Компаундирование возбуждения синхронных генераторов

Принцип компаундирования синхронных генераторов заключается в дополнительной подпитке обмотки возбуждения возбудителя током статора генератора, выпрямленным в твердом выпрямителе.

Компаундирование возбуждения синхронных генераторов — эффективное средство для коренного улучшения работы сельских электростанций в повышения качества вырабатываемой ими электроэнергии.

В компаундирующих устройствах отсутствуют подвижные части, контакты, а также сложные и дорогие электронные и ионные приборы. Они практически не имеют зоны нечувствительности и поэтому представляют гобой весьма эффективное средство повышения устойчивости работы синхронных генераторов.

Большим преимуществом системы компаундирования по сравнению с электронными регуляторами напряжения, которые также почти не имеют зоны нечувствительности, является простота схемы и отсутствие постороннего источника питания стабильного напряжения. Эта имеет существенное значение для сельских электрических установок.

На рисунке 231 приведена схема параллельно-токового компаундирования синхронных генераторов с использованием тока трех фаз. Действие компаундирования заключается в следующем.

Вторичный ток 1.2 трансформатора тока 1 разветвляется на два тока: /у и /к. Ток 7У заходит в установочное сопротивление 2, которое служит для настройки схемы компаундирования. Ток 1К питает первичную обмотку выпрямительного трансформатора 3. Этот трансформатор устанавливает необходимое соответствие между вторичным током трансформатора тока I и компаундирующим током iK, подпитывающим обмотку возбуждения возбудителя 5. Вторичный ток выпрямительного трансформатора питает селеновый выпрямитель 4, собранный по мостиковой схеме.

Практикой работы компаундирующих устройств на крупных электростанциях установлено, что вследствие большой нагрузки, приходящейся на основные трансформаторы тока, использование этих трансформаторов тока одновременно для целей питания измерительных приборов невозможно. В схемах, рекомендуемых для сельских электростанций, также необходимо предусматривать обособление трансформаторов, питающих устройства компаундирования от трансформаторов, дающих питание амперметрам и токовым обмоткам счетчиков и ваттметров.

Как видно из приведенной схемы, вторичный ток трансформаторов тока, установленных в генераторной цепи, регулируется установочным сопротивлением и промежуточным тран-сформатором он выпрямляется в твердых выпрямителях и подается для дополнительного питания в обмотку возбуждения машинного возбудителя. При увеличении нагрузки и коротких замыканиях эта система увеличивает возбуждение возбудителя, а тем самым и генератора. Благодаря этому устойчивость работы повы-

  шается, а процесс восстановления напряжения после отключения     короткого или после завершения нестационарного режима значительно   ускоряется.

•  сбросе нагрузки компаундирующее устройство уменьшает   возбуждение, чем предохраняет установку от чрезмерного   повышения напряжения. Кроме приведенной на рисунке 231 схемы   параллельно токового компаундирования, иногда применяют схему   компаундирования с последовательным питанием обмотки   возбуждения возбудителя (рис. 232) либо схему с дополнительной   компаундирующей обмоткой возбуждения возбудителя (рис. 233).

Следует отметить, что схема последовательного компаундирования имеет следующие недостатки: 1) чувствительность значительно понижена, так как эффект компаундирования начинается с того момента, когда амплитуда тока, питающего выпрямитель со стороны компаундирования, окажется выше, чем ток, протекающий через выпрямитель от возбудителя; 2) выпрямители должны быть рассчитаны на повышенный ток, который протекает через обмотку возбуждения возбудителя. При резком изменении тока статора резко изменяется и постоянный ток в цепи возбуждения. Это вызывает значительные импульсы перенапряжения на зажимах самих выпрямителей, так как шунто-вая обмотка возбудителя обладает значительной индуктивностью.

Приведенная на рисунке 233 схема компаундирования с дополнительной обмоткой имеет существенный недостаток: она требует изготовления генераторов по особому заказу и неприменима для действующих электростанций, оборудованных серийными генераторами.

Наиболее благоприятна по простоте, надежности работы, и эксплуатационным преимуществам система параллельно токового компаундирования.

