Стартовая >> Архив >> Генерация >> Эксплуатация генераторов

Асинхронизированные синхронные генераторы - Эксплуатация генераторов

Оглавление
Эксплуатация синхронных генераторов
Элементы конструкции гидрогенераторов
Охлаждение гидрогенераторов
Системы возбуждения
Режимы работы гидрогенераторов
Развитие методов электромагнитного расчета гидрогенераторов
Вспомогательные устройства гидрогенератора
Дефекты статора гидрогенератора
Дефекты ротора гидрогенератора
Техническое обслуживание генераторного оборудования
Остановка агрегата, оборудование в резерве
Ремонты генераторного оборудования
Эксплуатация турбогенераторов
Конструктивные особенности турбогенераторов, вероятные повреждения
Конструктивные особенности ротора турбогенераторов
Система уплотнений вала турбогенераторов
Повреждения ротора турбогенераторов
Системы охлаждения турбогенераторов
Особенности пуска и набора нагрузки турбогенераторов
Нормальные режимы работы турбогенераторов
Турбогенераторы серии ТФ
Турбогенераторы серии ТВМ
Сверхпроводниковые турбогенераторы
Асинхронизированные синхронные генераторы
Турбогенераторы с воздушным охлаждением за рубежом
Диагностическое обслуживание генераторов электростанций
Оценка технического состояния гидрогенераторов
Новые отечественные методы диагностики гидрогенераторов
Новые направления и совершенствование систем диагностики турбогенераторов
Новые методы диагностики турбогенераторов
Экспертные системы диагностики генераторов

