Системы возбуждения

Системы возбуждения являются одним из наиболее ответственных и часто повреждаемых элементов синхронных генераторов, вследствие чего их эксплуатации следует уделять много внимания.
Системы возбуждения должны удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям: надежность и простота обслуживания; чувствительность к малым отклонениям напряжения; высокая форсировочная способность; быстрота развозбуждения при гашении поля; возможность применения любых автоматических регуляторов возбуждения (АРВ).
Характеристики выбранной системы возбуждения синхронных генераторов существенно влияют на статическую и динамическую устойчивость работы генераторов и систем, несмотря на то что их относительная мощность невелика и составляет 0,4—0,6% мощности генераторов (рис. 3-25).
Различные режимы работы внешней сети выявляют требования к тем или иным эксплуатационным свойствам систем возбуждения генераторов. Так, при малых колебаниях напряжения сети важно иметь более высокую чувствительность системы возбуждения к отклонениям напряжения, а в режиме коротких замыканий основное значение приобретает скорость нарастания напряжения в режиме форсировки и величина кратности форсировки или форсировочная способность системы возбуждения.
Кратность форсировки современных систем возбуждения колеблется в пределах 1,6-2,5.
Под средней окоростью нарастания напряжения возбуждения в режиме форсировки понимается увеличение напряжения возбудителя от номинального значения до величины 0,632(8.пот — B.H), отнесенное к величине 1/ВЛ1 и времени, в течение которого длится этот процесс.
Средняя скорость нарастания напряжения зависит от постоянных времени всех элементов системы возбуждения (обмоток возбуждения синхронной машины, возбудителя, автоматических регуляторов возбуждения).
У разных систем возбуждения значения средней скорости нарастания возбуждения значительно отличаются друг от друга и изменяются от 1,8 до 30 ед/сек.
Быстрота развозбуждения при гашении поля генератора предотвращает развитие повреждений при внутренних коротких замыканиях.
Автоматические регуляторы возбуждения оказывают существенное влияние на устойчивость генераторов при всех изменениях режима работы энергетической системы.
Все системы возбуждения турбогенераторов можно разделить на два типа: прямое или независимое возбуждение; косвенное (зависимое) или самовозбуждение.
К первому типу относятся все электромашинные возбудители постоянного и переменного тока, сопряженные с валом синхронной машины (рис. 3-27,а, б). Ко второму типу относятся отдельно установленные электромашинные возбудители, вращаемые двигателями переменного тока, подключенными к шинам собственных нужд станции, а также системы возбуждения, получающие питание от выводов генераторов через специальные понизительные трансформаторы. Преимущественное применение для турбогенераторов завода «Электросила» получили системы возбуждения первого типа. Эти системы исключают влияние изменения режимов внешней сети на возбуждение генератора, что повышает его устойчивость при коротких замыканиях в энергетической системе. Более того, во время переходных процессов, связанных с короткими замыканиями, ротор генератора может получить ускорение. С увеличением скорости вращения возбудителя возрастает его напряжение в режиме форсировки, что способствует повышению динамической устойчивости турбогенератора.
В качестве электромашинных возбудителей мощностью до 500 кет при скорости вращения до 3000 об/мин обычно используются генераторы постоянного тока с шунтовым самовозбуждением.