X

Задайте нам вопрос:

Генераторы СТР(Н)


СТАТИЧЕСКИЕ ТИРИСТОРНЫЕ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ
ДЛЯ  ГИДРО и ТУРБОГЕНЕРАТОРОВ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ
 

Статические тиристорные системы возбуждения серии СТ(P,Н)-1П-ХХХ-ХХХХ-УХЛ4 с цифровым управлением и регулированием возбуждения предназначены для питания автоматически регулируемым выпрямленным током обмоток возбуждения гидро и турбогенераторов  средней мощности.

Системы возбуждения могут применяться как для комплектации вновь разрабатываемых, так и реконструируемых генераторов.

Система возбуждения предназначена для работы в следующих условиях:

  • высота над уровнем моря не более 1000 м;
  • нормальное значение температуры окружающего воздуха от +5°С до +40°С;
  • относительная влажность не более 98% при температуре +35°С.

Окружающая среда - невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли в концен­трациях, снижающих уровень изоляция в недопустимых пределах.

Группа условий эксплуатации в части воздействия механических факторов внешней среды М39 по ГОСТ 17516.1-90. При этом вибрация пола, где установлена система возбужде­ния, не должна превосходить ускорение 2.5м/c² в диапазоне частот 0.5-100 Гц.

Выходные параметры систем возбуждения  по току и напряжению выбираются в соответствии с  ГОСТ18142.1-80 с учетом требований ГОСТ21558-2000. По требованию заказчика могут быть установлены другие значения указанных параметров.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

1.1 Основные технические данные гидрогенераторов и заменяемых систем возбуждения применительно к  параметрам  гидрогенераторов  Княжегубской ГЭС даны ниже.

Наименование параметра Значение
1. Станционный номер генератора 1 2 3 4
2. Тип генератора CВ 850/120-60
3. Предприятие-изготовитель Электросила
4. Год выпуска 1953 1953
5. Мощность генератора, МВА/МВт 40/35
6. Номинальное напряжение статора, кВ 10,5
7. Номинальный ток статора, А 2200
8. Номинальное напряжение ротора, В 235     190
9. Номинальный ток ротора, А 1250 1195 1195 1195
 
10. Тип системы возбуждения В183/36-12
11. Мощность, кВт 320
12. Напряжение якоря, В 250
13. Ток якоря, А 1280
14. Способ возбуждения самовозбуждение
15. Тип регулятора ЭПА

1.2 В соответствии с требуемыми параметрами возбуждения гидрогенераторов предлагается статическая тиристорная система возбуждения  типа СТ(Р,Н)-1П-300-1400 УХЛ 4. Система  выполняется по схеме самовозбуждения  и содержит два преобразовательно-регулирующих  канала, что позволяет отказаться от необходимости иметь резервную систему возбуждения.  В таблице приведены основные параметры и характеристики предлагаемой системы возбуждения.

Наименование параметра Значение  
1. Номинальный ток возбуждения, А 1400  
2. Номинальное напряжение возбуждения, В         300  
3. Потолок по напряжению возбуждения не менее, о.е. 2,5  
4. Потолок возбуждения по току не менее, о.е. 2,0  
5. Длительность протекания тока форсировки не менее, с 50  
6. Быстродействие системы возбуждения, сро действие системы возбуждения не более,, с. 0,07  
7. Частота напряжения питания сети, Гц 50  
8. Напряжение питания цепей постоянного тока, В
Допустимое длительное отклонение напряжения, %
220
+10, -15
 
9. Напряжение питания переменного тока, В
Допустимое изменение напряжения питания переменного тока, % длительно
380

+10, -20
 
10. Номинальное напряжение цепей измерения напряжения статора (действующее значение), В
105
 
11. Номинальный ток по цепям измерения тока статора и ротора (действующее значение), А
5
 
 
12. Потребление мощности собственными нуждами:
а) от сети 380 В, 50 Гц переменного тока, кВт, не более:
   длительно
   кратковременно (на время начального возбуждения 15 с)
б) от сети 220 В постоянного тока, кВт, не более
   длительно
   кратковременно, не более 50 с
   не более 15 с
в) от измерительных трансформаторов напряжения (на фазу), ВА, не более