В последние десятилетия в стране и за рубежом активно ведутся разработки, изготовление и применение на практике регулируемых электромашинно-тиристорных комплексов. Создаваемые на базе последних достижений такие комплексы обладают рядом принципиальных преимуществ по сравнению с обычными электрическими машинами. Это определяется более широкими возможностями регулирования эксплуатационных характеристик агрегатов, обеспечением лучшей адаптации к изменяющимся условиям работы с целью повышения экономичности и надежности работы установок.
Электромашинно-тиристорные комплексы разрабатываются и применяются в качестве регулируемых по частоте вращения электроприводов. Вместе с тем электромашинно-тиристорные комплексы уже находят применение и являются перспективными в качестве генераторов. Генераторно-тиристорные комплексы позволяют решать полностью или частично дополнительные по отношению к обычным генераторным установкам задачи:
повышение экономичности работы за счет регулирования частоты вращения в зависимости от параметров энергоносителя первичного двигателя при сохранении неизменной частоты вырабатываемой электроэнергии;
расширение диапазонов регулирования активной и реактивной мощности, в том числе глубокое потребление последней;
повышение статической и динамической устойчивости параллельной работы самих машин, систем передачи электроэнергии, энергосистем в целом;
улучшение качества управления переходными процессами;
повышение эксплуатационной надежности, в частности готовности самих генераторных установок, за счет органического наличия у некоторых из них избыточности в основных цепях и в системах управления, сокращение за этот счет эксплуатационных расходов.
Естественно, это достигается некоторым усложнением и увеличением стоимости как вследствие установки тиристорных преобразовательных устройств, так и усложнения в некоторых случаях собственно электрической машины.
Генераторно-тиристорные комплексы по месту подключения преобразователен частоты можно разделить на две группы.
В первую группу входит синхронный или асинхронный генератор, связанный с сетью через тиристорный преобразователь частоты, мощность которого равна мощности генератора. Последнее обстоятельство определяет большие габариты и высокую стоимость установок, что соответственно ограничивает область применения, особенно в зоне больших мощностей.
Ко второй группе относятся так называемые асинхронизированные синхронные генераторы или просто асинхронизированные генераторы (АСП), состоящие из машины переменного тока и преобразователя в цепи возбуждения, обеспечивающего возможность создания управляемых магнитных полей по двум взаимно перпендикулярным осям ротора (продольной и поперечной). Система обмоток возбуждения может иметь две фазы и более и быть симметричной или несимметричной.
Достоинством такого комплекса является меньшая, зависящая от требуемого диапазона изменения частоты вращения мощность преобразователя (обычно не более 20 - 25 % мощности генератора).
Наличие на роторе многофазной (две фазы и более) системы обмоток возбуждения с раздельным управлением по осям позволяет, помимо изменения поля возбуждения, что характерно для обычных синхронных машин, изменять (причем быстро) угловое положение поля относительно ротора. Это создает поле, вращающееся относительно ротора, и обеспечивает при практически симметричной системе обмоток возбуждения вращение ротора с частотой, отличной от синхронной. Ток возбуждения переменный и имеет частоту, равную электрической частоте скольжения ротора.
Раздельное управление возбуждением по осям позволяет независимо регулировать активную (электромагнитный момент) и реактивную мощности (напряжение). Это же существенно повышает статическую и динамическую устойчивость машины, особенно в зоне потребления реактивной мощности. У АСГ снимается ограничение последнего режима по условиям устойчивости, что характерно для обычных синхронных генераторов; работа в таком режиме ограничивается лишь нагревом обмоток и торцевых зон статора (у турбогенераторов).
Существенным с точки зрения эксплуатации достоинством АСГ является то, что при повреждениях в цепях возбуждения возможно сохранить агрегат в работе в синхронном режиме с возбуждением по одной из осей ротора или же в асинхронном режиме без возбуждения при закороченных обмотках ротора. Возможность управления у АСГ частотой и фазой генерируемой ЭДС независимо от частоты вращения ротора существенно упрощает процесс их синхронизации с сетью и с другими машинами. Асинхронизированные генераторы могут быть технически и экономически целесообразны не только Для традиционных тепловых и гидравлических электростанций средней и большой мощности, но и для ветроэлектрических установок, некоторых типов малых ГЭС. Кроме того, асинхронизированные машины могут эффективно использоваться для работы в режимах как генератора, так и двигателя для обратимых агрегатов гидроаккумулирующих электростанций и приливных электростанций, а также в так называемых асинхронизированных электромеханических преобразователях частоты для гибкой связи между электрическими сетями, имеющими различные номинальные частоты, или при одинаковых номинальных частотах для повышения устойчивости и управляемости связей, а также для ограничения (если это необходимо) передачи тех или иных возмущений или анормальностей от потребителя в сеть (в частности, больших ударных нагрузок) и наоборот - от сети к потребителю.
Асинхронизированные турбогенераторы (АСТГ). Самым значительным достижением последних лет в области АСТГ является создание наиболее мощного в мире турбогенератора этого типа
200 МВт, 3000 мин-1 (АСТГ-200). Турбогенератор АСТГ-200 сконструирован на базе серийного синхронного турбогенератора типа ТГВ-200М той же номинальной мощности.
Статор турбогенератора АСТГ-200 отличается от статора машины ТГВ-200М лишь некоторыми изменениями конструкции торцевых зон для снятия ограничений по их нагреву при потреблении реактивной мощности.. Это достигнуто оптимальным соотношением длин сердечника статора, бочки ротора и зазора между статором и ротором в концевой зоне, выполнением радиальных просечек под дном пазов концевых пакетов сердечника, установкой медных экранов под номинальными фланцами, выполнением последних из немагнитной стали с большим удельным сопротивлением и др.
Особенностью конструкции ротора является размещение на нем двух одинаковых обмоток возбуждения, сдвинутых по окружности на 90° (зл.). Каждая обмотка присоединена к своей паре контактных колец. Для улучшения условий работы генератора в асинхронном режиме без возбуждения на роторе концевые пазовые клинья выполнены из бронзы специального профиля, которые в сочетании с другими деталями из этого же материала образуют в торцевых зонах пояса, имеющие высокую электропроводность в тангенциальном направлении. Охлаждение турбогенератора смешанное:  обмотка статора включая соединительные шины и выводы - водой, остальное - водородом. Длительно допустимое скольжение по условиям нагрева массива бочки ротора равно ± 0,2 %.
Каждый из двух тиристорных реверсивных возбудителей, состоящих из двух силовых вентильных секций, присоединен к одной обмотке возбуждения.

На базе серийных синхронных турбогенераторов типа ТЗВ полностью с водяным охлаждением разработаны АСТГ мощностью 110, 220 и 320 МВт. Роторы этих турбогенераторов имеют полную магнитную и электрическую симметрию; на них размещены по две ортогональные концентрические обмотки возбуждения. Кроме того, роторы имеют полные демпферные системы из меди. Первые машины такого типа введены в эксплуатацию в 1995-1996 гг.
Начаты проработки АСТГ с полностью воздушным охлаждением. Предполагается за счет уменьшения величины воздушного зазора снизить требуемую намагничивающую силу обмоток возбуждения и соответственно потери в них и создать генераторы с единичной мощностью, большей, чем у синхронного турбогенератора с такой системой охлаждения.
В принципе все достоинства асинхронизированных машин вообще и АСТГ в частности справедливы и для гидроэлектрических станций и гидроаккумулирующих электростанций.



 
« Эксплуатационные режимы водо-водяных энергетических реакторов   Эксплуатация электростанций, работающих при сверхкритических параметрах »
электрические сети