Системы возбуждения бесщеточных генераторов 800-1200 МВт

Системы возбуждения (далее СВ) серии СВТГ  являются статическими, тиристорными, быстродействующими системами возбуждения турбогенераторов.

Общая характеристика:

  • диапазон охватываемых номинальных мощностей генераторов
    -1000 МВт и выше;
  • тип возбуждения генератора
    — бесщеточный;
  • диапазон номинальных токов и напряжений возбуждения:
    — ток возбуждения, А — до 320;
    — напряжение возбуждения, В — до 230;
  • тип трансформатора возбуждения:
    — сухой,
    — внутренней установки,
    — одногрупповой или двухгрупповой;
  • схемы силового питания:
    — одногрупповая и двухгрупповая;
    — параллельное самовозбуждение и независимое возбуждение;
  • регуляторы АРВ:
    — автоматический (3 вида) + системный стабилизатор (PSS);
    — ручной;
  • схемы резервирования АРВ — по схеме «1+1»: двухканальное, полное резервирование;
  • схемы резервирования силовых преобразователей:
    — резервирование по схеме «1+1»: двухканальное, полное резервирование преобразователей;
    — резервирование по схеме «n-1»: одноканальное резервирование посредством одного избыточного преобразователя;
  • количество параллельных тиристоров в плечах преобразователя -1;
  • количество параллельных преобразователей в одном канале СВ -1;
  • защита от внутренних замыканий в преобразователе:
    — автоматический выключатель;
    — предохранители.
  • охлаждение преобразователя — естественное или комбинированное воздушное;
  • переключение возбуждения на резервную станционную СВ:
    — с наличием аппаратов переключения возбуждения на резервную СВ;
    — без аппаратов переключения возбуждения на резервную СВ;
    — с цифровым «реле защиты ротора» (РЗР);
  • комплектность поставки:
    • полная – без использования элементов статической части прежней СВ;
    • неполная – с использованием элементов статической части прежней СВ:
    — силовой трансформатор (одно и двухгрупповой);
    — разрядные сопротивления гашения поля;
    — аппарат гашения поля (АГП);
    • дополнительное оборудование:
    — шкаф защиты ротора;
    — шкаф контроля бесщеточного возбудителя (БВ);
    — датчики БВ;
  • средства регистрации:
    — регистратор, встроенный в контроллер АРВ;
    — регистратор автономный для независимого контроля работы АРВ;
    — журнал регистрации событий встроенный в контроллер АРВ;
  • средства управления, мониторинга и диагностики СВ:
    — сенсорная панель оператора;
    — АРМ (человеко-машинный интерфейс);
  • сетевые интерфейсы для связи с АСУТП:
    — Profibus DP, Modbus RTU, Modbus TCP (Ethernet), CAN и др.

Основные технические характеристики

Схема силового питания СВ выполнена по одногрупповой схеме параллельного самовозбуждения – с питанием силового трансформатора СВ от напряжения генератора и с устройством начального возбуждения (следующий рисунок).
Схема резервирования преобразователей СВ выполнена по двухканальной схеме 100% резервирования «1+1».
Резервирование АРВ – полное, двухканальное.

Структурная схема СВ

Состав СВ:

  • ШТП1, ШТП2 – шкафы с тиристорными преобразователями с системами управления, АРВ и защит каналов №1 и №2;
  • ШАГП – шкаф силового ввода каналов №1 и №2 и АГП обмотки возбуждения возбудителя;
  • ШР – шкаф с рубильником переключения силового питания СВ;
  • ШЗР – шкаф защиты ротора;
  • ШКВ – шкаф контроля возбудителя;
  • ШУ – шкаф (пульт) местного управления и сигнализации.

Функции СВ:

  • автоматическое возбуждение и гашение при пуске и остановке генератора;
  • начальное возбуждение от УНВ и от остаточного напряжения генератора;
  • мягкий пуск («Soft start») при начальном возбуждении;
  • автоматическая  подгонка напряжения генератора к напряжению сети;
  • включение в сеть методом точной синхронизации в нормальных режимах энергосистемы:
    – от синхронизатора БЩУ;
    – от АРВ:
    • подгонка напряжения генератора к напряжению сети;
    • подгонка частоты турбины;
    • включение генераторного выключателя с контролем уровня и разности фаз напряжений генератора и сети;
    • независимое реле блокировки несинхронного включения;
  • снятие характеристик к.з. и х.х. генератора;
  • устойчивое распределение реактивной мощности между параллельно работающими генераторами;
  • работа в схеме группового регулирования реактивной мощности;
  • регулируемые параметры АРВ:
    – напряжение генератора (основной режим);
    – реактивная мощность генератора;
    – cos(œ) генератора.
  • встроенный задатчик ступенчатых сигналов для настройки коэффициентов АРВ;
  • релейная форсировка возбуждения;
  • демпфирование электромеханических колебаний ротора, обеспечение статической и динамической устойчивости генератора и энергосистемы;
  • статизм по реактивному току для деления нагрузки между параллельными генерато-рами;
  • статизм по реактивному и полному току для компенсации падения напряжения в блоч-ном трансформаторе;
  • форсировка возбуждения;
  • режим электрического торможения;
  • режим зарядки линии;
  • режим ресинхронизации при потере возбуждения;
  • расчет температуры обмотки возбуждения;
  • расчет тока ротора по методу Потье;
  • учет активной и реактивной энергии генератора;
  • пароль на изменение параметров.

Точность регулирования параметров СВ:

  • напряжение генератора – 0.2%;
  • реактивная мощность генератора – 0.5%;
  • сos(φ) генератора – 0.5%;
  • тока возбуждения в ручном режиме – 0.5%.

