Проверка и испытание вентильных систем возбуждения синхронных машин - Установка угла регулирования форсировочной группы вентилей

Если в схеме управления имеется ИФР, то угол регулирования устанавливается следующим образом.
К ротору главного генератора подключается форсировочная группа. На вход осциллографа подается выпрямленное напряжение, ИФР устанавливается на нуль. Медленно поворачивая ИФР в сторону отпирания вентилей, наблюдают за формой кривой и на экране осциллографа.

Как показано на рис. 33, в кривой Ud сначала появляются наклонные линии и горизонтальные площадки, которые уменьшаются по мере уменьшения угла регулирования и исчезают при α = 90β. Отметив положение указателя ИФР, соответствующее режиму α=90°, поворачивают ИФР в сторону запирания на необходимый угол. Пусть угол инвертирования должен быть равен 135°, тогда ИФР необходимо повернуть дополнительно на 45°. Отсчет угла производится по шкале ИФР.
Если в электромагнитных системах управления ИФР отсутствует, то угол инвертирования настраивается несколько иначе. Сначала, увеличивая ток подмагничивания ФС, отмечают по изменению формы кривой выпрямленного напряжения на экране осциллографа момент, когда угол α=90° (исчезают горизонтальные площадки). Фиксируют масштаб горизонтальной развертки, а затем на вход осциллографа вместо сигнала Ud подают напряжение источника отпирающих импульсов любого вентиля. Ток подмагничивания ФС отключается, и настраивается величина смещения такая, при которой обеспечивается сдвиг отпирающего импульса в сторону запирания вентиля на заданный угол (в рассматриваемом примере этот угол составляет 45°).
Угол регулирования форсировочной группы вентилей для схем ССУП и СУТ настраивается аналогично при помощи блока БСП.
Способ настройки схемы управления при гашении поля ротора в два этапа поясняется на следующем примере. Пусть угол инвертирования первого этапа равен 110°, а второго 135°. Последний из них устанавливается при помощи ИФР, как указано выше. Затем, изменяя ток смещения ФС форсировочной группы вентилей, добиваются, чтобы отпирающий импульс переместился на экране осциллографа в сторону отпирания на 25°.
При подаче команды «гашение поля» обмотка подмагничивания ФС замыкается накоротко через диод. Но поскольку ток в ней исчезает не мгновенно, то в первый момент гашение поля производится при угле инвертирования 110°, а затем с постоянной времени ФС происходит изменение угла до 135°.
Пробный подъем напряжения на статоре генератора производится при угле регулирования форсировочной группы, равном углу инвертирования. К ротору главного генератора подключаются обе группы вентилей и производится медленный ступенчатый подъем напряжения статора до номинального путем открытия рабочей
группы вентилей. На каждой ступени производится осмотр оборудования и записываются показания измерительных приборов. При токе ротора, равном 0,2—0,5 тока х. х., следует произвести гашение поля ротора, чтобы убедиться в правильности работы схемы в режиме инвертирования.
Настройка системы возбуждения производится для следующих рабочих режимов генератора: х. х., номинальной нагрузки, форсировки возбуждения.
В паспортных данных генератора и возбудителя для перечисленных режимов указываются значения напряжения и тока возбуждения, углы регулирования вентилей рабочей и форсировочной групп и распределение тока между группами. Если характеристики системы управления и АРВ совпадают с расчетными (что бывает крайне редко), то настройка системы возбуждения в первых двух режимах сводится к проверке соответствия реальных значений тока и напряжения возбуждения паспортным данным. Обычно же требуется некоторая корректировка тока смещения ФС, тока выхода АРВ по группам и т. п.
При помощи блока ручного управления АРВ или ИФР изменяется угол регулирования вентилей рабочей группы и устанавливается сначала ток возбуждения, соответствующий режиму х. х., а затем номинальному току ротора. При этом на вентилях форсировочной группы угол регулирования не меняется и равен углу инвертирования. В каждом режиме проверяется распределение тока между группами и между вентилями. Для одной группы токи в вентилях различных плеч и в параллельных ветвях одного плеча не должны отличаться более чем на 10% от среднего значения. Токи по группам должны соответствовать проектному заданию, для чего, как правило, приходится корректировать угол регулирования форсировочной группы. Это выполняется при помощи ИФР или путем изменения тока смещения ФС, ССУП и СУТ.
Во время проверки работы возбудителя в режиме, соответствующем номинальному току ротора, следует иметь в виду, что генератор работает на х. х. и напряжение его статора повышается примерно до 1,3Uном· Поэтому все измерения следует производить быстро, не допуская работы генератора на х. х. с номинальным током возбуждения в течение более чем 15—20 мин,
Проверяется работа выпрямителя в режиме инвертирования (гашение поля ротора). Процесс осциллографируется, и по осциллограммам определяется время гашения поля ротора при токе возбуждения х. х. и при номинальном токе (рис. 68).
Наиболее ответственным этапом является настройка режима форсировки возбуждения.

