ВВЕДЕНИЕ 8
1 РЕЖИМЫ КОНТУРА ВОЗБУЖДЕНИЯ 9
1.1 Контур возбуждения генератора 9
1.1.1 Схема замещения обмотки возбуждения 9
1.1.2 Режимы работы контура возбуждения генератора 10
1.1.2.1 Режим начального возбуждения 10
1.1.2.2 Нормальный режим 11
1.1.2.3 Режим форсировки 13
1.1.2.4 Режим гашения поля 15
1.2 Характерные дуговые повреждения в контуре возбуждения и проблема их
ликвидации 16
1.2.1 Зажигание дуги на контактных кольцах 16
1.2.2 Повреждения тиристорного преобразователя 18
1.3 Автомат гашения поля 19
1.4 Обзор существующих патентов 20
1.5 Выводы 27
2 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ЗАЩИТЫ ЦЕПЕЙ ВОЗБУЖДЕНИЯ ОТ
ДУГОВЫХ ЗАМЫКАНИЙ 28
2.1 Алгоритм работы УГП 28
2.2 Алгоритм работы защиты при КЗ на кольцах ротора 30
2.3 Алгоритм работы разработанной защиты 32
3 АНАЛИЗ РАБОТЫ РАЗРАБОТАННОЙ ЗАЩИТЫ 35
3.1 Опыт короткого замыкания на кольцах ротора генератора 35
3.2 Опыт отключения быстродействующего выключателя 36
3.3 Повышение надежности цепи короткозмыкателя 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 45
ПРИЛОЖЕНИЯ 47
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ПРЕЗЕНТАЦИЯ
В данной работе решается вопрос защиты цепей возбуждения синхронного генератора от развития дуговых замыканий.
Статистические данные показывают, что нарушения в работе системы возбуждения в большинстве случаев ведут к отказу генератора и в значительной степени определяют его надёжность. На протяжении длительного времени сбор сведений о технологических нарушениях в работе турбо- и гидрогенераторов и анализ их причин выполнялся фирмой ОРГРЭС, а затем ПО «Союз-техэнерго». Анализ обзора аварий синхронных генераторов показывает, что в среднем около 32% технологических отказов в работе турбогенераторов по данным исследовательского комитета СИГРЭ [1] происходит из-за нарушений в работе систем возбуждения.
На сегодняшний день в результате повышения мощности возбуждения генераторов увеличились токи, протекающие при коротких замыканиях и вызванные ими повреждениях. Без должной защиты это приводит к длительному простою и дорогостоящему ремонту оборудования. Возникновение электрической дуги в цепях возбуждения возможно в результате короткого замыкания на кольцах ротора, повреждениях преобразователя, в устройстве гашения поля. Существующие защиты не предотвращают дальнейшее развитие аварии и защищают только определенную часть цепи возбуждения. Развитие полупроводниковых элементов позволяет создавать новые типы защиты, в некоторых случаях исключать зажигание дуги.
Таким образом, работа по развитию защит цепей возбуждения от коротких замыканий актуальна.
В первой главе данной работы рассмотрены режимы работы контура возбуждения, характерные дуговые замыкания. Проведен анализ существующих патентов по защите цепей возбуждения. Вторая глава посвящена разработке алгоритма защиты цепей возбуждения от дуговых замыканий. В третьей главе проведена проверка разработанного алгоритма в программе Electronics Workbench Multisim 8. Исследовано влияние последовательного включения диода в контур короткозамыкателя системы возбуждения.
В ходе написания выпускной квалификационной работы были рассмотрены различные защиты цепей возбуждения от дуговых замыканий. Выявлены недостатки защит. Разработана защита от развития дуговых замыканий на кольцах ротора синхронного генератора и предложен способ исключения зажигания дуги на быстродействующем выключателе. Исследовано влияние последовательного включения диода в контур короткозамыкателя системы возбуждения.
Разработанная защита позволяет использовать ТКЗ шунтирующий обмотку возбуждения при коротком замыкании на кольцах при гашении поля синхронного генератора. В результате чего исключается зажигание дуги на контактах выключателя и появляется возможность использовать быстродействующие выключатели вместо АГП. Однако, нет возможности использовать его при коротком замыкании в преобразователе, так как он имеет обратное включение.
Включение диода в цепь короткозамыкателя позволяет существенно повысить надежность работы системы возбуждения и сохранить возбуждение при пробое или ложном включении ТКЗ. При этом стоит учитывать, что время гашения поля в этом случае существенно увеличится.
