Режими роботи генераторів

Міністерство освіти і науки України
Державний вищий навчальний заклад
Дніпропетровський індустріальний коледж
Реферат на тему
«Режими роботи генераторів»
Виконав Куриленко В.П
Студент групи ЕС-08-1
Перевірив Коротіч М.Г.
2011р.

План
1. Режими роботи генераторів.
2. Пошкодження обмотки ротора.
3. Нормальні режими роботи.
4. Асинхронний режим роботи.
Література

1. Режими роботи генераторів
генератор пошкодження замикання ротор асинхронний
Багатофазні короткі замикання відносяться до найбільш важких пошкоджень генератора. Вони супроводжуються великими струмами, у кілька разів перевищують номінальний струм генератора. Для захисту від багатофазних коротких замикань, які викликають значні руйнування в статорі, на всіх генераторах потужністю вище 1 000 кВт за наявності висновків окремих фаз з боку нейтралі встановлюється поздовжня диференційний захист, що діє на відключення генератора.
На генераторах малої потужності для захисту від багатофазних коротких замиканні допускається застосування більш простих пристроїв максимального струмового захисту або відсічення, встановленої з боку висновків генератора, а також автоматів або плавких запобіжників.
Однофазні замикання на землю (корпус генератора) у великих генераторах напругою 3 кВ і вище, що працюють з ізольованою нейтраллю, супроводжуються проходженням у місці пошкодження невеликих струмів в порівнянні зі струмами багатофазних коротких замикань. Однак тривалий шлях струму і горіння дуги в місці замикання на корпус генератора можуть призвести до вигоряння ізоляції і значного оплавлення активної сталі статора, після чого буде потрібно виробляти тривалий ремонт із заміною ушкодженої стали.
На підставі досвіду експлуатації і спеціальних випробувань встановлено, що при пошкодженнях в обмотці статора струм замикання на землю до 5 А не призводить до значного пошкодження стали. Тому при струмах замикання на землю в мережі генераторної напруги менше 5 А захист від однофазних замикань на землю, як правило, виконується з дією на сигнал. Якщо ж струми замикання на землю перевищують 5 А, захист повинен діяти на відключення генератора.
При виникненні однофазного замикання на землю в мережі генераторної напруги генератори потужністю 150 МВт і більше повинні негайно розвантажуватися і відключатися від мережі, якщо не передбачено їх автоматичне відключення [Л. 41]. Робота генераторів потужністю менше 150 МВт в зазначеному режимі допускається протягом часу не більше 2 ч. У виняткових випадках допускається робота з замиканням на землю в мережі генераторної напруги до 6 год.
На генераторах малої потужності напругою до 500 В, що працюють з заземленою нульовою точкою, захист від однофазних коротких замикань, які супроводжуються великими струмами, діє на відключення.
У статорі генератора можуть також виникати замикання між витками однієї фази. Струми, що проходять при цьому в місці пошкодження, сумірні з струмами коротких замикань між фазами. На генераторах, що мають виведені паралельні гілки, для захисту від виткових замикань встановлюється поперечна диференційний захист, що діє на відключення генератора. На генераторах, що не мають виведених паралельних гілок, захист від віткових замикань не встановлюється, оскільки виконання її в цьому випадку порівняно складно, а також тому, що віткових замикання в статорі генератора, що не супроводжуються однофазним замиканням на землю або багатофазним коротким замиканням, досить рідкі.

2. Пошкодження обмотки ротора
Замикання на землю в одній точці ланцюга порушення не впливає на нормальну роботу генератора, струм у місці пошкодження не проходить, і симетрія магнітного потоку не порушується. Однак наявність одного замикання на землю вже представляє певну небезпеку для генератора, так як у випадку замикання на землю в другій точці ланцюга збудження частина обмотки виявиться замкнутої накоротко.
Замикання на землю в двох точках ланцюга порушення супроводжується сильною вібрацією через несиметрії магнітного потоку. Дуга в місці замикання може призвести до значного пошкодження обмотки і стали ротора. Через сильну вібрації замикання на землю в двох точках ланцюга порушення особливо небезпечно для синхронних машин з виступаючими полюсами, якими є гідрогенератори і синхронні компенсатори. Внаслідок цього, як правило, не слід допускати роботи гідрогенераторів і синхронних компенсаторів з замиканням на землю в одній точці ланцюга збудження. Необхідно негайно відключати їх і вживати заходів до усунення пошкодження. Тому на машинах з виступаючими полюсами передбачається захист від замикань на землю в одній точці ланцюга збудження, що діє на сигнал, а захист від подвійних замикань на землю не встановлюється.
Синхронні машини без виступаючих полюсів (турбогенератори) з непрямим охолодженням обмоток ротора в більшості випадків можуть деякий час працювати за наявності подвійного замикання на землю в ланцюзі порушення без істотних пошкоджень. Тому турбогенератор при появі замикання на землю у колі збудження залишається в роботі і на ньому встановлюється захист від подвійних замикань на землю, яка у більшості машин з непрямим охолодженням обмоток включається з дією на сигнал.
На потужних турбогенераторах з безпосереднім охолодженням провідників обмотки ротора захист від подвійних замикань на землю в ланцюзі порушення включається з дією на відключення. При першій можливості ці генератори також необхідно вивести в ремонт.
При роботі з замиканням на землю в одній точці обмотки ротора турбогенератори з іонною або напівпровідниковій системами збудження необхідно перевести на резервний (машинний) збудник.

3. Ненормальні режими
Перевантаження статора струмом більше номінального тягне за собою перегрів і руйнування ізоляції обмотки, що в результаті може призвести до короткого замикання або замикання на землю.
В експлуатацію усе більше впроваджуються потужні турбогенератори з безпосереднім, або, як іноді кажуть, з форсованим охолодженням обмоток, в яких охолоджуюча середовище (водень або вода) циркулює всередині токоведущих стрижнів, завдяки чому забезпечуються кращі умови охолодження і більш високі щільності струму. Ці генератори, що мають менші розміри і кращі економічні характеристики, випускаються нашої промисловістю чотирьох типів ТВФ, ТВВ, ТГВ і ТВМ. Конструкція цих генераторів така, що вони допускають значно меншу перевантаження, ніж генератори з непрямим охолодженням.
Дані, що визначають тривалість допустимого перевантаження генераторів, наведені в табл. 10-1. Допустима кратність перевантаження в табл. 10-1 вказана щодо тривало допустимого струму (при даних температурі і тиску охолоджувальної середовища).
Для того щоб черговий персонал своєчасно вжив заходів до розвантаження генератора, встановлюється струмовий захист від перевантаження, що діє на сигнал. Якщо струми перевантаження обмотки статора, що виникають у нормальних експлуатаційних режимах, порівняно невеликі, то при зовнішніх коротких замиканнях вони можуть досягати великих величин. Навіть короткочасне проходження таких струмів становить небезпеку для обмотки статора.
Для запобігання пошкодження генератора в разі, якщо коротке замикання не буде вимкнено захистом ліній або трансформаторів, служить максимальна струмовий захист з пуском по напрузі або без нього, що діє на відключення генератора.
Найбільш важкі наслідки для генератора можуть мати місце при зовнішніх несиметричних коротких замиканнях (двофазних або однофазних). У цьому випадку нерівність (несиметрія) струмів у фазах статора викликає підвищене нагрівання ротора і вібрацію генератора, що може призвести до його пошкодження. Несиметрія струмів статора може виникнути внаслідок обриву однієї з фаз, а також відмови у включенні або відключенні однієї з фаз вимикача.
Допустима тривалість проходження по генератору струму зворотної послідовності може бути визначена згідно з наступним висловом
Захист генератора від зовнішніх несиметричних коротких замикань і несиметричних режимів здійснюється струмовим захистом зворотній послідовності, що діє на сигнал і на відключення.
Перевантаження по струму ротора генераторів і синхронних компенсаторів з непрямим охолодженням визначається припустимим перевантаженням статора, а для турбогенераторів з безпосереднім охолодженням обмотки ротора обмежується наступними часом [Л. 41]
Для запобігання пошкодження ротора при перевантаженні його обмотки під час форсування збудження на генераторах з безпосереднім охолодженням передбачається автоматичне обмеження тривалості форсировки.
З тією ж метою на турбогенераторах з безпосереднім охолодженням, а також на деяких гідрогенераторах передбачається захист ротора від перевантаження, що діє на відключення генератора або на відключення АГП (на турбогенераторах) і переводить генератор в асинхронний режим, якщо останній допустимо.
Підвищення напруги на висновках обмотки статора може привести до пробою ізоляції і виникненню в генераторі багатофазного короткого замикання. Небезпечне для ізоляції підвищення напруги виникає на генераторах внаслідок зникнення магнітного потоку реакції статора і збільшення швидкості обертання агрегату, що відбувається при скиданні навантаження.
На турбогенераторах регулятор швидкості запобігає значне збільшення швидкості, і, крім того, якщо швидкість обертання перевищить 110% номінальної, спрацює автомат безпеки і повністю припинить доступ пари в турбіну. Навпаки, на гідрогенераторах при скиданні навантаження можуть мати місце збільшення швидкості обертання на 40-50% вище нормальної і відповідне підвищення напруги статора. Тому захист від підвищення напруги встановлюється тільки на гідрогенераторах з дією на відключення генератора і автомата гасіння поля (АГП).
До ненормальним режимам відноситься також робота синхронного генератора без збудження (наприклад, при відключенні АГП), так званий асинхронний режим. При роботі в асинхронному режимі збільшується швидкість обертання генератора і виникає пульсація струму статора.
Більшість турбогенераторів з непрямим охолодженням, за винятком машин з набірними зубцями роторів, може тривало (до 30 хв) працювати в асинхронному режимі з навантаженням до 60% номінальної.
Для турбогенераторів з безпосереднім охолодженням обмотки ротора допускається робота в асинхронному режимі з навантаженням не більше 40% номінальної серії ТВФ протягом 30 хв, а серій ТВВ і ТГВ — 15 хв.