Рис. 68. Осциллограммы гашения поля ротора генератора из режима х. х. (а) и из режима номинальной нагрузки (б).

Для систем возбуждения с управляемыми вентилями кратность форсировки возбуждения по напряжению превышает кратность по току. Поэтому форсировка возбуждения протекает в два этапа: сначала производится полное отпирание вентилей форсировочной группы, и напряжение достигает своего максимального значения (для разных генераторов 2,5—51 ном); затем при токе возбуждения, равном двойному номинальному, вступает в действие схема ограничения. При этом угол регулирования вентилей форсировочной группы увеличивается до величины, соответствующей среднему значению выпрямленного напряжения 2Uном. Устройство ограничения форсировки предварительно настраивается отдельно, и во время испытаний производится проверка его совместной работы с системой возбуждения и АРВ. Команда на форсировку возбуждения подается либо от блока ручного управления БРУ, либо от АРВ. Пробная форсировка возбуждения производится из режима, соответствующего току возбуждения х. х. (генератор отключен от сети).

По приборам отмечается напряжение возбуждения в первый момент, а также ток и напряжение возбуждения в режиме ограничения. Если указанные величины не соответствуют проекту или расчету, то производится корректировка тока подмагничивания ФС (тока выхода БРУ или АРВ) при помощи установочных резисторов.

Рис. 69. Осциллограмма форсировки возбуждения и гашения поля ротора из режима ограничения тока ротора.
Обозначения см. на рис. 68.

Затем процесс форсировки с последующим гашением поля ротора осциллографируется, и по осциллограмме определяется максимальное (потолочное) напряжение возбуждения, ток и напряжение возбуждения в режиме ограничения, а также время гашения поля ротора (рис. 69). Осциллографирование повторяется при начальном значении тока возбуждения, равном номинальному. Длительность форсировки в опытах не должна превышать 10—15 с.

Таблица 8

Время гашения поля ротора зависит от типа генератора, параметров и режима работы вентильного возбудителя. В табл. 8 приведены данные, полученные при испытаниях гидрогенераторов Братской ГЭС, по которым можно судить о примерном значении времени гашения поля ротора мощных гидрогенераторов.
Некоторый разброс времени гашения поля ротора однотипных генераторов обусловлен различием настройки регуляторов, а также различием параметров и температурных режимов оборудования.
В заключение проводится опыт форсировки длительностью 60 и 50 с соответственно для гидро- и турбогенераторов с косвенным охлаждением и 20 с для турбогенераторов с непосредственным охлаждением ротора. При этом контролируется работа всех систем возбудителя. Особое внимание уделяется системам охлаждения вентилей.
После окончания опытов гашения поля ротора при совместной работе обеих групп вентилей на ротор снимается зависимость выпрямленного напряжения от тока подмагничивания ФС рабочей группы (рис. 67).
При этом напряжение на роторе до 1,1 можно поднимать лишь кратковременно. Одновременно проверяется напряжение срабатывания реле форсировки при снижении возбуждения генератора и напряжение возврата реле при подъеме возбуждения.
Для головных образцов системы возбуждения дополнительно проводится работа по определению углов регулирования и коммутации во всех указанных выше режимах. Для этого снимаются осциллограммы напряжения и тока в одной из фаз источника питания выпрямителя (рис. 70).
При работе системы возбуждения с АРВ на х. х. генератора проверяется:
диапазон изменения уставки АРВ по напряжению статора генератора, который должен составлять ±0,1; устойчивость работы генератора с АРВ в замкнутой схеме регулирования при совместной и одиночной работе каждой из групп вентилей.
На контрольный вход АРВ подается прямоугольный возмущающий импульс, соответствующий изменению Uг на ±5%, и наблюдается успокоение системы возбуждения. Определяются области устойчивой работы в плоскости коэффициентов усиления по каналам U' и ГОС, U' и КЦ, ГОС и ЖОС и т. д. Значения коэффициентов по указанным каналам определяются положением переключателей на панели АРВ.

