ОАО «Институт «ЭНЕРГОСЕТЬПРОЕКТ» Селезнева Н.А. Москва, 2009 г. 1

АСТГ – асинхронизированные турбогенераторы Структурная схема АСТГ Система возбуждения АСТГ Преимущества АСТГ Целесообразность использования АСТГ Режимы работы АСТГ Режим асинхронизированного генератора Режим синхронного генератора Режим асинхронного генератора Защита от потери возбуждения Выпадение генератора из синхронизма Начало асинхронного режима Отказ от полного состава защит Случай из практики Электрическая схема ТЭЦ-27 2

Генераторы ТЭЦ-27 Что было предпринято Виртуальная модель АСТГ Осциллограммы нарушения устойчивости Защита от асинхронного режима Признаки асинхронного режима Принципы работы устройств АЛАР Применимость устройств АЛАР для АСТГ Устройство АЛАР СТГ ТЭЦ-27 Первые решения Устройства АЛАР для генераторов Главный вывод Наши координаты 3

4 ВЕЛИЧИНУ И ПОЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕГО МАГНИТНОГО ПОТОКА МОЖНО РЕГУЛИРОВАТЬ Две обмотки возбуждения на роторе электрически не связаны продольная поперечная Особенность Что это даёт?

5 Тр-р – блочный трансформатор Тр-р сист. возб. – трансформатор системы возбуждения Датчик УПР – датчик углового положения ротора ОВ d – обмотка возбуждения по продольной оси ОВ q – обмотка возбуждения по поперечной оси АГП – автомат гашения поля АЗОВ – автомат замыкания обмотки возбуждения накоротко ЗПН – устройство защиты от пере- напряжения Возб. ОВ d – возбудитель обмотки d Возб. ОВ q – возбудитель обмотки q ТВ – тиристорный выпрямитель СУТВ – система управления тиристорного выпрямителя АРВ – автоматический регулятор возбуждения

6 АРВ от датчика УПР управление электромагнитным моментом управление реактивной мощностью Реверсивный тиристорный выпрямитель на ОВ d от ТТ статора от ТН статора от ТН шин Реверсивный тиристорный выпрямитель на ОВ q от ДТ ротора

Широкий диапазон регулирования реактивной мощности при выдаче и потреблении Отсутствие ограничений по статической устойчивости при потреблении реактивной мощности Повышенные пределы динамической устойчивости Высокая живучесть при нарушениях и полной потере возбуждения Работа в режиме асинхронного генератора с выработкой качественной электроэнергии Быстродействующее регулирование напряжения 7

при нестабильном источнике механической энергии (нетрадиционном) при нестабильной электрической нагрузке в составе парогазовых установок (лёгкие агрегаты) АСТГ способны быстро восстанавливать величину и фазу напряжения и создавать синхронизирующий тормозящий момент 30% АСТГ повышается устойчивость станции в целом 8

9 РежимОсобенностиВозбуждениеСкольжение Допустимость режима АСТГ обе обмотки в работе двухосное ограниченное или нулевое основной СТГ одна обмотка закорочена одноосноенулевое резервные АТГ обе обмотки закорочены без возбуждения повышенное

Величина скольжения ограничена по нагреву ротора вихревыми токами Система возбуждения в порядке Обе ОВ работают Результирующий магнитный поток управляется по величине и фазе 10 Ограничения

11 Частичная потеря возбуждения Гасится поле отказавшего возбудителя Соответствующая ОВ автоматически отключается и закорачивается АСТГ работает как классический СТГ Потребляемая реактивная мощность ограничена условиями устойчивости Ограничения

12 Полная потеря возбуждения Гасится поле обоих возбудителей Обе ОВ автоматически отключаются и закорачиваются АСТГ потребляет из сети реактивную мощность и вырабатывает активную Полная мощность АСТГ возрастает сверх номинальной, что накладывает ограничения по току статора АСТГ надо разгрузить до 60÷70% Р ном за 5-10 мин Ограничения

АСТГ НЕ НУЖНА ЗАЩИТА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ, так как потеря возбуждения не приводит к выпадению из синхронизма 13 Вывод 1 Нужна ли АСТГ защита от выпадения из синхронизма без потери возбуждения? Вопрос 1

Условия синхронной работы частоты генератора и сети равны ЭДС генератора и сети равны и совпадают по фазе для СТГ практически незамедлительно и неизбежно 14 Нарушение синхронной работы вследствие возмущения Выпадение генератора из синхронизма Начало асинхронного режима для АСТГ наступает позднее, его можно избежать

15 Малое или среднее возмущение АРВ «притягивает» потоки ротора и статора ближе друг к другу АСТГ «держится» в синхронизме, но с большим скольжением Возможен ли переход АСТГ в асинхронный режим? Вопрос 2 Ответ на вопрос 2 ЗАВИСИТ ОТ ВЕЛИЧИНЫ ВОЗМУЩЕНИЯ Большое возмущение АСТГ «держится» в синхронизме некоторое время АСТГ выпадает из синхронизма АСТГ переходит в асинхронный режим

16 Вывод 2 ДЛЯ АСТГ НАРУШЕНИЕ СИНХРОНИЗМА МЕНЕЕ ОПАСНО, чем для СТГ, так как оно не всегда вызывает развитие асинхронного режима Результат