4. Асинхронний режим роботи
Асинхронний режим роботи гідрогенераторів в більшості випадків супроводжується значним зниженням напруги і великими качаннями, при яких струм статора може в кілька разів перевищувати номінальний. Необхідно тому в разі втрати збудження все гідрогенератори, а також турбогенератори, що мають ослаблену конструкцію (набірний ротор, дротові бандажі), відключити або негайно вжити заходів до відновлення нормального режиму.
У деяких випадках втрата збудження, не представляючи небезпеки для самого генератора, може послужити причиною порушення стійкості паралельної роботи енергосистеми. Це може статися, якщо потужність генератора, що втратив збудження, велика, і енергосистема не може навіть короткочасно покрити дефіцит реактивної потужності, що виник внаслідок втрати збудження генератором. У цьому випадку генератор, що втратив збудження, також повинен бути негайно відключений від мережі. Всі захисту, що діють на відключення вимикача генератора, одночасно відключають АГП.
Для запобігання пожежі в генераторі, що має повітряне охолодження, черговий персонал при внутрішніх коротких замиканнях пускає в генератор воду. На електростанціях без обслуговуючого персоналу пуск води в генератор проводиться автоматично при спрацьовуванні захисту від внутрішніх коротких замикань в обмотці статора.
На генераторах, що працюють тільки з водневим охолодженням, установок для гасіння пожежі не передбачається, тому що водень не підтримує горіння. Для гасіння пожежі на випадок роботи цих машин з повітряним охолодженням (якщо це допускається) застосовується вуглекислота.

Література
1. http //www.rza.org.ua/rza/a-62.html