Меню

Агп генератора зачем нужен

Автоматическое гашение поля (АГП)

Лекция №4. Автоматическое гашение поля и АРВ

Содержание лекции:автоматическое гашение поля синхронных генераторов и АРВ.

Цель лекции:изучение системы гашения поля и АРВ синхронных генераторов и их особенностей.

Автоматическое гашение поля — это процесс быстрого уменьшения магнитного потока возбуждения генератора до величины, близкой к нулю.

Короткое замыкание внутри СГ происходит через электрическую дугу, что обуславливает значительное повреждение обмоток статора и активной стали. Быстрое гашение поля генератора необходимо для ограничения размера аварии и предотвращения выгорания меди обмотки и стали статора.

Если просто отключить обмотку ротора от возбудителя, то за счет большой индуктивности на ее зажимах могут возникнуть большие перенапряжения, способные вызвать пробой изоляции. Нужно с одновременным отключением возбудителя обеспечить поглощение энергии магнитного поля обмотки ротора.

В настоящее время известны три способа гашения поля: замыкание обмотки ротора на гасительное (активное) сопротивление; включение в цепь обмотки ротора дугогасительной решетки и противовключение возбудителя.

В первом случае процесс затягивается и имеется возможность пробоя, поэтому наиболее распространенным способом является гашение поля при помощи дугогасительной решетки, как это показано на рисунке 4.1.

При КЗ в генераторе реле защиты KL срабатывает и отключает генератор от внешней сети, воздействуя на электромагнит отключения YAT выключателя, а также подает импульс на отключение АГП. АГП снабжен решеткой из медных пластин 4 при расстоянии между ними 1,5-3 мм.

Рисунок 4.1 — Схема электрических цепей при гашении поля генератора автоматом с дугогасящей решеткой

АГП имеет рабочие 2 и дугогасительные 1 контакты, которые при нормальной работе замкнуты. Контакты 3 АГП вводят добавочное сопротивление Rд в цепь возбуждения возбудителя. При отключении автомата сначала размыкаются рабочие контакты, а затем дугогасительные. Дуга затягивается с помощью магнитного дутья в дугогасительную решетку и разбивается на ряд последовательных коротких дуг, падение напряжения на которых сохраняется постоянным, равным 25-30 В, несмотря на изменение тока в дуге в широких пределах. Время гашения составляет 0,5-1 с, а условия гашения близки к оптимальным.

Для генераторов с тиристорным возбуждением при отключении автомата гашения поля главные вентили переводятся в инверторный режим, как это показано на рисунке 4.2.

1 — АГП; 2 — ввод резервного возбуждения; 3 — главный тиристорный возбудитель; 4 — тиристорный возбудитель вспомогательного генератора; 5 — контакты гашения поля; RГ — сопротивление гашения поля. Рисунок 4.2 — Гашение поля при независимом тиристорном возбуждении генератора

Магнитное поле подвозбудителя гасится после гашения поля главного генератора за счет инвертирования выпрямителей, питающих его обмотку возбуждения.

Источник

Гашение магнитного поля генератора

Синхронные генераторы имеют устройство гашения магнитного поля (ручное или автоматическое) для быстрого уменьшения ЭДС, следовательно, и тока статора при внутренних повреждениях в них. При внутренних коротких замыканиях отключение генератора от шин недостаточно, так как при вращающемся возбужденном генераторе поддерживается ток короткого замыкания, опасный для обмоток и стали статора, т.е. возможно возникновение явления «пожара» в железе генератора. Лишь снизив магнитный поток генератора до величины, близкой к нулю, можно прекратить прохождение тока короткого замыкания.

Гашение магнитного поля, осуществляемое с достаточной быстротой, является единственным способом, позволяющим ограничить размеры повреждения электрических машин при внутренних коротких замыканиях. Гашение поля также необходимо в условиях нормальной эксплуатации при остановке генератора.

Автоматические устройства, выполняющие указанную операцию, называются автоматами гашения поля (АГП).

