Назначение, устройство и принцип работы синхронного генератора.
Синхронной называется такая электрическая машина, у которой скорость вращения ротора и магнитного поля одинаковы. Синхронные машины используются в качестве генераторов для преобразования механической энергии в электрическую, в качестве электродвигателей для преобразования электрической энергии в механическую и в качестве компенсаторов для повышения коэффициента мощности.
На электрических станциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока. Для работы они соединяются непосредственно с первичным двигателем, обычно с паровой турбиной (турбогенераторы) или гидротурбиной (гидрогенераторы).
Принцип действия синхронного генератора основан на использовании закона электромагнитной индукции. На статоре генератора располагается обмотка переменного трехфазного тока, на роторе – обмотка возбуждения, питаемая постоянным током. Постоянный ток, проходя по обмотке возбуждения, создает в магнитной системе машины магнитный поток. При вращении ротора первичным двигателем вместе с ротором вращается и магнитное поле. Оно пересекает витки обмотки статора и индуцирует в них электродвижущую силу (ЭДС). Три обмотки статора расположены относительно друг друга под 120 электрических градусов, следовательно, и ЭДС в них будут по фазе смещены на тот же угол. В результате получается симметричная трехфазная система переменных ЭДС. При замыкании обмотки статора на внешнюю нагрузку получим переменный трехфазный ток.
Генераторы с неявно выраженными полюсами используются в качестве высокоскоростных турбогенераторов на тепловых электростанциях, с явно выраженными – в качестве тихоходных гидрогенераторов на гидростанциях.
Повреждения и ненормальные режимы работы синхронных генераторов.
К повреждениям обмотки статора относятся многофазные короткие замыкания, однофазные замыкания на землю, двойные замыкания на землю, одно из которых возникло в обмотке статора, а второе - во внешней сети, и замыкание между витками одной фазы.
К повреждениям в обмотке ротора относятся замыкания на землю в одной и второй точках.
Основными ненормальными режимами синхронных генераторов являются прохождение сверхтоков при перегрузках и при внешних коротких замыканиях, повышение напряжения, асинхронный режим с потерей возбуждения, перегрузка обмотки ротора.
Защита от многофазных коротких замыканий в обмотках статора синхронного генератора мощностью до 1МВт.
Для генераторов небольшой мощности (до 1 МВт) работающих параллельно с другими генераторами или электрической системой, в качестве защиты от многофазных коротких замыканий предусматривается токовая отсечка без выдержки времени (первая ступень), устанавливаемая со стороны выводов генератора к сборным шинам.
Ток срабатывания токовой отсечки должен удовлетворять условию
Icз=KIотс×Iвн.макс (2.1)
Iср=Ксх* Icз /Кi (2.2)
Iк.вн.макс.=1,1*Iном/Xd (2.3)
Для защиты с электромагнитным реле типа РТ - 40 при наличии выходного промежуточного реле КОТС=1,2 - 1,3; при использовании РТ - 80 КОТС=1,5 – 1,6; а для отсечек с реле прямого действия РТМ КОТС=1,8 – 2,0.
Минимальный коэффициент чувствительности определяется при минимальном режиме работы энергосистемы без учета подпитки от параллельно работающих генераторов.
Кч=I(2)k min/IIC3 ³ 2,0. (2.4)
Если чувствительность токовой отсечки оказывается недостаточной, то допускается устанавливать продольную дифференциальную защиту.
Рисунок 2.5
Максимальная токовая защита с комбинированным пусковым органом напряжения.(Рис.2.5)
Так как МТЗ практически не может отличить токи внешних КЗ от токов перегрузки, то для генераторов мощностью более 1,0 МВт до 30,0 МВт рекомендуется МТЗ с комбинированным пусковым органом напряжения. Реле тока защиты соединены по схеме полной звезды. Комбинированный пусковой орган напряжения состоит из минимального реле напряжения KV, включенного на междуфазное напряжение, и максимального реле напряжения KVZ, которое присоединяется к фильтру напряжения обратной последовательности АVZ.
По данным опыта Uср =6 В. Благодаря реле KVZ схема имеет повышенную чувствительность к токам внешних коротких замыканий.
Защита от перегрузок
Наибольшее распространение для защиты от симметричных перегрузок получила схема, содержащая одно реле тока, включенное на ток фазы и термически стойкое реле времени.
Ток срабатывания защиты:
, (2.11)
где 
, а 
при ее действии на разгрузку или отключение.
Выдержку времени принимают больше выдержки времени срабатывания защиты от внешних коротких замыканий. Известны и другие схемы защиты.
Устройства автоматического регулирования возбуждения (УАРВ).
В нормальных условиях УАРВ обеспечивают поддержание заданного напряжения (обратные связи: положительная по току и отрицательная по напряжению) и необходимое распределение реактивной мощности между параллельно работающими генераторами.
При нарушении нормального режима основным назначением АРВ является повышение устойчивости параллельной работы генераторов: форсировку возбуждения при повреждениях в энергосистеме и гашение магнитного поля при повреждении в самом генераторе. Форсировка производится после отключения поврежденного участка, а гашение поля при аварийной остановке генератора.
Существуют и другие устройства автоматики синхронных генераторов.
Газовая защита.
Газовая защита основана на использовании явления газообразования в баке поврежденного трансформатора. Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. В зависимости от степени повреждения газовая защита действует на сигнал или отключение трансформатора.
Основным элементом газовой защиты является газовое реле(KSG), устанавливаемое в маслопроводе между баком и расширителем (рис. 2.6.а.).