г) от измерительных трансформаторов тока (на фазу), ВА, не более


0.5
3,0 - 30

0,5
1.0
3.0

10,0
10,0
 
13. Коэффициент полезного действия, % 93,0  
14. Средний уровень звука на расстоянии 1 м от контура оборудования, дБА, не более 75  

1.3 Система возбуждения  обеспечивает следующие режимы работы и парамет­ры возбуждения:

  • начальное возбуждение от источника оперативного  постоянного тока 220В (аккумуляторной батареи) и от сети собственных нужд станции 380 В, 50 Гц;
  • холостой ход;
  • включение в сеть методом точной (автоматической и ручной) синхронизации;
  • включение в сеть методом самосинхронизации (при скольжении не более 5%);
  • работу в объединенной и автономной энергосистемах с нагрузками от холостого хода до номинальной, а также с перегрузками, соответствующими ГОСТ 183-74 и ГОСТ 533-85;
  • устойчивое регулирование возбуждения при резко переменных нагрузках, вплоть до отдельных набросов нагрузки, вызванных одновременным включением асинхронным двига­телей с короткозамкнутым ротором общей мощностью до 30% номинальной мощности генератора;
  • останов агрегата в нормальных и аварийных режимах;
  • форсировку возбуждения с  настраиваемой уставкой форсировки и с возможностью дозированного воздействия на нее от устройств  противоаварийной автоматики;
  • развозбуждение при нарушениях в энергосистеме, вызывающих соответственно снижение или увеличение напряжения на шинах станции или генератора по отношению к заданной статической характеристике;
  • развозбуждение (гашение поля) при нормальном останове генератора переводом тиристорного преобразователя (в дальнейшем преобразователь) в инверторный режим;
  • гашение поля в аварийных режимах при действии защит переводом преобразова­теля в инверторный режим;
  • пропорционально-интегрально-дифференциальное регулирование напряжения статора по его отклонению от заданной статической характеристики генератора. Для расширения областей устойчивости при работе в сети под нагрузкой и повышения показателей качества переходных процессов может осуществляться стабилизация по производным на­пряжения статора и тока ротора генератора. При этом обеспечиваются следующие макси­мальные коэффициенты по каналам регулирования:
    • по пропорциональному каналу отклонения напряжения статора генератора КOU= 120 ед.напр.возб./ед.напр.статора ( с шагом 1);
    • по  каналу  первой  производной  напряжения  статора  генератора Ku= 20 ед.напр.возб./ед.напр.статора/с (с шагом 0,001);
    • по каналу первой производной тока ротора генератора Kiif= 10 ед.напр.возб./ед.тока возб./с. (с шагом 1).

Примечание: за относительную единицу напряжения статора, напряжения и тока возбу­ждения принимаются соответствующие номинальные значения генератора.

  • поддержание напряжения на выводах генератора в соответствии с заданной уставкой с точностью ±0,5% относительно заданной статической характеристики. При этом вели­чина статизма регулирования может выбираться в пределах от 0 до ±10%;
  • устойчивое распределение реактивной мощности между генерато­рами соизмеримой мощности, объединенными на уровне генераторного напряжения, без использования группового регулирования или  уравнительных связей;
  • разгрузка генератора по реактивной мощности с точностью ±5% от номи­нального значения при его отключении;
  • программное начальное возбуждение до 95±5% номинального напряжения генератора и развозбуждение при плановом останове;
  • местное и дистанционное изменение уставки регулятора напряжения в диапазоне от 80 до 110% номинального напряжения генератора;
  • ограничение тока возбуждения двукратной величиной по отношению к номи­нальному току возбуждения генератора без выдержки времени, а также ограничение пере­грузки ротора по время зависимой характеристике в соответствии с данными генератора;
  • ограничение минимального тока возбуждения величиной, не допускающей пере­ход генератора в режим глубокого потребления реактивной мощности (ограничение минимального тока ротора при номинальной активной нагрузке и потреблении реактивной мощности,  соответствующей соs j = 0,85) ;
  • работу с устройствами группового регулирования напряжения;
  • стабилизацию токов статоров параллельно работающих  блоков генератор-трансформатор, объединенных на шинах 110 кВ,  путем введения  статизма; 
  • независимость напряжения на выводах генератора от частоты в диапазоне от 45 Гц и выше, с пропорциональным уменьшением напряжения при снижении частоты ниже 45 Гц;
  • защиту системы возбуждения и обмотки ротора от перенапряжений при гашении поля ротора и самосинхронизации;
  • контроль и измерение  изоляции обмотки ротора;
  • регистрацию ненормальных и аварийных режимов работы системы возбуждения;
  • возможность включения в АСУ ТП ГЭС.

1.4 Системы возбуждения выполняются с  двумя автономными и равноценными преобразовательно-регулирующими каналами. Каждый канал содержит тиристорный преобразователь, автоматический регулятор возбуждения (АРВ) с системой импульсно-фазового управления тиристорами. Любой из каналов способен самостоятельно обеспечить все режимы работы генератора, в том числе и режим форсировки возбуждения.

Один из каналов находится в работе, другой, резервный - в состоянии готовности. В резервном канале импульсы управления блокированы. В случае отказа работающего канала ав­томатически или по команде оператора в работу вводится резервный канал.

Благодаря автоматическому слежению исключаются броски тока возбуждения при пере­ключении каналов.

При помощи автоматических выключателей и разъединителей на сторонах переменного и постоянного тока может быть снято напряжение с любого преобразовательно-регулирующего канала для проведения профилактики или ремонта без перерыва в работе генератора.

2. СОСТАВ ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. Преобразовательный трансформатор сухого исполнения типа DGH («HELMKE», Германия), или другой фирмы.

2.2. Щит возбуждения одностороннего обслуживания в составе:

  • двух силовых тиристорных секций (шкафов) со встроенными блоками автоматических регуляторов возбуждения и управления;     
  • распределительной секции (шкафа).

STRN

 Статическая система возбуждения СТС-2П-300-1400 УХЛ 4, схема электрическая функциональная

 STRN2

Статическая система возбуждения СТС-2П-300-1400 УХЛ 4, общий вид и габаритно-присоединительные размеры щита возбуждения

3.  ОПИСАНИЕ ОСНОВНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ

3.1. Тиристорные секции

Тиристорные секции (U1 и U2 на рисунке 1) выполнены на базе унифицированного ряда тиристорных преобразователей фирмы «SIEI». Используемые в этих преобразователях тиристоры характеризуются весьма малыми потерями и дают возможность выполнить преобразователь при применении принудительного охлаждения с одним тиристором в плече. При этом преобразователи получаются достаточно компактными и технологичными при монтаже и обслуживании.

В состав каждой тиристорной секции входит  тиристорный преобразователь, выполненный по трехфазной мостовой схеме.

Тиристорный преобразователь состоит из трёх модулей, содержащих по два тиристора, относящихся к анодной и катодной группам преобразователя. Тиристорные преобразователи снабжены предохранителями, RC-цепями, блоками оконечных усилителей, термодатчиками т.п.

Благодаря наличию выключателей и разъединителей в цепях переменного и постоянного тока тиристорная секция может быть выведена из эксплуатации для выполнения профилактических и ремонтных работ. Тиристорные модули преобразователей также легко отсоединяются для осмотра и ремонта.

Питание тиристорных секций осуществляется от преобразовательного трансформатора через автоматические выключатели QF1 и QF2 (см. рисунок 1).

3.2. Система управления и регулирования возбуждения (СУВ)

Каждый преобразовательно-регулирующий канал системы возбуждения снабжен собственным автоматическим регулятором возбуждения AV1 или AV2 (см. рисунок 1), выполняющих все функции управления, регулирования, ограничений и защит своего канала. Питание регуляторов осуществляется от преобразовательного трансформатора ТЕ через согласующие трансформаторы TU1 и TU2 и от сети собственных нужд 380В и оперативного постоянного тока  220 В при потере питания собственных нужд.

Каждый регулятор снабжен микропроцессорным блоком, обеспечивающим выполнение всех алгоритмов управления и регулирования, защит и сигнализации системы возбуждения.

Алгоритмы управления и регулирования формируются на основе внутренней математической модели генератора. Запись и накопление параметров состояния системы возбуждения позволяет вывести их для анализа переходных и аварийных процессов. В каждом регуляторе предусмотрено местное и дистанционное управление возбуждением, и автоматическое переключение каналов при отказе оборудования одной из тиристорных секций.

