Ненормальные режимы генератора

Ненормальными режимами генератора считаются:

- увеличение тока в статоре или роторе сверх номинального значения;

- перегрузка статора токами симметричного режима;

- перегрузка ротора увеличенными токами в обмотке возбуждения;

- несимметрия токов статора;

- потеря возбуждения и повышение напряжения на статоре;

- асинхронный и двигательный режимы работы генератора.

Повышенные токи (сверхтоки) в генераторах возникают при внешних КЗ или перегрузках.

При внешних КЗ в генераторе, питающем место повреждения, появляется ток I _кз > I _ном.г. Такие КЗ ликвидируются защитой повреждённого элемента и не опасны для генератора. Но если произойдёт отказ защиты и (или) выключателя этого элемента, ток КЗ будет проходить длительно, нагревая его обмотки. К таким повреждениям относятся междуфазные КЗ на ошиновке генераторного напряжения или в обмотках трансформаторов, подключённых к генераторному напряжению.

Так как ошиновка генераторного напряжения обычно проложена в закрытых металлических токопроводах, то междуфазные КЗ на ошиновке представляют собой двухфазные и трехфазные КЗ на землю.

Перегрузки

Симметричные перегрузки возникают при:

- отключении части параллельно работающих генераторов системы;

- форсировке возбуждения при понижении напряжения;

- нарушении синхронизма;

- самозапуске двигателей;

- потере возбуждения у генератора.

Перегрузка, т.е. увеличение тока нагрузки в обмотках генератора сверх номинального значения I _г > I _ном.г., так же, как и внешнее КЗ, вызывает перегрев обмоток, если их температура превысит предельное значение Т _{доп.мах} (град.), опасное для изоляции. Предельное значение температуры изоляции t _доп. зависит от тока I _г.

Перегрузка статора до 30% на генераторах с непосредственным охлаждением допускается в течение 2 мин. и более. Поэтому при таких перегрузках не требуется немедленного автоматического отключения генератора

Во многих случаях перегрузки, обусловленные форсировкой возбуждения, синхронными качаниями, кратковременными толчками нагрузки у потребителя и т.п. ликвидируются сами по себе до истечения времени t _доп. При авариях в системе и длительных перегрузках предусматривается автоматическая разгрузка или отключение генератора по истечении допустимого времени перегрузки.

Несимметрия токов

Причиной несимметрии могут быть:

- неполнофазные КЗ вне генератора;

- обрывы проводов линий высокого напряжения,

- неполнофазные отключения или включения выключателей.

Несимметрия сопровождается появлением в обмотке статора токов обратной последовательности. Эти токи имеют обратное чередование фаз и создают магнитный поток, вращающийся относительно статора с синхронной скоростью, но в противоположном направлении по отношению к вращению ротора. В результате поток, созданный этими токами, пересекает корпус ротора с двойной скоростью. Он индуктирует в металлических частях ротора (в бочке ротора) значительные вихревые токи, имеющие двойную частоту, и создаёт дополнительный, пульсирующий с двойной частотой электромагнитный момент.

Вихревые токи вызывают повышенный нагрев ротора, а пульсирующий момент – вибрацию вращающейся части машины.

Несимметрия токов опасна для крупных турбогенераторов. С учётом тепловых и механических характеристик генератора допускается их длительная работа с неравенством (несимметрией) токов по фазам не превышающей 10%, при условии, что ток в фазах не превосходит I _{ном. г}.

При возникновении несимметрии, превышающей 10%, необходимо принять меры к ее устанению или уменьшению путем отключения несимметричных нагрузок (линий, АТ), разгрузкой генератора по активной и реактивной мощности.

Если в течение 3-5 мин уменьшить несимметрию не удаётся, то следует в течении этого времени генератор разгрузить и отключить от сети.

Повышение напряжения на выводах обмотки статора ТГ

Повышение напряжения на выводах обмотки статора могут возникать при внезапном сбросе нагрузки и после отключения с выдержкой времени близких внешних КЗ Так как при этом исчезает магнитный поток реакции статора и увеличивается частота вращения разгрузившейся машины.

Замыкание на землю в одной точке сети генераторного напряжения также сопровождается повышением напряжения на неповреждённых фазах. Как и при замыкании на землю обмотки статора, ток замыкания определяется емкостными проводимостями фаз генератора, ошиновки и обмоток трансформаторов генераторного напряжения и, как правило, не превосходит 5 А.

Асинхронный режим ТГ

Асинхронный режим возникает при потере возбуждения, из-за отключения АГП и по любой другой причине. Работа генератора в рассматриваемом режиме ограничивается по времени и нагрузке.

Генератор оснащается защитой, которая выявляет потерю возбуждения, далее следует произвести разгрузку генератора для удержания его в работе или отключить от сети.

Во всех случаях, когда требуется отключение генератора от сети с полным снятием нагрузки, необходимо отключить турбину и только после этого отключить генератор от сети.

Нарушение теплового режима генератора

При нарушении теплового режима генератора необходимо действовать в соответствии с заводской “Инструкцией по эксплуатации генератора".

