Система для возбуждения синхронного генератора Российский патент 2017 года по МПК H02P9/14 H02P9/36 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах возбуждения синхронных генераторов.

Известны независимые тиристорные системы возбуждения для синхронных генераторов, содержащие в качестве источника питания вспомогательный генератор со своей тиристорной системой возбуждения и тиристорную систему возбуждения главного генератора (Глебов И.А. Системы возбуждения мощных синхронных машин. Л.: Наука, 1979, с. 49-63).

Недостатком является сложность такой системы возбуждения за счет ее двойной комплектации для вспомогательного и главного генераторов, что снижает ее надежность и надежность синхронного генератора, а также увеличиваются потери энергии и затраты на ее обслуживание.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является комбинированная вентильная система возбуждения синхронного генератора, содержащая два канала регулирования: управляемый и неуправляемый, параллельно подключенных к обмотке возбуждения синхронного генератора (Морозова Ю.А. Параметры и характеристики вентильных систем возбуждения мощных синхронных генераторов. М.: Энергия, 1976, с. 134-136, рис. 51).

Такая система возбуждения позволяет уменьшить мощность вспомогательного генератора и сократить число дорогостоящих тиристоров в управляемом преобразователе. Однако наличие управляемого канала с его управляемыми элементами и устройствами - тиристорами, тиристорной преобразовательной установкой, системой управления тиристорами, АРВ - по-прежнему снижает надежность работы системы возбуждения синхронного генератора.

Задача изобретения заключается в повышении надежности системы возбуждения синхронного генератора путем исключения из нее управляемых элементов, не нарушая при этом требований автоматического регулирования возбуждения.

В системе для возбуждения синхронного генератора задача повышения надежности решается путем выполнения каналов регулирования неуправляемыми, при этом в качестве основного использован канал силового кампаундирования генератора, а другой канал является вспомогательным и дополняющим основной, поэтому его источник питания, вспомогательный генератор, по силовому выходу включен параллельно основному каналу, а его обмотка возбуждения через диодно-тиристорный преобразователь и потенциал-регулятор с электроприводом подключена к источнику переменного напряжения собственных нужд электростанции.

Управление тиристорами диодно-тиристорного преобразователя осуществлено от их анодного напряжения через контакты управляющего реле, что позволило диодно-тиристорному преобразователю работать в диодном, неуправляемом режиме, и осуществлять возбуждение и гашение поля синхронного генератора.

А на вход электропривода потенциал-регулятора подключены цепи воздействия, образующие основные функциональные каналы: ручного регулирования возбуждения, ограничения минимального и максимального возбуждения, перегрузки обмотки возбуждения синхронного генератора.

Исключение из системы возбуждения управляемых элементов с одновременным обеспечением автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора достигается следующим образом.

Силовое компаундирование подпитывает обмотку возбуждения синхронного генератора током, который зависит от величины полного тока статора синхронного генератора, то есть в канале силового компаундирования автоматически реализуется управляющая функция, соответствующая требуемой внешней характеристике генератора.

Сам же канал силового компаундирования содержит трансформаторы компаундирования, которые через диодный преобразователь подключены к обмотке возбуждения синхронного генератора.

Таким образом, силовое компаундирование, образующее основной канал, обеспечивает автоматическое регулирование возбуждения генератора в функции его тока нагрузки, при этом в самом канале отсутствуют управляемые элементы.

Окончательно, при поддержании любого режима синхронного генератора, функции каналов регулирования распределены следующим образом: вспомогательным каналом устанавливают требуемый уровень напряжения генератора, а основной канал в автоматическом режиме поддерживает этот уровень напряжения при различных нагрузках генератора. При этом регулирование возбуждения вспомогательного генератора во вспомогательном канале осуществлено через диодно-тиристорный преобразователь и потенциал-регулятор с электроприводом, также содержащие неуправляемые элементы и управляемые, но работающие в неуправляемом режиме, что позволяет максимально упростить систему возбуждения и максимально повысить ее надежность.

На фиг. 1 представлена система для возбуждения синхронного генератора; на фиг. 2 – диодно-тиристорный преобразователь вспомогательного канала регулирования системы.

Основной канал силового компаундирования синхронного генератора 1 образован трансформаторами компаундирования 2 и диодным преобразователем 3, соединенными последовательно между собой и с обмоткой возбуждения 4 синхронного генератора 1.

Вспомогательный канал образован вспомогательным генератором 5, силовой выход которого через диодный преобразователь 6 подключен к выходу диодного преобразователя 3, а его обмотка возбуждения 7 подключена через диодно-тиристорный преобразователь 8 и потенциал-регулятор 9 с электроприводом 10 к источнику переменного напряжения собственных нужд электростанции 11. Потенциал-регулятор 9 с электроприводом представляет собой известное устройство (см. книгу Касаткин А.С. Электротехника. - М.: «Энергия», 1969, стр. 466, рис. 14-54).

На вход электропривода 10 потенциал-регулятора 9 подключены цепи 12, 13, 14, образующие основные функциональные каналы соответственно: ручного регулирования возбуждения, ограничения минимального и максимального возбуждения, перегрузки обмотки возбуждения 4 синхронного генератора 1.

Трехфазный диодно-тиристорный преобразователь 8, собранный по мостовой схеме, образует шесть плеч, три из которых выполнены на диодах 15, 16, 17, а остальные три плеча - на тиристорах 18, 19, 20. Каждый тиристор снабжен своей цепью управления, соединяющей его анод 21 с управляющим электродом 22 через динистор 23 и контакт управляющего реле 24. Выход преобразователя 8 подключен к обмотке возбуждения 7 вспомогательного генератора 5 через ограничивающее сопротивление 25, часть которого закорачивается контактами 26 реле форсировки возбуждения синхронного генератора 1.