Простейшим способом гашения поля является отключение обмотки возбуждения. Однако при этом, вследствие большой индуктивности цепи, на выводах обмотки возбуждения возникает перенапряжение, способное привести к пробою изоляции.

Применяют следующие способы гашения магнитного поля:

— замыканием обмотки возбуждения на постоянное активное сопротивление;

— замыканием обмотки возбуждения накоротко;

— включением в цепь обмотки возбуждения добавочного сопротивления;

— включением в цепь обмотки возбуждения дугогасительной решетки.

Гашение поля генераторов с машинными возбудителями с помощью постоянного активного сопротивления

Читайте также:  Выходное напряжение генератора гз 109

Гашение поля достигается путем замыкания обмотки возбуждения генератора на гасительное сопротивление с последующим отключением ее от возбудителя.

Схема ручного гашения поля приведена на рисунке 1.9.

Рисунок 1.9 – Схема ручного гашения поля генератора

Рисунок 1.10 – Схема автоматического гашения поля генератора

В схеме автоматического гашения поля (рис.1.9) в цепи обмотки возбуждения LG1 имеется автомат гашения поля АГП и гасительное сопротивление RГ. В режиме нормальной работы обмотка возбуждения генератора через замкнутые контакты 1 подключена к возбудителю G2, а контакты 2 разомкнуты и гасительное сопротивление отключено.

При срабатывании АГП сначала замыкаются контакты 2 и с некоторой выдержкой времени размыкаются контакты 1.

Замыкание обмотки возбуждения генератора на сопротивление вызывает быстрое снижение ЭДС до остаточного напряжения и быстрое гашение магнитного поля генератора.

Ток возбуждения не спадает мгновенно до нуля, а продолжает некоторое время протекать в контуре за счет электромагнитной энергии, запасенной в индуктивностях цепи. Чем больше активное сопротивление в контуре, тем быстрее затухает ток возбуждения.

Для контура возбуждения генератора можно записать уравнение

,

где Lв –индуктивность обмотки возбуждения LG1;

iв – мгновенное значение тока возбуждения;

rв – сопротивление обмотки возбуждения LG1;

rг – сопротивление гасительного сопротивления Rг.

Решение дифференциального уравнения имеет вид

где Uв0 – начальное значение напряжения возбуждения;

– начальное значение тока возбуждения;

– постоянная времени гашения поля.

Т.о. ток возбуждения затухает по экспоненциальному закону и для увеличения скорости гашения поля необходимо увеличить гасительное сопротивление rг.Однако напряжение на обмотке возбуждения не должно превосходить допустимую величину Umax по условию прочности изоляции. В момент размыкания контактов 1 АГП ток Iв0 пройдет через сопротивление rг и напряжение на обмотке возбуждения будет равно .

Необходимо, чтобы выполнялось условие

, или .

Максимальное допустимое напряжение на обмотке возбуждения определяется по испытательному напряжению:

.

Напряжение на обмотке возбуждения генератора

меняет свой знак на противоположный и во время процесса гашения поля затухает согласно соотношению

.

Рисунок 1.11 – Характеристики гашения поля с помощью гасительного сопротивления

Наибольшее напряжение имеет место в начальный момент гашения поля. Это обусловлено тем, что при изменении магнитного потока обмотки в ней индуктируется ЭДС самоиндукции, вызывая перенапряжение на кольцах ротора, причем тем больше, чем больше величина гасительного сопротивления. На процесс гашения магнитного поля влияет успокоительная обмотка ротора, так как энергия магнитного поля рассеивается не только в обмотке возбуждения и гасительном сопротивлении, но и в успокоительной обмотке и даже в самом теле ротора.

Для высоковольтных генераторов процесс гашения заканчивается, когда ЭДС статора снизится до величины менее 500 В, при которой происходит естественное погасание дуги в месте повреждения статора генератора. В низковольтных генераторах этот процесс определяется остаточным намагничиванием.

