Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств

Управление возбуждением осуществляется следующим образом. При пуске СК напряжение на трансформатор, преобразователь и систему управления тиристорами подается одновременно с включением пускового выключателя. Управляющие импульсы на тиристоры подаются после включения рабочего выключателя, в момент включения которого ток возбуждения равен нулю, что соответствует уставке смещения. Устройство АРВ включается лишь после автоматической подстройки его уставки к напряжению на шинах СК, то есть через несколько секунд после включения рабочего выключателя. Дальнейшее регулирование возбуждения осуществляется оперативным персоналом путем воздействия на уставку АРВ. При неисправности АРВ регулирование возбуждения производится при помощи блока ручного управления.

При нарушении в работе тиристорного возбудителя выпадает соответствующий блинкер на панели управления возбудителем и срабатывает реле сигнализации, контакты которого блокируют пуск СК.

Гашение поля ротора в случае аварийного отключения СК производится АГП с одновременным переводом тиристоров в инверторный режим, то есть в режим преобразования постоянного тока в переменный.

Система бесщеточного возбуждения. Данная система возбуждения с применением реверсивной системы с двумя обмотками на роторе используется для СК мощностью 50-160 МВА, в которой основная обмотка служит для положительного возбуждения, а дополнительная обмотка создает поток.

Для обслуживания таких систем возбуждения действуют специальные инструкции, например, «Инструкция по эксплуатации реверсивных бесщеточных систем возбуждения синхронных компенсаторов КСВБО50-11У1» (РД 34.45.503). Данная инструкция предназначена для эксплуатационного персонала ПС, на которых установлены СК серий КСВБ или КСВБО50-11У1.

Достоинством системы бесщеточного возбуждения является отсутствие в ее конструкции щеточно-контактного узла для подвода тока к обмотке ротора, что значительно повышает надежность системы.

Система бесщеточного возбуждения может быть:

положительной, обеспечивающей регулирование нагрузки СК в емкостном режиме;

реверсивной, служащей для регулирования нагрузки СК в емкостном и индуктивном режимах.

Положительное бесщеточное возбуждение применяется в случае, когда не требуется автоматическое регулирование в режиме индуктивной нагрузки. Однако при малых нагрузках (например, в ночные часы или нерабочие дни) возникает необходимость автоматического регулирования режима работы СК в режиме индуктивной нагрузки. В этом случае применяется система реверсивного регулирования, в состав которой входят бесщеточные возбудители для обеих систем возбуждения (положительной и реверсивной).

Принципиальная схема бесщеточного положительного возбуждения СК мощностью 50 МВА приведена на рис. 3.1.

Возбудитель состоит из трехфазного генератора 10 и вращающегося вместе с ротором выпрямителя 12. Генератор имеет неподвижную обмотку возбуждения возбудителя, прикрепленную к торцевому щиту компенсатора, и вращающийся трехфазный якорь, закрепленный на валу компенсатора. Обмотка якоря соединена с вращающимся выпрямителем 12. Для выпрямления применяются кремниевые диоды типа В2-500-20, которые размещают на стальных кольцах, изолированных друг от друга и от вала. Выпрямитель собирают по мостовой схеме. Выпрямленный ток от вращающегося выпрямителя подается к обмотке ротора 13 через токопровод, расположенный внутри вала ротора. Защитный пусковой резистор 14, сопротивление которого в 15 раз превышает активное сопротивление обмотки возбуждения, подключен параллельно этой обмотке. Он защищает обмотку ротора от перенапряжений при асинхронном пуске и в переходных режимах, а также обеспечивает гашение поля ротора. При бесщеточном возбуждении АГП не применяются.

Для контроля сопротивления изоляции цепи возбуждения установлено токосъемное устройство 15 с электромагнитным приводом. При контроле сопротивления изоляции на вентильное кольцо опускают две щетки и производят измерение напряжения полюса постоянного тока относительно земли.

Возбуждение компенсатора регулируется при помощи АРВ. В шкафах АРВ размещены тиристорный преобразователь, электронная система управления 9, устройства защиты и магнитные усилители. Напряжение возбуждения возбудителя регулируется изменением фазы импульсов, отпирающих тиристоры, относительно анодного напряжения. Фаза управляющих импульсов может изменяться автоматически и вручную. Основной режим регулирования автоматический. В случае неисправности АРВ переходят на ручное управление.

Защита бесщеточного возбуждения от КЗ осуществляется устройством защиты, на вход которого подается напряжение от измерительной катушки 11, расположенной между полюсами магнитной системы обращенного синхронного генератора 10, и от измерительного преобразователя тока тиристорного преобразователя. При повреждении вентилей в измерительной катушке резко возрастает ЭДС и устройство защиты подает команду на отключение возбудителя.

Возбудители охлаждаются водородом по замкнутому циклу через газоохладители.

3.3. Система охлаждения

В процессе работы СК в нем выделяется теплота, обусловленная нагревом обмоток статора и ротора электрическим током, электромагнитными потерями в стали, потерями на вентиляцию и трение. Для нормальной работы СК необходим отвод тепла охлаждающей средой — воздухом или водородом.

В СК применяется так называемая косвенная (поверхностная) система охлаждения, передающая тепло охлаждающему газу внешней поверхностью активных частей машины.

По сравнению с воздухом водородное охлаждение имеет преимущества в связи с особыми свойствами водорода, а именно:

теплопроводность водорода в 7 раз превышает теплопроводность воздуха;

водород легче воздуха в 14,3 раза, что способствует уменьшению вентиляционных потерь почти в 10 раз;

в окружении водорода изоляция работает лучше, так как на нее не оказывает влияние кислород (озон);

уменьшается опасность развития пожара в машине, так как водород не поддерживает горение.

Однако водородное охлаждение более сложно в обслуживании по сравнению с воздушным. Кроме того, водород в соединении с воздухом образует взрывоопасную смесь, в связи с чем машины с водородным охлаждением должны быть газоплотными. Чтобы воздух не попал в корпус машины, в них постоянно должно поддерживаться избыточное давление водорода. Оптимальным для СК средней мощности принято рабочее давление водорода 0,1 МПа (1 кгс/см²). С уменьшением давления мощность СК падает.

Если водород в системе охлаждения заменить воздухом, то допустимая нагрузка СК должна быть не выше 60–70 % его номинальной мощности.

СК серии КСВ имеют замкнутую систему вентиляции. У СК наружной установки газоохладители размещаются вертикально внутри корпуса вблизи торцевых щитов. Они состоят из стальных трубных досок, между которыми проходят латунные трубки. Внутри трубок циркулирует вода, снаружи — охлаждаемый водой газ. Перемещение газа в машине обеспечивается двумя вентиляторами, расположенными по торцам ротора. Вентиляторы прогоняют газ по замкнутому пути: зона торцевых щитов — радиальные вентиляционные каналы в стали статора и лобовые части обмоток статора — камера горячего воздуха — газоохладители. Ротор под действием эффекта самовентиляции охлаждается газом, проходящим по радиальным каналам остова. Из камеры контактных колец охлаждающий газ возвращается в корпус СК через маслогазовый фильтр, очищающий газ от угольной пыли.