Диапазон регулирования параметров СВ (настраиваемый):

  • напряжения генератора:
    – на холостом ходу – от 5% до 110%;
    – в сети – от 95% до 110%;
  • тока возбуждения в ручном режиме:
    – на холостом ходу – от 5% до 110% номинального тока холостого хода генератора;
    – в сети – от минимального ограничения 20…40% до 110% номинального тока генератора.

Система управления

Все задачи СУ выполняются программно-аппаратным способом.

Структура регулирования АРВ «АРВ-СДПК» (см. следующий рисунок) со следующими каналами регулирования:

  • ПИД-регулятор напряжения:
    – по отклонению напряжения – dUs (пропорционально-интегральное звено);
    – по производной напряжения генератора – Us’ (дифференциальное звено);
  • PSS – системный стабилизатор сильного действия:
    – по производной тока возбуждения – If ‘;
    – по производной частоты генератора – Fs’;
    – по отклонению частоты генератора – dFs;
  • ЖОС – жёсткая обратная связь по напряжению ротора для бесщеточных систем возбуждения.

 Структурная схема системы регулирования АРВ-СДПК

Система ограничителей АРВ

  • напряжения генератора:
    – максимального напряжения;
    – минимального напряжения;
    – максимального напряжения прямо пропорционально снижению его частоты «V/Hz=const»;
  • минимального возбуждения – ограничение реактивной мощности генератора в зависимости от активной «Q=f(P)»;
  • максимального напряжения ротора;
  • тока ротора (расчетного по методу Потье) с выдержкой времени до 0.2сек:
    – максимального тока форсировки;
    – максимального тока при отсутствии проводимости какого-либо плеча ВВБВ или перегорании 3-х (4-х для блочного ВВ) и более предохранителей одного плеча;
    – перегрузки и длительности форсировки по время-зависимой характеристике;
    – минимального тока при работе в сети;
  • тока возбуждения БВ:
    – максимального тока форсировки;
    – максимального тока холостого хода обратно пропорционально повышению частоты генератора («A*Hz=const»);
    – максимального тока при перегреве преобразователя и отсутствии резервного канала СВ;
    – максимального тока при отсутствии проводимости какого-либо плеча преобразователя;
    – перегрузки и длительности форсировки по время-зависимой характеристике;
    – минимального тока при работе в сети;
  • перегрузки по току статора по время-зависимой характеристике.

Система защит

Работа всех защит СВ отображается на терминале каждого канала СВ, на экране АРМ и заносится в журналы АРВ и АРМ.

  • по максимальному напряжению генератора;
  • по максимальному току генератора;
  • по максимальному току возбуждения (с выдержкой времени до 0.2 сек);
  • по максимальному току возбуждения холостого хода;
  • по потере возбуждения;
  • при внутренних коротких замыканиях в тиристорных преобразователях;
  • от перенапряжений в цепи обмотки ротора (защита с помощью тиристорного  разрядника);
  • при потере проводимости плеча преобразователя – продолжение работы СВ с ограничением тока;
  • по неисправности блок-контакта статорного выключателя дублированием его состояния по току статора;
  • при отказе ограничителя превышения длительности форсировки;
  • при отказе ограничителя перегрузки по току возбуждения;
  • при отказе ограничителя превышения длительности форсировки;
  • при отказе ограничителей максимального тока и напряжения ротора;
  • при отказе инвертирования преобразователя;
  • по расчетной температуре обмотки возбуждения;
  • по максимальной влажности БВ;
  • по снижению сопротивления изоляции цепи возбуждения БВ и цепи переменного тока СВ  (две уставки, индикация сопротивления на АРМ);
  • по снижению сопротивления изоляции цепи возбуждения ротора – блок защиты «BENDER» (две уставки, панель индикации сопротивления на двери шкафа силового ввода (ШСВ) и АРМ, выход «4-20мА»);
  • по току и по превышению допустимой температуры силового преобразовательного трансформатора (высоковольтного):
    – основная защита – обеспечивается независимо от СВ посредством блока защит в составе панели защит генератора;
    – резервная защита – обеспечивается посредством встроенных защит СВ;
  • от внутренних коротких замыканий во вращающемся выпрямителе;
  • автономный от АРВ двухканальный блок защит «Устройство контроля вращающегося выпрямителя» (в отдельном шкафу):
    – защиты:
    • от перегорания предохранителей параллельных ветвей ВВБВ с указанием их номеров:
    – для ВВБВ не блочного типа – «1-го» предохранителя – сигнал, «2-х» – запрет форсировки, «3-х и более» – ограничение тока ротора;
    – для ВВБВ блочного типа – «2-х» предохранителей – запрет форсировки, «4-х и более» – ограничение тока ротора;
    – индикация работы защит:
    • на экране АРМ;
    автономный от АРВ блок защит «Реле защиты ротора (РЗР)» (общий для двух каналов СВ):
    – защиты:
    • от превышения длительности форсировки и перегрузки по току возбуждения БВ;
    • при коротких замыканиях в цепи возбуждения БВ;
    – состав блока РЗР:
    • контроллер «РЗР»;
    • реле «Предупреждение (If>1.05*Iном)» – совмещенный сигнал начала отсчета перегрузки и неготовности РЗР (нормально-включенное реле).
    • реле «Развозбуждение» – сигнал о необходимости снижения возбуждения при истечении выдержки по перегрузке;
    • указательное реле «Отключение» – сигнал на отключение при отсутствии снижения тока возбуждения по истечении выдержки по перегрузке или при токе короткого замыкания.

Структура условного обозначения

Документация

Подробное описание

Опросный лист

Заполнить Скачать