Диаграмма мощности синхронной машины в нормальном режиме работы генерирующего оборудования

 

Нормальным режимом работы генерирующего оборудования называют длительно-допустимый (без каких либо ограничений по времени) режим работы при котором параметры режима (напряжение, токи и частота) могут отличаться от номинальных значений. Допустимые границы отклонения параметров в таких режимах работы регламентируются нормативно-технической документацией. Так, например, допускается длительная работа турбогенератора при отклонении напряжения на статоре на величину ±5 % от номинального значения. Другими словами к нормальному режиму работы генерирующего оборудования относятся следующие режимы работы:

› режим работы с различной нагрузкой от минимально возможной по технологическим условиям до номинальной;

› режим работы с коэффициентом мощности, отличным от номинального;

› режим работы с отклонениями напряжения на выводах генератора;

› режим работы при отклонениях частоты в сети;

› режим работы при отклонении температуры охлаждающей среды от номинальной температуры и другие режимы.

Допустимая нагрузка турбогенераторов по активной и реактивной мощности ограничивается нормированной диаграммой мощности синхронной машины, которая учитывает следующие ограничения:

- ограничения по максимальному току статорной цепи () (ограничение по нагреву обмотки статора);

- ограничения по максимальному току в обмотке возбуждения () (ограничение по нагреву обмотки ротора);

- ограничения по минимальному току возбуждения () (ограничение по нагреву других конструктивных элементов статора и ограничение по условиям устойчивости работы генератора);

- ограничение по мощности турбины.

Первые два ограничения связаны с тем, что перегрузки генератора по току статора или ротора сверх номинальных значений оказывают отрицательное влияние на изоляцию обмоток, на прочность крепления обмоток и могут вызвать остаточные деформации и витковые замыкания. Перегрузка по току статора увеличивает потери и повышает температуру статора, вызывая ускоренное старение изоляции, чрезмерные температурные удлинения меди и деформацию лобовых частей. В аварийных ситуациях допускаются перегрузки генераторов по току статора.

Третье ограничение связано с сохранением устойчивой работы генератора, а также в современных крупных турбогенераторах режимы с недовозбуждением ограничиваются еще дополнительным нагревом крайних пакетов активной стали и конструктивных элементов торцевых зон статора. Этот дополнительный нагрев обусловлен повышенной результирующей индукцией в торцевых зонах, что объясняется слабой магнитной связью обмоток статора и ротора в этих зонах и недостаточной компенсацией потока рассеяния статора потоком ротора. Магнитная связь обеих обмоток слабее здесь потому, что поля, образуемые лобовыми частями обмоток статора и ротора, вынуждены замыкаться большей частью по воздуху.

1. Ограничение режима работы синхронной машины по номинальному току статора можно записать в следующем виде:

Полученное уравнение в осях координат «PQ» описывает окружность с центром в начале координат и радиусом . Данная окружность показана на рис.

2. Ограничение режима работы синхронной машины по номинальному току возбуждения можно записать в следующем виде:

Далее анализ  лучше производить при условии, что мы рассматриваем неявнополюсный синхронный генератор у которого xqxd, в результате получим:

Совместим напряжение на шинах генератора с вещественной осью, а также пренебрежем активным сопротивлением  статорной обмотки и с учетом уравнения для мощности  уравнение для определения Eq перепишется следующим образом:

Получили формулу аналогичную записанной для EQ ранее, что соответствует только для неявнополюсного синхронного генератора.

Модуль вектора Eq определяется по формуле:

Полагая, что  окончательно получим следующую запись:

Полученное уравнение в осях координат «PQ» описывает окружность с центром смещённым по оси Q на величину  влево  и радиусом   . Данная окружность показана на рис.

3. Третье ограничение связано с тепловым режимами генератора, для многих из которых 

4. Также добавляется последнее ограничение связанное с тем, что активная мощность генератора не должна превышать ее номинального значения.

Диаграмма мощности синхронной машины

Рис.1. Диаграмма мощности синхронной машины

Таким образом, область допустимых режимов работы генератора в осях координат «PQ» ограничена справа номинальным током возбуждения, сверху  – номинальной активной мощностью и слева – минимальной потребляемой реактивной мощностью. Диаграмма мощности синхронной машины предоставляется заводами-изготовителями, а при их отсутствии проводятся специальные испытания.

 

Для того, чтобы добавить Ваш комментарий к статье, пожалуйста, зарегистрируйтесь на сайте.