Рис. 70. Определение углов регулирования и коммутации.
а —режим х. х. генератора; б — режим номинальной нагрузки; в — режим форсировки возбуждения после ограничения; г — схема осциллографирования токов; 1 — обмотка статора ВГ; 2 — трансформатор тока; 3 — шлейф осциллографа.

Выбираются оптимальные значения положения переключателей;

Рис. 72. Зависимость напряжения генератора от тока управления по контрольному входу АРВ в замкнутой схеме регулирования.
Осциллографируется процесс изменения токов и напряжений при малых и больших возмущениях по каналу AU и определяются постоянная времени АРВ и время запаздывания при увеличении и при уменьшении возбуждения. Снижение напряжения имитируется путем включения дополнительного резистора в измерительную цепь.
Снятие сигнала производится закорачиванием дополнительного резистора. Значение сопротивления этого резистора должно соответствовать уменьшению напряжения на 3, 5 и 15% номинального; снимается характеристика Ud=f(I к.вх) при совместной работе  обеих групп вентилей в разомкнутой схеме регулирования (рис. 71) и определяется общий коэффициент усиления по контрольному входу АРВ.
Определяется также значение тока управления, соответствующее единице возбуждения. Так, по характеристике рис. 71 коэффициент усиления составил k=1150 В/мА. При номинальном напряжении возбуждения, равном 430 В, принятом за единицу, коэффициент усиления k=2,78 ед. возб./мА. Отсюда одной единице возбуждения соответствует ток управления /к.вх.ед=0,36 мА. При снятии характеристики необходимо поддерживать постоянную частоту вращения генератора. В противном случае кривая Ud = f(IK.вх) будет ломаной;
определяется коэффициент усиления по каналу ∆U в замкнутой схеме регулирования (рис. 72). Для этого при введенном канале ∆U при номинальном напряжении генератора подается ток управления по контрольному входу ΔIк.вх и фиксируется изменение напряжения генератора ∆UT.
Опыт повторяется при изменении полярности тока управления. Коэффициент усиления определяется по формуле,
(18)
и должен быть равен 50±10%. Аналогично определяются коэффициент усиления при других уставках АРВ
(±5% Uном).
При работе генератора в сети проверяется устойчивость регулирования при различных нагрузках генератора и снимаются области устойчивости. При номинальной нагрузке проверяется распределение тока между группами вентилей. Производится настройка устройства ограничения минимального возбуждения и устройства ограничения перегрузок. Проверяется работа АРВ при действии этих устройств. Определяется статизм системы регулирования и настраивается схема стабилизации (компенсации). Проводятся опыты форсировки возбуждения при имитации снижения напряжения генератора на 5 и 15%.
Длительность форсировки возбуждения не должна быть более 5—10 с. Предварительным расчетом проверяется возможность проведения данного опыта с учетом того, что недопустимо повышение напряжения на трансформаторе блока более чем на 10—15%.
Проверяется напряжение на роторе генератора при отключении АРВ; оно должно составлять 0,8—1,0 Uном.
Вопрос настройки блоков ограничения и их проверки при работе генератора в сети рассмотрен в § 29 и в [Л.17].