|
а
б
в
г
д
Рис. 17.2. Варианты схем пусковых устройств:
В – выключатель; Т – трансформатор; ТВ – тиристорный выпрямитель; ТИ – тиристорный зависимый инвертор; Р – реактор; СМ – синхронная машина
Пусковая мощность зависит не только от типа (мощности) пу скаемого агрегата, но и от задаваемого времени пуска (разгона) до синхронной частоты вращения. Очевидно, что сокращение времени пуска при заданной пусковой мощности позволяет при значительном числе пусков обратимых агрегатов обеспечить существенную экономию электроэнергии.
Особенность режима частотного пуска ГД состоит в том, что на начальном этапе при низких частотах вращения (0–0,1nном), когда эдс статора мала, коммутация тиристоров происходит в импульсном режиме. Это означает, что включение очередной пары тиристоров происходит после снижения тока в звене постоянного тока (в сглаживающем реакторе) до нуля, что обеспечивается переводом тиристорного выпрямителя в инверторный режим. Формируемый при этом пульсирующий электромагнитный момент обеспечивает постепенный разворот вала агрегата до 0,1nном. Анализ электромагнитных и электромеханических процессов на первом этапе пуска показывает, что время пуска из неподвижного состояния до частоты вращения 0,1nном, при которой инвертор переходит в режим коммутации за счет эдс пускаемой машины, можно уменьшить, если определять угол между продольной осью ротора синхронной машины и вектором тока статора, то есть определять положение магнитной оси ротора под полюсом статора.
Моделирование и расчеты, выполненные на параметры агрегатов Загорской ГАЭС для начального этапа пуска, показывают, что максимальное время пуска агрегата до частоты 0,1nном не превышает
71 с.
После появления на статоре пускаемой машины коммутирующих эдс начинается второй этап пуска – от 0,1nном до nном. Движение обратимого агрегата на этом этапе определяется действием двух моментов: электромагнитного момента, развиваемого синхронной машиной, и момента сопротивления. При частотном управлении синхронной машиной ее электромагнитный момент можно поддерживать постоянным во всем диапазоне изменения частоты вращения. Это обстоятельство является преимуществом частотного способа регулирования, позволяющего осуществить плавный пуск агрегата за минимальное время при заданных мощности синхронной машины и моменте сопротивления.
Опыт Загорской ГАЭС показывает, что при пусковой мощности преобразователя 20 МВт полное время пуска обратимого агрегата не превышает 5 мин, а время торможения составляет 1,5–2 мин.
В табл. 17.2 приведены данные по мощностям пусковых преобра зователей частоты для некоторых ГАЭС (по данным фирмы «АББ»).
Приведем краткий анализ высоковольтных преобразователей ча стоты, применяемых для систем пуска обратимых агрегатов ГАЭС в насосный режим. Как следует из рассмотренных принципов (схем) выполнения пусковых преобразователей (рис. 17.2), можно выделить следующие особенности их конструкции и компоновки, оказывающие непосредственное влияние на параметры и характеристики.
Преобразователи частоты с выходным трансформатором, обеспечивающим согласование напряжения статора ГД с выходным напряжением преобразователя. При этом применяются как двухобмоточные трансформаторы при шестиимпульсном инверторе, так и трехобмоточные – при сдвоенном инверторе по двенадцатиимпульсной схеме. В последнем случае из спектра генерируемых гармоник в выходном токе и напряжении исключают пятую и седьмую гармоники. Мощность таких преобразователей у отдельных фирм достигает 50–70 МВт.
Преобразователь, выполненный на напряжение, соответствующее напряжению статора ГД. Преобразователь подключается шестиимпульсным инвертором к статору без промежуточного трансформатора.
При токах на выходе преобразователя более 600–700 А большинство фирм переходит с воздушного принудительного охлаждения от встроенных вентиляторов на жидкостное охлаждение.
Разработки последних лет характеризуются применением в преобразователях мощных тиристоров на токи до 1500 А (в ряде случаев и выше) и напряжение до 6,5 кВ. Это позволяет уменьшить число последовательно включенных тиристоров и существенно улучшить удельные показатели преобразователей за счет снижения габаритов и массы.
Входной и выходной трансформаторы преобразователей, как правило, специального исполнения с заземленным экраном между первичной и вторичными обмотками. Это уменьшает проходную междуобмоточную емкость и перенос в сеть или на статор ГД перенапряжения 3U0 относительно земли.
Применение входных трехобмоточных трансформаторов практикуется при больших мощностях преобразователей. При этом соотношение мощности КЗ примыкающих к преобразователю шин питания к мощности преобразователя должно лежать в диапазоне 16–40.
Система управления современных преобразователей – микропроцессорная с применением, как правило, сверхбыстродействующих процессоров с большой вычислительной мощностью. Преобразователь содержит разветвленную систему защит и диагностики. Для обмена данными с системой более высокого уровня (АСУ ТП ГАЭС) устанавливаются интерфейсные устройства.
Связь осуществляется по протоколам Allen-Bradley PLC, Modbus, ABB MasterFielbus, Profibus и др.
В двухтрансформаторных схемах выходной трансформатор при пуске шунтируют высоковольтным выключателем, который затем отключают при достижении уровня напряжения, соответствующего номинальному выходному напряжению преобразователя. Далее разгон осуществляется через трансформатор. Такое решение необходимо, чтобы исключить насыщение трансформатора на первом этапе пуска. Наличие этого шунтирующего выключателя при частых операциях в определенной мере снижает общую надежность преобразователя.
Европейские фирмы «ABB», «Siemens» – основные производители пусковых тиристорных устройств, как правило, имеют ограничения шкалы напряжений своих преобразователей на уровне 10–12 кВ. В то же время известно, что для пуска обратимых агрегатов мощностью 425 МВ·А ГАЭС Raccoon (США) фирма «Siemens» поставила пусковое устройство на напряжение 23 кВ, соответствующее напряжению статора ГД. Японские фирмы (Toshiba, Shibaura, Mitsubisi) изготавливают пусковые устройства, в основном рассчитанные на непосредственное подключение к статору ГД.
Отечественный и зарубежный опыт показывает, что наиболее целесообразным является применение в схеме пуска обратимых агрегатов ГАЭС высоковольтных преобразователей с выходным напряжением, соответствующим напряжению статора ГД. В этой схеме необходим только один двух- или трехобмоточный трансформатор. Отсутствие выходного трансформатора значительно упрощает процесс пуска, особенно на первом этапе при формировании импульсного момента для трогания агрегата из неподвижного состояния.
Do'stlaringiz bilan baham: |