Гасительное сопротивление выбирается в 4 –5 раз больше сопротивления обмотки возбуждения в горячем состоянии и рассчитывается на длительный ток, равный 5% от номинального тока ротора генератора. При таких значениях сопротивления в цепи ротора скорость гашения поля оказывается достаточной при допустимых значениях перенапряжения на кольцах ротора. Полное время гашения поля обычно составляет 0,3 –0,6 с при Еост ≈ 5÷10 В.

Дата добавления: 2015-11-04 ; просмотров: 5759 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Автоматы гашения поля (АГП) синхронных машин

Семестровая работа студента №2

« Режимы работы синхроных генераторов »

«Схема гашения поля при независимом тиристорном возбуждении»

Специальность 5В071800 — Электроэнергетика

Выполнил студент группы ЭСк-12-1

Руководитель: Дуйсенова Ш.Т.

«____» ___________________ 20___г.

Автоматы гашения поля (АГП) синхронных машин. 4

Системы тиристорного независимого возбуждения (СТН). 8

Гашение магнитного поля приобретает особое значение при аварийных режимах, вызванных повреждениями внутри самого генератора или на его выводах.

Гашением поля называется процесс, заключающийся в быстром умень-шении магнитного потока возбуждения генератора до величины, близкой к нулю. При этом соответственно уменьшается ЭДС генератора.

Короткие замыкания внутри генератора обычно происходят через электрическую дугу – именно это обстоятельство обусловливает значительное повреждение обмоток статора и активной стали.

Читайте также:  Как заменить ремень генератора лада гранта без натяжителя

Таким образом, при внутренных коротких замыканиях в генераторах необходима не только отключить их от внешней сети, но и быстро погасить магнитное поле возбуждения, что приведет к уменьшению ЭДС генератора и погасанию дуги.

В данной семестровой работе мы подробно обьясним принцип действия АГП в генератре.

Автоматы гашения поля (АГП) синхронных машин

Автоматы гашения поля предназначены для коммутации цепей обмоток возбуждения турбогенераторов и гидрогенераторов, имеющих контактные кольца на роторе, а также для гашения поля этих машин.

В соответствии с ПУЭ в цепи возбуждения каждого синхронного генератора и синхронного компенсатора (за исключением малых машин) устанавливаются устройства для быстрого и безопасного развозбуждения — автоматы гашения поля (АГП). Необходимость в быстром гашении поля возникает, например, при внутренних повреждениях в 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 Св и большой индуктивности Lв в обмотке возбуждения генератора возникнут опасные для ее изоляции перенапряжения.

(1.1)

АГП предотвращают эти перенапряжения, переключая обмотку возбуждения на гасительное сопротивление, в котором рассеивается энергия поля (рис. 1.1) или на специальную дугогасительную решетку (рис. 1.2) в которую втягивается дуга с дугогасительных контактов автомата; здесь она быстро гаснет, разбиваясь на несколько коротких дуг.

Рис. 1.1 Схема гашения поля с гасительным сопротивлением
1 — синхронный генератор; 2 — обмотка возбуждения; 3 — гасительное сопротивление в цепи ротора; 4 — автомат гашения поля главный; 5 — возбудитель; 6 — автомат гашения поля возбудителя; 7 — гасительное сопротивление.

Рис. 1.2 Схема гашения поля с дугогасительной решеткой

1 — синхронный генератор; 2 — обмотка возбуждения; 3 — возбудитель; 4 — главные контакты АГП; 5 — дугогасительные контакты АГП; 6 — дуг огаснтелькая решетка.
Автоматы гашения поля должны отвечать следующим требованиям: время гашения 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, когда э. д. с., создаваемая током возбуждения, снизится до 200 В.
Оптимальные условия для интенсивного снижения тока ротора до нулевого значения обеспечиваются при разряде обмотки возбуждения на нелинейный резистор, сопротивление которого изменяется обратно пропорционально величине тока. Благодаря специальной конструкции кольцевой дугогасительной решетки автомата гашения поля, горящая в ней дуга обладает вольтамперной характеристикой нелинейного резистора, обеспечивающей минимальное время гашения поля и безопасный уровень напряжения на кольцах ротора. Основные характеристики АГП:

Перенапряжения на обмотке возбуждения во всяком случае не должны быть выше испытательного напряжения, которое равно 7,5Uвн т. е. составляет в зависимости от номинального напряжения обмотки ротора 1,5-3,5кВ.в цепи возбудителя.

