СИСТЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ
СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Система возбуждения синхронного генератора, СВГ, предназначена для питания обмотки возбуждения турбогенератора, автоматически регулируемым постоянным током, в нормальных и аварийных режимах работы генератора.

Система возбуждения обеспечивает:

• пуск, по одной команде с заданным алгоритмом и темпом нарастания напряжения генератора. На завершающем этапе пуска при поступлении на соответствующие входы напряжения пропорционального напряжению сети обеспечивается подгонка уставки напряжения турбогенератора к напряжению сети;
• работу генератора в автономном режиме и в энергосистеме с нагрузками, от холостого хода до номинальной и с перегрузками, допускаемыми турбогенератором;
• устойчивую работу турбогенератора в переходных и аварийных режимах, при сбросах и набросах нагрузки, режимах недовозбуждения допускаемых генератором по условиям устойчивости и нагрева;
• форсировку возбуждения или развозбуждение при нарушениях в энергосистеме, вызывающих снижение или увеличение напряжения генератора;
• гашение поля обмотки возбуждения генератора при нормальном останове генератора инвертированием через тиристоры, а в аварийных режимах генератора и отключением АГП;
• автоматическое регулирование тока возбуждения турбогенератора с использованием пропорционально – интегрального (ПИ) закона регулирования по отклонению напряжения генератора и изменению реактивной составляющей тока статора и отклонению тока ротора;
• дистанционное изменение уставки напряжения генератора в пределах от 80 до 110 % номинального значения;
• ручное регулирование тока возбуждения в диапазоне от 0 % до 200 % (задается уставками);
• ограничение тока возбуждения генератора двукратным значением по отношению к номинальному току, а также ограничение перегрузки по току ротора генератора по время-зависимой характеристике;
• контроль перегрузки по току статора генератора по время-зависимой характеристике;
• контроль и ограничение реактивной мощности генератора в зависимости от значения активной;
• «подгонку» уставки напряжения турбогенератора к напряжению сети с точностью 0,3 % от установившегося напряжения сети;
• точность поддержания напряжения на выводах турбогенератора в пределах 0,5 % от заданной статической характеристики;
• постоянный контроль сопротивления изоляции цепей ротора;
• начальное возбуждение генератора от сети постоянного напряжения 220 В. или 110 В.;
• контроль токов фаз первичной обмотки питающего трансформатора.

УСТРОЙСТВО

Система возбуждения генератора состоит из следующих функциональных систем:

• силовая схема;
• автоматические регуляторы;
• защиты;
• система управления.

Силовая часть СВГ выполнена по схеме параллельного самовозбуждения с одним тиристорным преобразователем.

Схема выпрямления тиристорного преобразователя – нереверсивный трехфазный мост. Защита тиристоров от коммутационных перенапряжений осуществляется RC-цепочками, от внешних перенапряжений – варисторами. Защита при внутреннем коротком замыкании осуществляется герконовыми датчиками, воздействующими на отключение по независимому расцепителю входного автоматического выключателя. Защита тиристорного преобразователя и ротора от перенапряжений осуществляется тиристорным разрядником.

Управление тиристорным преобразователем, защита и сигнализация, автоматическое регулирование возбуждения осуществляется системой управления.

Автоматический регулятор возбуждения системы управления обеспечивает поддержание напряжения на выходе генератора с заданной точностью при изменении нагрузки в статических и переходных режимах. Функционально регулятор представляет собой систему подчиненного регулирования, в которой выходной сигнал одного контура регулирования является входным для последующего и включает в себя устройство ограничения задания напряжения генератора в пределах от 0,8 до 1,1 Uн, задатчик интенсивности, регуляторы напряжения и тока возбуждения генератора. Регуляторы тока и напряжения генератора – пропорционально-интегральные.

Все задачи системы управления (далее СУ) выполняются программно-аппаратным способом. Выходными сигналами системы управления являются, регулируемые по фазе, управляющие импульсы тиристорного преобразователя.

Кроме этого системой управления выполняются: индикация режимов работы и причин аварийных отключений, а также формирование сигналов для устройств Заказчика.

Выходные сигналы формируются в функции внешних заданий и величин выходных параметров системы возбуждения.

СУ представляет собой набор устройств и печатных плат - основных и периферийных. К основным печатным платам относятся - плата управления, плата выходных каскадов и пультовой терминал с дисплеем. К периферийным платам относятся датчик выходного тока и датчик выходного напряжения, плата дискретного ввода, датчики входного тока и др.

Плата управления является вычислительным устройством. В ней размещены все основные устройства вычислительной системы - ПЗУ, ППЗУ, ОЗУ, микро-ЭВМ. Программно-аппаратные средства платы обеспечивают также связь с пультовым терминалом и ПЭВМ верхнего уровня по интерфейсной связи. С измерительным и коммутационным комплексами генератора связь платы управления осуществляется через периферийные платы. В запоминающих устройствах платы управления размещаются рабочие и сервисные программы СВГ и наладочные «уставки» системы управления.

Управляющие импульсы преобразователя главных цепей формируются непосредственно в плате управления. В плате выходных каскадов производится их усиление и распределение по тиристорам.

В плате также формируются сигналы, отключающие выключатели при авариях.

Плата дискретного ввода обеспечивает связь СУ с аппаратами силовой части изделия и клеммниками для цепей Заказчика.

ЗАЩИТЫ

В системе возбуждения реализованы следующие каналы защит и ограничений:

• ограничение тока возбуждения;
• контроль наличия тока возбуждения;
• контроль и ограничение реактивной мощности генератора;
• защита генератора от превышения напряжения статора выше 1,2Uн;
• защита генератора от насыщения магнитной системы при снижении частоты напряжения генератора;
• защита тиристорных преобразователей при внешнем и внутреннем коротких замыканиях;
• защита тиристорного преобразователя и ротора генератора от перенапряжений;
• контроль изоляции цепей ротора;
• форсировка возбуждения генератора при снижении напряжения генератора ниже 0,8Uн.

НОМИНАЛЬНЫЕ ВЫХОДНЫЕ И ВХОДНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Номинальный выходной ток в пределах от 50 до 4000 А.

Номинальное выходное напряжение в пределах от 25 до 800 В.

Номинальное входное питающее напряжение в пределах от 220 до 10000 В.

СТРУКТУРА УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
Основные технические данные приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные технические данные СВГ

УСЛОВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСТРУКЦИИ

Конструктивно система возбуждения выполнена в виде двух шкафов, с двухсторонним обслуживанием – шкафа преобразователя, шкафа с коммутационной аппаратурой и согласующего сухого трансформатора.

В шкафу преобразователя расположен тиристорный преобразователь, система управления, защиты и сигнализации, входные автоматические выключатели основных и вспомогательных цепей, источники питания, вспомогательные трансформаторы, элементы защиты тиристоров, входные клеммники. Охлаждение тиристоров – естественное или принудительное воздушное.

В шкафу с коммутационной аппаратурой расположены: автомат гашения поля, элементы устройства начального возбуждения, контактор и резисторы самосинхронизации, тиристорный разрядник, силовые контакторы постоянного тока, клеммник внешних подключений.

Подвод кабелей внешних подключений осуществляется снизу, через отверстия в днищах шкафов, уплотненные гермовводами. Для крепления кабелей предусмотрены скобы.

ТИПОВЫЙ ГАБАРИТНЫЙ ЧЕРТЕЖ