4.1.1 Синхронные генераторы

 

Синхронные генераторы также как  компенсаторы и синхронные двигатели в зависимости от возбуждения могут выдавать или потреблять реактивную мощность. Полная мощность машины равно S1, а выдаваемая в сеть  S (Рис. 1.2.1). Мощность  S1 складывается из S и потерь реактивной мощности на индуктивности генератора Qг. Векторная диаграмма напряжений аналогична диаграмме мощностей (Рис.4.1.1),  где  U — напряжение на выводах генератора, Ixd — падение на индуктивном сопротивлении генератора, Е — геометрическая сумма напряжений на выводах и внутри генератора, которую называют ЭДС генератора. δ — угол между напряжениями U и Е, φ — угол сдвига векторов между током и напряжением на выводах.

Нормально генератор работает в режиме перевозбуждения. Генератор в этом режиме  вырабатывает активную и емкостную реактивную мощности. Величина выработанной реактивной мощности зависит от тока возбуждения. С увеличением тока возбуждения растёт выработка реактивной мощности и наоборот.

В режиме перевозбуждения  вырабатываемая  емкостная  мощность  частично  идёт на компенсацию индуктивности самой машины, другая часть выдается в сеть. При снижении тока возбуждения,   она начинает  потреблять реактивную мощность.  При каком-то значении тока возбуждения  выработка и потребление реактивной мощности уравниваются и генератор работает с соsφ=1, при дальнейшем уменьшении тока возбуждения генератор начинает  больше потреблять реактивную мощность Qc из сети.  Векторная диаграмма представлена на рисунке  4.1.2.

Рис. 4.1.1

Генератор не может вырабатывать или потреблять сколько угодно большую величину реактивной мощности. В-первых, она ограничивается полной мощностью или, иначе говоря, допустимым током статора по условиям нагрева. Чем меньше активная нагрузка на генераторе, тем большей реактивной мощностью он может загружаться  (вырабатывать или потреблять).

Допустимая реактивная мощность генератора в зависимости от активной нагрузки для каждого типа агрегата определяется индивидуальными испытаниями. В режиме перевозбуждения для определения допустимых нагрузок пользуются так называемой картой допустимых нагрузок. Такие карты составляются для каждой машины на основании специальных эксплуатационных испытаний на нагрев. Турбогенераторы могут вырабатывать до 80% реактивной мощности по отношению к активной, а потреблять только до  40% при ограничении активной мощности  до 40%. Такое сильное ограничение по потреблению реактивной мощности турбогенераторами связано с дополнительным нагревом крайних пакетов активной стали и конструктивных элементов торцевых зон статора, бандажных колец лобовых частей обмотки, торцевых щитов корпуса генератора. Это происходит из-за увеличения результирующей индукции в этой зоне за счёт сложения магнитных полей рассеяния в лобовых частях статора и ротора.

Гидрогенератор в режиме недовозбуждения  может больше потреблять  реактивную мощность, чем турбогенератор в виду его конструкционных особенностей.

В последнее время всё чаще начинают использовать генераторы в режиме   потребления реактивной мощности  из-за их избытков в энергосистеме в ночные провалы нагрузок.

Возможность применения режима потребления реактивной мощности должна быть проверена для каждого типа генератора экспериментально. Снимается так называемая тепловая характеристика.

В часы наименьших нагрузок некоторые рекомендуют использовать генераторы в режиме  синхронного компенсатора (при токах возбуждения меньше тока холостого хода) с потреблением реактивной  мощности из сети. Возможность продолжительного использования генератора в таком режиме также должна быть доказана для каждого отдельного случая. Вертикальные гидрогенераторы, из-за особенностей своей конструкции, работают в режиме синхронного компенсатора только совместно с турбиной. Для уменьшения активной мощности, потребляемой из сети, считается необходимым, чтобы лопатки турбины вращались не в воде, а в воздухе. Воду из камеры гидротурбины рекомендуется отжимать сжатым воздухом.

Гидрогенераторы могут работать с малыми значениями активной нагрузки, поэтому не обязательно переводить их в режим синхронного компенсатора, проще их переводить в режим недовозбуждения с выработкой части активной  мощности и потребления реактивной мощности. Гидрогенераторы по конструкции аналогичны синхронным компенсаторам, и они могут работать с полной нагрузкой не превышающую номинальную. Однако при малой выработке активной и большой реактивной мощности из-за перегрева лобовых частей генератора полная мощность не может быть близкой к номинальной. Она должна быть значительно ниже.

Хотя, в отличие от турбогенераторов  гидрогенераторы допускают  большую загрузку реактивной мощностью  по условиям нагрева, однако, для последних таких экспериментальных оценок сделано недостаточно.

Содержание главы:

Содержание книги:

Статьи и книги по теме:

Посмотреть все записи с меткой: