяся согласно вращению ротора (прямое поле), имеет относительно вращающегося поля статора угловую скорость и наводит в статоре токи с частотой Асинхронный режим генератора , магнитное поле которых находится в противофазе с прямым полем. Потому дополнительного генераторного (тормозящего) момента она не создаст. Но эта составляющая тока статора, замыкаясь через сеть, на которую включён генератор, вызывает значимые пульсации (до 25-30%) токов статора с двойной частотой скольжения.

Если обмотка возбуждения будет замкнута на гасительное сопротивление величиной 3÷5 – кратной Асинхронный режим генератора сопротивлению обмотки возбуждения, то асинхронные моменты уменьшаются и моментная черта становится более пологой (Набросок 2.4, черта 3).

Опытом эксплуатационных испытаний установлены условия допустимости работы турбогенераторов при потере возбуждения. Для генераторов с косвенным остыванием они заключаются в последующем:

1) утраты в роторе при асинхронном режиме должны быть не больше утрат в обычном Асинхронный режим генератора синхронном режиме

2) ток в обмотке статора в асинхронном режиме не должен быть больше 110% номинального

3) допустимая продолжительность асинхронного режима менее 30 минут;

4) допустимая активная мощность не должна превосходить 0,5÷0,7 номинальной при выполнении прошлых критерий и ограничении употребления реактивной мощности из сети величиной аварийной нагрузки при коэффициенте мощности 0,7.

Для турбогенераторов с конкретным Асинхронный режим генератора остыванием следует учесть и ряд дополнительных особенностей:

1) значения переходных и сверхпереходных сопротивлений у их больше, что обусловливает наименьшие значения асинхронного момента и поболее высочайшие скольжения в установившемся асинхронном режиме;

2) более высочайшие плотности тока в обмотке статора и, как следует, наименьшую допускаемую продолжительность асинхронного режима;

3) более высшую линейную нагрузку статора;

4) специфику рассредотачивания Асинхронный режим генератора термических потоков в массиве ротора.

Правилами технической эксплуатации допускается краткосрочная работа турбогенераторов в асинхронном режиме без возбуждения. Для турбогенераторов с косвенным остыванием – с нагрузкой менее 60% номинальной длительностью менее 30 минут, для синхронных турбогенераторов с конкретным остыванием и асинхронизированных турбогенераторов – по указаниям заводов-изготовителей либо по результатам особых Асинхронный режим генератора испытаний. Почти всегда для турбогенераторов с конкретным остыванием активная мощность при потере возбуждения ограничивается величиной 0,4 от Рном при продолжительности асинхронного режима менее 15 минут. Если же нагрузка выходит за обозначенные пределы, то её продолжительность ограничивается 2-мя минутками, по истечении которых генератор должен быть разгружен.

Для гидрогенераторов (машины с явновыраженными полюсами Асинхронный режим генератора) утрата возбуждения имеет некие соответствующие особенности. Гидрогенераторы без демпферных обмоток развивают сравнимо низкий асинхронный момент (обычно менее 0,5÷0,6 номинального). Потому при потере возбуждения частота вращения их существенно возрастает и нагрузка миниатюризируется фактически до нуля. Потому что таковой режим недопустим, то при потере возбуждения генераторы такового типа должны немедля отключаться от сети.

Согласно Асинхронный режим генератора Правилам технической эксплуатации работа гидрогенераторов в асинхронном режиме без возбуждения не допускается.


Перечень ЛИТЕРАТУРЫ

1. Баженов И.А, Марьянова С.И. Режимы работы основного электрического оборудования электростанций: Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. / ГОУВПО «Ивановский муниципальный энергетический институт имени В.И. Ленина». – Иваново, 2011 – 148 с.

2. Баженов И.А, Марьянова С.И Асинхронный режим генератора. Сборник расчетных заданий к лабораторным работам по курсу «Режимы работы электрического оборудования электронных станций»: Учебно-метод. пособие. – ФГБОУВПО «Ивановский муниципальный энергетический институт имени В.И. Ленина». – Иваново, 2012 – 52 с.

3. Studfiles – Режим доступа: http://www.studfiles.ru/preview/5428402/page:9/.


asteno-nevroticheskij-tip.html
asteriks-i-obeliks-protiv-cezarya.html
astihotvornaya-povest-v-ee-osnove-lezhit-syuzhet-dannij-v-edinstve-s-liricheskim-raskritiem-poemi.html