Навигация

Сохранение динамической устойчивости турбогенераторов

Сохранение динамической устойчивости турбогенераторов, работающих параллельно с гидроагрегатами через длинные линии электропередачи, представляет значительные трудности и требует выполнения специальных мероприятий.
Если по каким-либо причинам короткое замыкание затянулось, турбогенераторы даже при малой удаленности станций друг от друга выпадают из синхронизма и переходят в асинхронный режим работы по отношению к генераторам системы. Асинхронный режим такого рода отличается от описанного выше тем, что генераторы работают с возбуждением, изменение скорости их вращения обусловлено колебаниями тормозного момента на валу и нарушением равенства РГ=РЭ. При этом скорость турбогенераторов оказывается временами выше оинхронной, торможение их происходит под действием асинхронного момента и регулирования турбины, в результате чего может произойти самопроизвольная ресинхронизация машины с сетью.
Во время асинхронного режима турбогенераторов в процессе короткого замыкания наблюдаются явления, аналогичные описанным выше: возрастают и колеблются токи статора и токи ротора, электромагнитная мощность попеременно меняет свой знак, в бочке ротора возникают дополнительные потери от токов с частотой скольжения.
Наиболее эффективным мероприятием, повышающим динамическую устойчивость генераторов, является уменьшение времени отключения коротких замыканий (введение быстродействующих защит), так как при этом роторы генераторов не успевают значительно изменить свое положение и сохранение их устойчивости в послеаварийном режиме достигается легче.
Вторым мероприятием является применение без инерционных систем возбуждения в сочетании с быстродействующими АРВ и форсировкой возбуждения. Это мероприятие обеспечивает увеличение предела максимальной передаваемой мощности машины.
Эффективность форсирования возбуждения тем выше, чем более быстродействующей является система возбуждения. Длительность асинхронных режимов при внезапных нарушениях режимов турбогенераторов с поверхностным охлаждением допускается в пределах 10 сек, а для турбогенераторов с непосредственным охлаждением— устанавливается после проведения специальных испытаний.
Переходные и сверхпереходные реактивные сопротивления турбогенераторов с непосредственным охлаждением значительно больше, чем у турбогенераторов с поверхностным охлаждением. Вследствие этого кратности токов короткого замыкания, моментов, возникающих при коротких замыканиях, и асинхронных моментов, появляющихся при отклонениях скорости вращения от номинальной, получаются меньшими, чем у турбогенераторов с поверхностным охлаждением. С другой стороны, за счет уменьшения активных частей машины и доли махового момента ротора в общем маховом моменте вращающихся масс уменьшается постоянная времени агрегата (ее величина составляет до 0,75 Та для машин с поверхностным охлаждением).
Уменьшение кратности токов короткого замыкания благоприятно влияет на работу электрических аппаратов, облегчает их выбор и в отдельных случаях позволяет отказаться от применения дорогих реакторов на 35 и 110 кв. Уменьшение асинхронного момента и кратности моментов вращения в сочетании с уменьшением постоянной времени агрегата и доли махового момента ротора затягивает и утяжеляет переходные электромеханические процессы в машинах и системах.
Выше отмечалось, что перегрузочная способность, а также величина допустимых токов обратной последовательности машин с непосредственным охлаждением значительно меньше, поэтому сохранение динамической устойчивости турбогенераторов больших мощностей требует значительного ускорения ликвидации ненормальных режимов.
Во время ликвидации аварийных режимов может возникнуть необходимость несинхронного включения разделившихся частей энергосистемы или станции. Несинхронные включения позволяют ускорить восстановление нормального режима работы энергосистемы, упрощают устройства автоматики повторного включения, но сопровождаются протеканием больших токов в обмотках генераторов, трансформаторов и прочих элементах и увеличением динамических усилий. Кроме того, после несинхронного включения возможен асинхронный режим отделявшихся частей, при котором синхронные машины могут быть перегреты.