Действия персонала при перегрузках ТГ по токам статора и ротора

При аварийных режимах в энергосистеме допускаются кратковременные перегрузки генератора по току статора и ротора. Перегрузки допускаются только при номинальных параметрах водорода и дистиллята.

Таблица 8.1 - Допустимые режимы перегрузки генератора по току статора

Время перегрузки, мин	1	2	4	6	15	60
Кратность перегрузки (I/Iном)	1,5	1,4	1,3	1,2	1,15	1,1
Ток перегрузки, кА	40,09	37,42	34,75	32,07	30,74	29,4

 

Таблица 8.2 - Допустимые режимы перегрузки генератора по току ротора

Время перегрузки, сек	15	45	180	500	3600
Кратность перегрузки (I/Iном)	2	1,5	1,2	1,1	1,06
Ток перегрузки, кА	14	10,5	8,4	7,7	7,42

По истечении времени допустимых перегрузок генератор должен быть разгружен до номинальных значений по току статора и ротора. Интервал между перегрузками должен быть не менее 20 минут. Скорость изменения активной и реактивной нагрузки не ограничивается.

Действия персонала при несимметричном режиме

В условиях эксплуатации несимметричные режимы генераторов могут возникать в результате обрыва провода в пределах блока или внешней сети, неполнофазного включения или отключения выключателя, несимметричной нагрузкой ВЛ, рассогласования положений РПН по фазам на ВДТ.

Несимметричный режим приводит к местным нагревам токами двойной частоты бочки ротора, особенно в местах стыков и посадочных мест бандажей, к появлению вибрации, возникновению дополнительных механических напряжений в отдельных деталях генератора. Все эти неблагоприятные обстоятельства тем больше, чем больше неравенство токов в фазах.

Допускается длительная работа генераторов с неравенством токов в фазах до 10 % I_ном (2673 А), при этом ток в наиболее нагруженной фазе должен быть не более номинального значения (26730 А).

При увеличении несимметрии токов в фазах генератора до 10 % I_ном оперативный персонал должен по токам нагрузки присоединений ОРУ определить, какое из них является источником несимметрии, сообщить об этом ДД РЭС и действовать по его указанию.

При увеличении несимметрии токов в фазах выше 10 % I_ном необходимо разгрузить генератор до нагрузки, при которой несимметрия токов в фазах будет меньше 10 % I_ном.

Если разгрузкой несимметрию токов в фазах устранить нельзя генератор должен быть отключён от сети в течение 3-5 мин. При этом необходимо усилить контроль за температурой меди, железа, холодного и горячего газа генератора. При возрастании температуры или при резком увеличении вибрации, турбогенератор должен быть разгружен и, если принятые меры не дадут результатов, отключён от сети.

Действия персонала при выходе генератора из синхронизма

Выход генератора из синхронизма может быть вызван внешними КЗ, неисправностью системы возбуждения или неправильными действиями оперативного персонала.

Потеря возбуждения при работе генератора может произойти по следующим причинам:

- разрыв цепи ротора при нарушении контакта силовой цепи;

- двухполюсное короткое замыкание в роторе;

- разрыв цепи возбуждения возбудителя;

- нарушение соединения роторов турбогенератора и возбудителя.

- Внешними признаками потери возбуждения являются:

- скорость вращения ротора несколько возрастает (1–3 %);

- снижение активной мощности (за счёт прикрытия регулирующих клапанов турбины) и её качания;

- напряжение статора пониженное и колеблется;

- варметр реактивной мощности показывает отрицательное значение;

- амперметр в цепи ротора показывает нулевое значение в случае обрыва цепи возбуждения турбогенератора в обе стороны от нуля в случае её целостности;

- напряжение возбуждения может иметь различные значения в зависимости от вида повреждения.

Работа генератора в асинхронном режиме сопровождается большими колебаниями тока статора, активной и реактивной мощности с переходом через ноль напряжения статора. Из-за неравномерного ускорения и изменяющегося магнитного поля генератор создаёт изменяющийся гул.

Работа генератора в асинхронном режиме до проведения соответствующих испытаний не допускается. При переходе генератора в асинхронный режим он должен быть немедленно отключён от сети после закрытия впускного клапана турбины, если не сработала защита.

При возникновении качаний токов, мощности и напряжения на всех генераторах ЭС, оперативный персонал обязан действовать так же, как и в случае перехода генератора в асинхронный режим и несрабатывании защиты, то есть генератор должен быть немедленно отключён от сети после закрытия впускного клапана турбины.

Действия персонала при снижении сопротивления в цепи возбуждения генератора

Сопротивление изоляции цепи возбуждения должно быть не менее 0,5 МОм. Работа генератора, имеющего сопротивление изоляции менее 0,5 МОм, допускается только с разрешения главного инженера АЭС.

При снижении сопротивления изоляции в цепях возбуждения до значения 15 кОм генератор должен быть немедленно разгружен и остановлен.

 Действия персонала при возникновении замыкания на "землю" в сети генераторного напряжения

При появлении однофазного замыкания на "землю" в цепи генераторного напряжения, если не сработала защита, следует убедиться в наличии замыкания по вольтметру контроля изоляции, немедленно разгрузить и отключить генератор от сети после закрытия впускного клапана турбины.