17 При изучении состава защит существующих блоков выявлено: на АСТГ устройства АЛАР не установлены начало 2009 г. – Мосэнерго заказывает у ЭСП разработку схемы выдачи мощности ТЭЦ-27 на перспективу ввода нового блока ПГУ

18

19 1-й блок2-й блок3-й блок4-й блок --ПГУ ПТУ ГТУ ПТУГТУ ПТУ СТГ АСТГСТГ АСТГ 80 МВт 160 МВт --АЛАР - - ТГ-1ТГ-2ТГ-31ТГ-32ТГ-33ТГ-41ТГ-42ТГ-43 старая частьновая часть

20

21 Кафедрой асинхронизированных машин НТЦ создана виртуальная модель АСТГ с его системой регулирования Регулятор (насто- ящий) АСТГ (вирту- альный) Эквивалент энергосистемы (виртуальный) Модель блока ПГУ с АСТГ Моделирует блок ПГУ-450 на ТЭЦ-27 Позволяет получить осциллограммы, совпадающие с результатами натурных испытаний

22 Продемонстрировано нарушение динамической устойчивости АСТГ, выпадение его из синхронизма и переход в асинхронный режим Расчётный случай – трёхфазное КЗ на отходящей линии вблизи шин станции с отказом выключателя и работой УРОВ (время КЗ 0,5 с) напряжение на выводах генератора ток статора взаимный угол ротора скольжение ротора активная мощность генератора реактивная мощность генератора Нарушения возможны во всех трёх режимах – АСТГ, СТГ, АТГ!

23 возникновением токовой перегрузки статора резкими бросками тока резкими изменениями вращающего момента снижением напряжения на шинах собственных нужд выходом частоты за допустимый предел за короткое время Нарушение динамической устойчивости АСТГ характеризуется: Асинхронный режим опасен для самого АСТГ для турбины АСТГ необходимо отключать

24 Вывод 3 ВЫПАДЕНИЕ АСТГ ИЗ СИНХРОНИЗМА МОЖЕТ ПРИВОДИТЬ К РАЗВИТИЮ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА Следовательно: Ответ на вопрос 1 Так же как СТГ, АСТГ ДОЛЖНЫ ОСНАЩАТЬСЯ УСТРОЙСТВАМИ АЛАР Вопрос 3 Подходят ли устройства АЛАР, разработанные для СТГ, для установки на АСТГ?

Основные Прохождение взаимного угла между эквивалентными ЭДС через 180º Прохождение вектора динамического сопротивления через зону установки устройства Глубокое периодическое снижение напряжения (вплоть до нуля) в зоне установки устройства Глубокие периодические колебания тока (выражен минимум и максимум) Дополнительные Периодическое изменение угла между напряжением и током Периодическое изменение активной мощности со сменой знака при переходе через 180º Изменение скольжения с определённой скоростью и ускорением 25 С точки зрения использования в устройствах АЛАР условно делятся на:

эл. мех. Фиксация скорости снижения сопротивления со счётчиком циклов АЛАР-М Фиксация перехода угла между векторами эквивалентных ЭДС через 180º токовый АЛАР Фиксация колебаний фазного тока АЛАР-Ц Сравнение знаков относительного угла, первой и второй производных этого угла, производной активной мощности 26

27 Выявление АР по току Не рекомендуется для АСТГ, так как это принцип резервных устройств АЛАР Выявление АР по сопротивлению со счётчиком циклов Подходит для АСТГ Выявление АР по переходу взаимного угла через 180º Не подходит для АСТГ без проработки изменений Выявление АР по параметрам взаимного угла и мощности Подходит для АСТГ АСТГ может некоторое время «держаться» в синхронизме при превышении углом значения 180º благодаря системе возбуждения Но как долго?

28 Терминал 7UM62 фирмы Siemens Функция «Защита от выпадения из синхронизма» ANSI 78 Подходит как основа устройства АЛАР для АСТГ ТЭЦ-27

Отключение АСТГ сразу после выпадения из синхронизма (превышения относительным углом 180º) уменьшает динамическую устойчивость станции в целом и ухудшает переходный процесс 29 Скольжение допустимое АЛАР работает на сигнал Устройства АЛАР для АСТГ должны контролировать скольжение АСТГ в асинхронном режиме Скольжение сверх допустимого АЛАР работает на отключение АСТГ

30 Разработка + производство ОборудованиеФункция НИИПТ + НПП Модус АЛАР-Ц модифицированный Готовое устройство ЭСП + Энергоизмеритель АЛАР-МГотовое устройство ABB Терминал защиты генератора REG 670 Защита от асинхронного хода PPAM_78 ABB Терминал защиты линии REL 670 Защита от асинхронного режима PPAM_78 ЭКРАШкаф ШЭ 111х «Защита генератора от асинхронного режима» Фz Все перечисленные устройства разработаны для работы на синхронных генераторах

разработка специальных устройств АЛАР для АСТГ использование существующих устройств АЛАР на АСТГ после модификации методика выбора уставок испытания на виртуальной и физической моделях НЕОБХОДИМА ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 31

сайт в интернете: телефон: (495) , факс: (495) адрес:105318, Россия, г. Москва, Ткацкая ул., д. 1 реквизиты: ИНН/КПП /