(1.2)

При АГП с гасительным сопротивлением, которое принимается обычно равным 4—5-кратному сопротивлению обмотки возбуждения, процесс гашения протекает по экспоненте (рис. 1.3) с постоянной времени.

Рис. 1.3. Изменение тока ротора iB (а), напряжения ив (б) и э. д. с. статора Eat (в) при гашении поля АГП с гасительным сопротивлением.

(1.3.)
Следует отметить, что время гашения поля Тгаш в мощных турбогенераторах оказывается значительно большим, чем 3Тгаш, вычисленное при обычных параметрах обмотки возбуждения Lв и Конструктивные элементы ротора — массивная бочка, металлические пазовые клинья, бандажные кольца — образуют демпферный контур со 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 в демпферном контуре ток 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 и может составить 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 электромашинными системами возбуждения, а также для гашения поля возбудителей(рис.1.1).
В цепях же возбуждения крупных машин (более 25—50 МВт) устанавливают АГП нового типа с дугогасительными решетками. Сопротивление дуги, возникающей в этой решетке, растет по мере уменьшения тока, что значительно убыстряет процесс гашения поля. Время гашения поля при использовании АГП этого типа составляет всего 0,5—1,0 с.

Читайте также:  Дизель генераторов denyo dca

Рис. 1.4. Изменение тока ротора при гашении поля АГП с дугогасительной решеткой.

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.
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 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 дугогасительной решетки применяется двухполюсная схема АГП, при которой в каждый полюс цепи возбуждения включается отдельный АГП.

Рис.1.5. Конструкция генератора.

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 на напряжение срабатывания 1,7 кВ (действующее значение) (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Схема защиты обмотки возбуждения от перенапряжений после погасания дуги в дугогасительной решетке АГП
1 — обмотка возбуждения синхронного генератора; 2 — защитное сопротивление; 3 — возбудитель; 4 — дугогасительная решетка. 5 — защитный разрядник.

Все турбогенераторы, гидрогенераторы, дизель-генераторы, синхронные компенсаторы и двигатели, изготавливаемые в настоящее время, оснащаются современными полупроводниковыми системами возбуждения – рис.1.7 – 1.8. В этих системах используется принцип выпрямления трехфазного переменного тока повышенной или промышленной частоты возбудителей или напряжения возбуждаемой машины.

Рис.1.7. Система независимого возбуждения с возбудителем постоянного тока.

КК – контактные кольца, Rсс и КСС – сопротивление и контактор самосинхронизации, РВ – резервный возбудитель, АГП – автомат гашения поля, АГПВ – автомат гашения поля возбудителя, Rр – регулировочный реостат, Rд и Rгасв – резисторы добавочный и гасительный в цепи ОВВ, ДОВВ – добавочная обмотка возбуждения возбудителя.

Системы возбуждения обеспечивают следующие режимы работы синхронных машин:

• включение в сеть методом точной синхронизации или самосинхронизации;

• работу в энергосистеме с допустимыми нагрузками и перегрузками;

• форсировку возбуждения по напряжению и по току с заданной кратностью;

• разгрузку по реактивной мощности и развозбуждение при нарушениях в энергосистемах;

• гашение поля генератора в аварийных режимах и при нормальной остановке;

• электрическое торможение агрегата.

• системы тиристорные независимые (СТН) – рис.1.9;

• системы тиристорные самовозбуждения (СТС) – рис.1.10;

Источник

Adblock
detector