Элементы газового реле выполнены в виде плоскодонных алюминиевых чашек, вращающихся вместе с подвижными контактами 4 (рис.2.6.б) вокруг осей 3. Эти контакты замыкаются с неподвижными контактами 5 при опускании чашек. В нормальном режиме при наличии масла в кожухе реле чашки удерживаются пружинами 6 в положении, указанном на рисунке. Понижение уровня масла сопровождается опусканием чашек и замыканием соответствующих контактов. Сначала 
Рисунок 2 6
опускается верхняя чашка и реле действует на сигнал. При интенсивном газообразовании возникает сильный поток масла и газов из бака в расширитель через газовое реле. На пути потока находится лопасть 7, действующая вместе с нижней чашкой на общий контакт. Лопасть поворачивается и замыкает контакт в цепи отключения трансформатора.
Достоинствами газовой защиты являются высокая чувствительность, реагирование практически на все виды повреждения внутри бака, сравнительно небольшое время срабатывания, простота выполнения, а также способность защищать трансформатор при недопустимом понижении уровня масла по любым причинам.
Газовая защита обязательна для трансформаторов мощностью 6300 МВА и выше. Допускается устанавливать газовую защиту и на трансформаторах меньшей мощности. Для внутрицеховых подстанций газовую защиту следует устанавливать на понижающих трансформаторах практически любой мощности.
Дифференциальная токовая защита с реле ДЗТ-11.(Рис.
Реле ДЗТ – 11 имеет одну тормозную обмотку. Если
двухобмоточный трансформатор имеет одностороннее питание тормозную обмотку следует присоединить к трансформатору тока питаем2.8ой стороны. Такое включение обеспечивает торможение только при внешних коротких замыканиях.
Таблица 2.2
| Параметры | Формулы |
| Первичный ток срабатывания защиты из условия отстройки от броска тока намагничивания, А | 
|
| Расчетный ток срабатывания реле, приведенный к стороне ВН, А | 
|
| Число витков рабочей обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны ВН: расчетное принятое |
|
| Число витков рабочей обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны НН: Расчетное Принятое |
 - ближайшее к  целое число
|
| Число витков тормозной обмотки реле, включаемых в плечо защиты со стороны НН: расчетное принятое |
где ε=0,1; Δu – относительная погрешность, обусловленная РПН, принимается равной половине суммарного диапазона регулирования напряжения; α – угол наклона касательной к тормозной характеристике реле типа ДЗТ-11; tgα=0,75
 , выбирается из ряда чисел 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18, 24
|
| Минимальное значение тока в реле при двухфазном КЗ на выводах НН: на среднем ответвлении РПН на крайнем ответвлении РПН |
Значения токов  и  из табл.
|
| Минимальное значение коэффициента чувствительности защиты при двухфазном КЗ на выводах НН: на среднем ответвлении РПН на крайнем ответвлении РПН |
|
Рисунок 2 8.
Рисунок 2.10
Рисунок 2.11
Рисунок 2.12
Характер изменения этого тока показан на рисунке 2.12, из которого следует, что если от асинхронного режима использовать максимальную токовую защиту с независимой выдержкой времени, то она не будет действовать, так как измерительное реле тока периодически размыкает контакты и в пределах каждого цикла биения держит их разомкнутыми в течении времени. t/
Применяется защита в однофазном исполнении с введением в схему промежуточного реле с замедлением при возврате.
Ток срабатывания защиты принимается
Iс.з =(1,3 -1,4) Iд.ном. (2.33)
При выборе выдержки времени должно соблюдаться условие
Tв.р. = (1,2 -1,5) t (2.34)
Список использованной литературы
1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Учебник для вузов. М. «Высшая школа». 1991. 496 с.
2.. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем. Учебник для вузов. М. «Энергия». 1976.560 с.
3. Справочник по проектированию электроснабжения. Под редакцией Барыбина Ю.Г., Федорова Л.Е., Зименкова М.Г., Смирнова А.Г. М. Энергоатомиздат. 1990. 576 с.
4. Справочник по электрическим установкам высокого напряжения. Под редакцией И.А.Баумштейна, С.А.Баженова. М.Энергоиздат. 1989. 768 с.
5. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. М. Энергоатомиздат. 1986. 640 с.
6. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Под общей редакцией А.А.Федорова, Г.В.Сербиновского. М.Энергоиздат. 1981. 624 с.
Назначение, устройство и принцип работы синхронного генератора.
Синхронной называется такая электрическая машина, у которой скорость вращения ротора и магнитного поля одинаковы. Синхронные машины используются в качестве генераторов для преобразования механической энергии в электрическую, в качестве электродвигателей для преобразования электрической энергии в механическую и в качестве компенсаторов для повышения коэффициента мощности.
На электрических станциях применяют синхронные генераторы трехфазного переменного тока. Для работы они соединяются непосредственно с первичным двигателем, обычно с паровой турбиной (турбогенераторы) или гидротурбиной (гидрогенераторы).
Принцип действия синхронного генератора основан на использовании закона электромагнитной индукции. На статоре генератора располагается обмотка переменного трехфазного тока, на роторе – обмотка возбуждения, питаемая постоянным током. Постоянный ток, проходя по обмотке возбуждения, создает в магнитной системе машины магнитный поток. При вращении ротора первичным двигателем вместе с ротором вращается и магнитное поле. Оно пересекает витки обмотки статора и индуцирует в них электродвижущую силу (ЭДС). Три обмотки статора расположены относительно друг друга под 120 электрических градусов, следовательно, и ЭДС в них будут по фазе смещены на тот же угол. В результате получается симметричная трехфазная система переменных ЭДС. При замыкании обмотки статора на внешнюю нагрузку получим переменный трехфазный ток.
Генераторы с неявно выраженными полюсами используются в качестве высокоскоростных турбогенераторов на тепловых электростанциях, с явно выраженными – в качестве тихоходных гидрогенераторов на гидростанциях.
Дата: 2019-03-05, просмотров: 177.