3.3. Пульт местного управления

Пульт местного управления содержит программируемый контроллер, дисплей и клавиатуру. При этом он способен выполнять следующие функции:

  • ввод и коррекцию коэффициентов и постоянных времени регуляторов;
  • ввод и коррекцию уставок;
  • просмотр переменных и параметров регулирования;
  • контроль состояния силовых цепей и элементов;
  • контроль исправности элементов;
  • автоматическое переключение преобразовательно-регулирующих каналов при отказе оборудования одного из тиристорных преобразователей;
  • наглядное отображение на дисплее текущей информации и хранение предыдущей (дневник событий), хранение информации о действии внутренних защит, системы возбуждения, а также модификация параметров мониторинга и регулирования.

3.4. Защиты

3.4.1. В системе возбуждения предусмотрены следующие защиты:

  • при отказе обоих каналов регулирования;
  • цепей ротора от замыкания на землю (снижение изоляции);
  • цепей ротора от перенапряжений посредством тиристорного разрядника;
  • максимальные токовые;
  • от короткого замыкания на шинах постоянного тока;
  • от потери возбуждения;
  • от короткого замыкания на шинах постоянного тока;
  • от недопустимой длительности форсировки;
  • от превышения максимального тока;
  • при неуспешном инвертировании.

3.4.2. Оперативное гашение поля при нормальном останове выполняется посредством перевода тиристорных преобразователей в инверторный режим. Гашение поля ротора в аварийных режимах при действии любых защит выполняется выключателем гашения поля (при наличии) и переводом тиристорных преобразователей в ин­верторный режим. Оба способа гашения выполнены взаимонезависимыми, а при гашении поля осуществляется подхват команды до окончания процесса гашения.

3.5. Внешние команды и выходные сигналы

3.5.1. Система возбуждения обеспечивает прием из схемы управления агрегатом следующих основных релейных команд сухими контактами, рассчитанными на напряжение от 24 до 220В постоянного тока:

  • возбуждение;
  • положение генераторного выключателя;
  • частота вращения агрегата >=95% номинального значения;
  • возбуждение "больше";
  • возбуждение "меньше";
  • точная синхронизация;
  • подгонка напряжения генератора к напряжению сети;
  • разгрузка генератора по реактивной мощности до cosφ = l;
  • развозбуждение;
  • защиты агрегата.

3.5.2. Система возбуждения обеспечивает выдачу в систему управления агрегатом следующих основных релейных сигналов сухими контактами, рассчитанными на напряже­ние от = 24 до 220В и ток  0,5А. Активное состояние контактов - замкнутое:

  • канал 1 в работе;
  • канал 1 неисправен;
  • канал 2 в работе;
  • канал 2 неисправен;
  • работа на ручном регуляторе;
  • окончание подгонки напряжения генератора к напряжению сети (разрешение работы синхронизатора);
  • окончание разгрузки генератора по реактивной мощности;
  • работа ограничителя максимального тока возбуждения;
  • работа ограничителя минимального тока возбуждения;
  • неисправность системы возбуждения;
  • отключение при действии внутренних защит системы возбуждения.

3.5.3. Система возбуждения предусматривает при необходимости выдачу на главный щит управления генератора аналоговых сигналов от датчиков тока и напряжения ротора.

В системе возбуждения предусмотрены технические средства для передачи по цифровому интерфейсу в схему управления агрегатом информации о состоянии оборудования системы возбуждения и ее параметров. Содержание сообщений и их форматы согласуются на стадии разработки АСУ ТП энергоблока.

4. СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТОРСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И     ПРЕИМУЩЕСТВА

4.1. Тиристорная система возбуждения с одним тиристором в плече не требует дорогостоящих мероприятий, направленных на деление токов между тиристорами. Конструкция по­лучается более компактной и удобной для обслуживания и ремонта.

4.2. Вычислительные мощности микропроцессоров регуляторов позволяют стро­ить процессы регулирования наиболее адекватным для машин переменного тока образом.

4.3. В системе управления широко применены безвыводные элементы и поверхно­стный монтаж.

5. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ

Система возбуждения обеспечивает следующие показатели надежности:

коэффициент готовности, не менее, % 99.8
средняя наработка на отказ (отключение генератора от сети), не менее, часов 60000
установленный ресурс между капитальными ремонтами, лет 10
средний срок службы (от начала эксплуатации до отказа оборудования или его части, при котором восстановление нецелесообразно), не менее, лет
40


Скачать техническое описание

FaLang translation system by Faboba