Режимы работы электрооборудования

Режимы работы электрооборудования

1. Построение диаграммы мощности генератора

В процессе эксплуатации турбогенератор часто работает с коэффициентом мощности, отличным от номинального значения. Поэтому правильное представление о допустимых нагрузках и определяющих их факторах при отклонении коэффициента мощности от номинального имеет большое значение.

При длительной работе турбогенератора, c cosц отличным от номинального, нагрев обмоток ротора и статора не должен превышать температуры нагрева обмоток генератора при работе с номинальными параметрами.

Наиболее наглядное представление о возможных режимах работы генератора, с коэффициентом мощности отличным от номинального, дает диаграмма мощности, представляющая собой зависимость длительно допустимой активной мощности от реактивной при изменении cosц.

В общем случае диаграмма мощности строится для ненасыщенной машины и состоит из пяти зон:

зона ограничивающая нагрев обмотки ротора;

зона ограничивающая нагрев обмотки статора;

зона ограниченная максимальной мощностью турбины;

зона ограниченная нагревом торцевых частей и крайних пакетов стали статора;

зона ограниченная устойчивостью параллельной работы генератора.

Первая зона может быть построена с использованием известного значения ОКЗ (отношение короткого замыкания), для генератора ТВВ-320-2 из таблицы 2.1 [2] . Значение ОКЗ откладываем по оси - Q_г* влево от начала координат (точка О`) рисунок 1.1.

Из начала координат под углом ц_ном к оси активной мощности Р_г* проводим прямую, на этой прямой отмеряем отрезок ОА принимая его за полную мощности генератора. Для генератора ТВВ-320-2 по таблице 2.1 [2] cosц_ном = 0,85, ц_ном = 31,7⁰, полная мощность S_ном =353 МВА. Граничная линия первой зона, в этом случае, будет дуга окружности радиусом О`А.

Вторая зона строится радиусом полной мощности генератора, отрезок ОА.

Третья зона сроится в зависимости от максимальной мощности турбины. Для станции типа КЭС принимаем к установке турбину К-300-240-2 [3] с максимальной мощностью 320 МВт. По отношению к полной мощности генератора мощность турбины составляет 0,91 отн. ед., на током расстоянии от начала координат проводим прямую линию перпендикулярную оси Р_г*, которая и будет являться граничной линией третьей зоны.

Четвертая зона строится по значениям потребляемой реактивной мощности генератором, в режиме недовозбуждения, при соответствующих значениях выдаваемой активной мощности. Данные приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Допустимая потребляемая реактивная мощность генератора в режиме недовозбуждения

Для построения пятой зоны из точки О` восстанавливаем перпендикуляр. Произвольным радиусом (не превышающем активную мощности генератора) проводим дугу с центром в точке О`. От точки пересечения дуги с перпендикуляром отмеряем отрезок KN` равный 0,1 отн. ед. Точка пересечения дуги и прямой проведенной через точку N`, параллельно оси Q_г*, является первой точкой граничной линии пятой зоны, точка N. Остальные точки определяются аналогично.

Рисунок 1.1 - Диаграмма мощности ненасыщенного турбогенератора ТВВ-320-2.

На данной диаграмме дуга АВ является граничной линией первой зоны, ограниченной нагревом обмотки ротора; дуга ВС - вторая зона, ограниченная нагревом обмотки статора; отрезок СD - третья зона, ограниченная мощностью турбины; кривые DE и FJ - участки четвертой зоны, обусловленные нагревом торцевых частей и крайних пакетов стали статора; кривая EF - пятая зона, ограниченная устойчивостью параллельной работы генератора. Область недопустимых нагрузок заштрихована.

трансформатор генератор напряжение электродвигатель

2. Карта допустимых нагрузок генератора

В процессе эксплуатации генератора постоянно возникает необходимость в определение допустимых нагрузок с учетом изменения давления и температуры охлаждающего агента, коэффициента мощности и напряжения на выводах генератора, причем изменятся могут сразу несколько приведенных параметров. Использование в этом случае диаграмм мощности не представляется возможным ввиду сложности ориентации в большом количестве кривых построенных для отклонения различных параметров генератора характеризующего его режим работы.

Наибольшее распространение в практике эксплуатации для определения допустимых режимов работы перевозбужденного генератора получила так называемая карта допустимых нагрузок, позволяющая одновременно учесть отклонение температуры охлаждающего агента и напряжения на выводах генератора.

Карта допустимых нагрузок должна быть построена на основании тепловых испытаний генератора. До тепловых испытаний карта допустимых нагрузок может быть построена по следующим рекомендациям, в соответствии с таблицей 3.3 [4]:

) в диапазоне температур охлаждающего агента 41 - 45 ⁰С токовая нагрузка статора снижается на 1,5% на каждый градус изменения температуры;

) в диапазоне температур 46 - 50 ⁰С токовая нагрузка статора снижается на 2% на каждый градус изменения температуры;

) в диапазоне температур 51 - 55 ⁰С токовая нагрузка статора снижается на 3% на каждый градус изменения температуры.