Такая система обеспечивает регулирование возбуждения синхронного генератора в различных режимах его работы следующим образом.

В режиме холостого хода синхронного генератора 1 его ток нагрузки отсутствует, поэтому канал силового компаундирования в этом режиме не работает. Регулирование возбуждения синхронного генератора 1 осуществляют по вспомогательному каналу путем регулирования возбуждения вспомогательного генератора 5. Для этого включают вспомогательный канал путем замыкания контактов 24 управляющего реле в цепи управления тиристоров 18, 19, 20 диодно-тиристорного преобразователя 8, который при этом переходит в диодный, неуправляемый режим работы. Для обеспечения стабильной работы тиристоров 18, 19, 20 в режиме диодов в их цепях управления использованы динисторы 23, обеспечивающие высокую крутизну управляющих импульсов. Далее, воздействуя по функциональному каналу 12 ручного регулирования возбуждения на электропривод 10 потенциал-регулятора 9, регулируют выходное напряжение последнего до требуемой величины тока возбуждения вспомогательного генератора 5, а следовательно, и тока возбуждения синхронного генератора 1.

Гашение поля синхронного генератора 1 осуществляют размыканием контактов 24 управляющего реле в цепи управления тиристоров 18, 19, 20 диодно-тиристорного преобразователя 8.

При работе генератора 1 в сети под нагрузкой работает основной канал силового компаундирования и вспомогательный. При этом вспомогательным каналом задают требуемый уровень напряжения или величину реактивной мощности синхронного генератора 1 путем изменения тока возбуждения вспомогательного генератора 5; а основным каналом силового компаундирования поддерживают заданный уровень напряжения при различных нагрузках синхронного генератора 1 согласно управляющей функции канала, соответствующей требуемой внешней характеристике регулируемого генератора 1.

В случае отказа в работе основного канала силового компаундирования вспомогательный канал осуществляет его функции только в ручном режиме регулирования тока возбуждения синхронного генератора 1. Для этого, воздействуя по функциональному каналу 12 ручного регулирования возбуждения на электропривод 10 потенциал-регулятора 9, регулируют выходное напряжение последнего до требуемой величины тока возбуждения синхронного генератора 1.

При срабатывании функционального канала 13 ограничения минимального возбуждения синхронного генератора 1 осуществляют воздействие на электропривод 10 в сторону увеличения выходного напряжения потенциал-регулятора 9 до величины, при которой происходит возврат канала 13 с прекращением его воздействия.

При срабатывании функционального канала 14 ограничения перегрузки обмотки возбуждения 4 синхронного генератора 1 осуществляют воздействие на электропривод 10 в строну уменьшения выходного напряжения потенциал-регулятора 9 до величины, при которой происходит возврат канала 14 с прекращением его воздействия.

При внешних коротких замыканиях по основному каналу силового компаундирования осуществляется требуемая форсировка возбуждения синхронного генератора 1, а при близких коротких замыканиях с посадкой напряжения в сети до 0,85 U_ном происходит одновременно и релейная форсировка по вспомогательному каналу путем, например, закорачивания контактом 26 реле форсировки возбуждения части резистора 25 в цепи обмотки возбуждения 7 вспомогательного генератора 5.

Таким образом, предлагаемая система для возбуждения синхронного генератора позволяет по сравнению с известными устройствами обеспечить максимальную надежность на всех эксплуатационных режимах работы синхронного генератора. Достигается это за счет выполнения ее на неуправляемых элементах с обеспечением требуемого автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора, что и является новым направлением в развитии систем возбуждения мощных синхронных машин.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах возбуждения синхронного генератора. Техническим результатом является повышение надежности путем исключения из системы возбуждения управляемых элементов, не нарушая требований автоматического регулирования возбуждения. Система возбуждения синхронного генератора содержит два неуправляемых канала регулирования, параллельно подключенных к обмотке возбуждения синхронного генератора, при этом в качестве основного использован канал силового компаундирования генератора, а другой, вспомогательный, канал образован вспомогательным генератором, обмотка возбуждения которого подключена к источнику переменного напряжения собственных нужд электростанции через диодно-тиристорный преобразователь и потенциал-регулятор с электроприводом; при этом управление тиристоров диодно-тиристорного преобразователя осуществлено от их анодного напряжения через динистор и контакт управляющего реле; на вход электропривода потенциал-регулятора подключены цепи, образующие основные функциональные каналы для возбуждения синхронного генератора. 2 ил.

Система возбуждения синхронного генератора, содержащая основной и вспомогательный каналы регулирования, параллельно подключенные к обмотке возбуждения синхронного генератора, отличающаяся тем, что оба канала регулирования выполнены неуправляемыми, а в качестве основного использован канал силового компаундирования генератора, вспомогательный же канал образован посредством вспомогательного генератора, силовой выход которого через диодный преобразователь запараллелен с выходом основного канала регулирования, а его обмотка возбуждения подключена через диодно-тиристорный преобразователь и потенциал-регулятор с электроприводом к источнику переменного напряжения собственных нужд электростанции; при этом управляющий электрод каждого тиристора диодно-тиристорного преобразователя соединен с его анодом через динистор и контакт управляющего реле; а на вход электропривода потенциал-регулятора подключены цепи, образующие основные функциональные каналы для возбуждения синхронного генератора.