Трехфазные схемы компаундирования имеют несомненные" преимущества но сравнению с однофазными. Такие схемы, с одной стороны, дают меньшую пульсацию выпрямленного тока, а с другой, — воздействуют на систему возбуждения генератора при любых видах перегрузок или коротких замыканий — однополюсных, двухполюсных и трехполюсных. Исследования ВИЭСХ в лабораторных условиях и на действующих электростанциях показали возможность и целесообразность отказаться от промежуточных выпрямительных трансформаторов напряжения в схемах компаундирования электростанций с генераторами низкого напряжения. Предел применения генераторов низкого напряжения в сельских электроустановках составляет 400—500 ква. При большей мощности используют обычно генераторы напряжением 6,3 кв. В этих случаях в схемах компаундирования необходимо применять промежуточные трансформаторы. Они должны соответствовать характеристике системы возбуждения любого данного генератора, независимо от того, что компаундирующий трансформатор тока стандартного тина всегда дает при номинальных нагрузках первичной цепи ток во вторичной цепи в 5 а. Это обстоятельство предполагает возможность во всех случаях применять стандартные трансформаторы тока и специальные, рассчитываемые для каждого отдельного случая, промежуточные выпрямительные трансформаторы напряжения.

Для электростанций с генераторами низкого напряжения стандартные трансформаторы тока для компаундирования применять невозможно. Все массовые типы измерительных низковольтных катушечных трансформаторов тока изготовляются для питания токовых обмоток счетчиков, ваттметров и амперметров и рассчитаны на очень небольшие нагрузки. Так, например, серия трансформаторов тока типа ТК гарантирует класс точности 0,5 при сопротивлении во вторичной цепи, непревышающем 0,2 ома. Если итти на понижение классов точности, то можно увеличить сопротивление нагрузки в 2—3 раза. Положим, что удается довести допустимое сопротивление во вторичной цепи до 0,5 ома. Это дает мощность во вторичной цепи 52 • 0,5 = = 12,5 ва. В действительности же для генераторов даже самых малых мощностей необходимая мощность компаундирующих трансформаторов при номинальных режимах составляет от 50 до 55 ва. Поскольку стандартные катушечные трансформаторы тока не могут обеспечить требуемой мощности, следует рекомендовать изготовление специальных низковольтных трансформаторов тока для устройств компаундирования сельских электроустановок.

При номинальном режиме ток 5 а во вторичной цепи необязателен, так как для большинства случаев применительно к мощностям генераторов до 300—400 ква достаточно величины тока во вторичной цепи 2,5—3,5 а.

Если промежуточные выпрямительные трансформаторы отсутствуют в схемах компаундирования низковольтных генераторов, то заземлять вторичную обмотку компаундирующих трансформаторов тока или их нулевую точку необязательно.

Современные полупроводниковые селеновые выпрямители допускают значительные перегрузки без всяких повреждений. Особенно велики допустимые кратковременные перегрузки. На рисунке 234 приведена зависимость максимально допустимой перегрузки селеновых выпрямителей от продолжительности перегрузки. Как видно из графика, при двухсекундной продолжительности допустимая перегрузка может превышать номинальную больше чем в 20 раз.

На рисунке 235 приведена схема компаундирования трехфазного синхронного генератора без промежуточного трансформатора.

При специально подобранных компаундирующих трансформаторах тока, соответствующих каждому типу генератора, указанные на схемах реостаты отсоса во вторичной цепи трансформаторов тока значительно облегчаются. Как было отмечено выше, вторичный ток компаундирующего трансформатора тока /2 разветвляется на токи /у, отсасываемый установочным реостатом, и /к, питающий селеновый выпрямитель. Положение установочного реостата выбирают в соответствии с номинальным режимом и. заданными условиями поддержания напряжения. Это положение сохраняют без изменения в течение продолжительного времени, пока не изменятся основные параметры электрической установки в номинальном режиме (обычно в часы максимума нагрузок).

К основным параметрам относятся: коэффициент мощности установки в целом; мощность наибольшего короткозамкнутого двигателя, питаемого от данной электростанции; величина максимума нагрузок по фактическому графику нагрузок; желаемый уровень напряжения на тинах электростанции в часы максимума для компенсирования потерь напряжения в сети (встречное регулирование).