В соответствии с этими рекомендациями и необходимостью коррекции тока статора при отклонении напряжения от номинального значения, в соответствии с таблицей 3.5 [2], карта допустимых нагрузок для генератора ТВВ-320-2 (по таблице 2.1 [2] для данного генератора U_ном = 20 кВ, I_ном = 10200 А) имеет следующий вид:

Таблица 2.1 - Карта допустимых нагрузок генератора ТВВ-200-2АУ3.

3. Определение остаточного напряжения на шинах собственных нужд блока КЭС при самозапуске электродвигателей

В соответствии с эксплуатационным циркуляров Э-6/73 для успешного самозапуска электродвигателя собственных нужд начальное напряжение на шинах собственных нужд должно составлять U_нач.* ≥ 0,6·U_ном.

Рисунок 3.1 - Схема собственных нужд блока КЭС.

Расчет остаточного напряжения на шинах собственных нужд от ненагруженного резервного трансформатора

Начальное напряжение на шинах СН при самозапуске от ненагруженного резервного источника питания (резервного трансформатора СН) производится по формуле

      (3.1)

где U_с.* - относительное напряжение источника U_с.* = 1,0 - 1,1;

х_У - суммарное сопротивление цепи питания, Ом;

k_i - коэффициент, учитывающий уменьшение пускового тока самозапускающихся двигателей;

I_п. - суммарный пусковой ток заторможенных двигателей, А;

U_ном.дв - напряжение питания двигателей, В.

Коэффициент, учитывающий уменьшение пускового тока при самозапуске определим по рисунку П. 5 [7], k_i = 0,82 при перерыве питания 1,7 с.

Для определения пускового тока двигателей по таблице 8.5 [6] определим общую мощность двигателей одной секции оставленных на самозапуск.

Таблица 3.1 - Нагрузка секции собственных нужд блока станции.

Таким образом, из таблицы 3.1 определяем что суммарная мощность двигателей оставленных на самозапуск составляет 96% от мощности СН секции блока ().

Суммарный пусковой ток двигателей определим по формуле

         (3.2)

где k_п - кратность пускового тока;

 - эквивалентный коэффициент мощности;

 - эквивалентный коэффициент полезного действия,

Определим начальное напряжение на шине СН, подставив все найденные значения в формулу (3.1)

Поскольку U_нач.* > 0,6·U_ном самозапуск двигателей обеспечивается.

Расчет остаточного напряжения на шинах собственных нужд от предварительно нагруженного резервного трансформатора

В соответствии с [7] при расчете остаточного напряжения на шинах собственных нужд от предварительно нагруженного резервного источника принимаются следующие допущения:

ток самозапускающихся двигателей принимается чисто индуктивным;

ток предварительной нагрузки резервного источника при понижении напряжения увеличивается в среднем на 50 - 55%;

коэффициент мощности предварительной нагрузки при самозапуске не меняется и составляет cosц_нг = 0,7 ч 0,8.

Остаточное напряжение в этом случае может быть определено по формуле

(3.3)

где k - коэффициент учитывающий увеличение тока предварительной нагрузке при понижении напряжения, k = 1,5 ч 1,55;

I_нг. - ток предварительной нагрузки резервного источника, А;

б - коэффициент, отношение тока предварительной нагрузки к току от самозапускающихся двигателей, определяется из уравнения

         (3.4)

где

        (3.5)

       (3.6)

        (3.7)

Определим ток предварительной нагрузки по формуле

    (3.8)

где P_нг. - мощность предварительной нагрузки,

По формулам (3.5), (3.6) и (3.7) определяем коэффициенты А, В, С,

Подставляем найденные коэффициенты в уравнение (3.4)

решая данное уравнение находим б = 0,302. Определяем остаточное напряжение по формуле (3.3)

поскольку U_нач.* < 0,6·U_ном самозапуск двигателей от предварительно нагруженного резервного источника невозможен.

Список использованных источников

трансформатор генератор напряжение электродвигатель

1.     Эксплуатация турбогенераторов с непосредственным охлаждением. Под общ. ред. Л.С. Линдорфа и Л.Г. Мамиконянца. М., «Энергия», 1972. 352 с. с ил.

2.      Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Справочные материалы для дипломного и курсового проектирования: Учеб. пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.: ил.

.        Леонков А.М., Яковлев Б.В. Тепловые электрические станции. Дипломное проектирование. Под общ. ред. А.М. Леонкова. Мн., «Вышэйш. школа», 1978. - 232 с., ил.

.        Мотыгина С.А. Эксплуатация электрической части тепловых электростанций. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1979. - 568 с., ил.

.        Гук Ю.Б. и др. Проектирование электрической части станций и подстанций: Учеб. пособие для вузов/Ю.Б. Гук, В.В. Кантан, С.С. Петрова. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 312 с., ил.

.        Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций. Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Электрические машины». М., «Энергия», 1976. 552 с. с ил.

.        Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей / Под ред. Л.Г. Мамиконянца. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 240 с., ил.

.        Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 648 с.: ил.