Для чего применяются синхронные компенсаторы
Синхронные компенсаторы в электрических сетях
Синхронным компенсатором называется синхронный двигатель облегчённой конструкции, предназначенный для работы на холостом ходу.
Основные потребители электрической энергии, кроме активной мощности, потребляют от генераторов системы реактивную мощность. К числу потребителей, требующих большие намагничивающие реактивные токи для создания и поддержания магнитного потока, относятся асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные печи и другие. В связи с этим распределительные сети обычно работают с отстающим током.
Реактивная мощность, вырабатываемая генератором, получается с наименьшими затратами. Однако передача реактивной мощности от генераторов связана с дополнительными потерями в трансформаторах и линиях передач. Поэтому для получения реактивной мощности становится экономически выгодным применение синхронных компенсаторов, располагаемых на узловых подстанциях системы или непосредственно у потребителей.
Синхронные двигатели благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с cos = 1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе, с перевозбуждением отдают реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшаются падение напряжения и потери в ней, а также повышается коэффициент мощности генераторов, работающих на электростанциях.
Синхронные компенсаторы предназначаются для компенсации коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок.
В перевозбужденном режиме ток опережает напряжение сети, т. е. является по отношению к этому напряжению емкостным, а в недовозбужденных — отстающим, индуктивным. В таком режиме синхронная машина превращается в компенсатор — в генератор реактивного тока.
Нормальным являемся перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.
Синхронные компенсаторы лишены приводных двигателей и с точки зрения режима своей работы в сущности являются синхронными двигателями, работающими на холостом ходу.
Для этого каждый синхронный компенсатор снабжается автоматическим регулятором возбуждения или напряжения, который регулирует величину его тока возбуждения так, что напряжение на зажимах компенсатора остается постоянным.
Для того чтобы улучшить коэффициент мощности и соответственно уменьшить угол сдвига между током и напряжением от значения φсв до φк нужна реактивная мощность:
где Р — средняя активная мощность, квар; φсв — сдвиг фаз, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности; φк — сдвиг фаз, который должен быть получен после компенсации; а — коэффициент, равный около 0,9, вводимый в расчеты с целью учета возможного повышения коэффициента мощности, без установки компенсирующих устройств.
Помимо компенсации реактивных токов индуктивных промышленных нагрузок, синхронные компенсаторы необходимы на ЛЭП. В длинных ЛЭП при малых нагрузках преобладает емкость линии, и они работают с опережающим током. Для того чтобы компенсировать этот ток, синхронный компенсатор должен работать с отстающим током, т. е. недовозбужденным.
При значительной нагрузке ЛЭП, когда преобладает индуктивность потребителей электроэнергии, ЛЭП работает с отстающим током. В этом случае синхронный компенсатор должен работать с опережающим током, т. е. перевозбужденным.
Изменение нагрузки на ЛЭП вызывает изменение потоков реактивных мощностей по величине и фазе, приводит к значительным колебаниям напряжения в линии. В связи с этим возникает необходимость его регулирования.
Синхронные компенсаторы обычно устанавливают на районных подстанциях.
Для регулирования напряжения в конце или середине транзитных ЛЭП могут быть созданы промежуточные подстанции с синхронными компенсаторами, которые должны регулировать либо поддерживать напряжение неизменным.
Работа таких синхронных компенсаторов автоматизируется, в связи с чем создается возможность плавного автоматического регулирования величины вырабатываемой реактивной мощности и напряжения.
Для осуществления асинхронного пуска все синхронные компенсаторы снабжаются пусковыми обмотками в полюсных наконечниках или их полюсы делаются массивными. При этом используется способ прямого, а в необходимых случаях — способ реакторного пуска.
В некоторых случаях мощные компенсаторы пускаются в ход также с помощью пусковых фазных асинхронных двигателей, укрепляемых с ними на одном валу. Для синхронизации с сетью при этом обычно используется метод самосинхронизации.
Так как синхронные компенсаторы не развивают активной мощности, то вопрос о статической устойчивости работы для них теряет остроту. Поэтому они изготовляются с меньшим воздушным зазором, чем генераторы и двигатели, Уменьшение зазора позволяет облегчить обмотку возбуждения и удешевить машину.
Номинальная полная мощность синхронного компенсатора соответствует его работе с перевозбуждением, т.е. номинальной мощностью синхронного компенсатора считается его реактивная мощность при опережающем токе, которую он может длительно нести в рабочем режиме.
Наибольшие значения тока и мощности в недовозбужденном режиме получаются при работе в реактивном режиме.
В большинстве случаев в недовозбужденном режиме требуются меньшие мощности, чем в перевозбужденном, но в некоторых случаях необходима большая мощность. Этого можно достигнуть увеличением зазора, однако это приводит к удорожанию машины, и поэтому в последнее время ставится вопрос об использовании режима с отрицательным током возбуждения. Поскольку синхронный компенсатор по активной мощности загружен только потерями, то, согласно он может работать устойчиво также с небольшим отрицательным возбуждением.
В ряде случаев в маловодные периоды для работы в режиме компенсаторов используются также генераторы гидроэлектростанций.
В конструктивном отношении компенсаторы принципиально не отличаются от синхронных генераторов. Они имеют такую же магнитную систему, систему возбуждения, охлаждения и др. Все синхронные компенсаторы средней мощности имеют воздушное охлаждение и выполняются с возбудителем и подвозбудителем.
В связи с тем, что синхронные компенсаторы не предназначены для выполнения механической работы и не несут активной нагрузки на валу, они имеют механически облегченную конструкцию. Компенсаторы выполняются как сравнительно тихоходные машины (1000 — 600 об/мин) с горизонтальным валом и явнополюсным ротором.
В качестве синхронного компенсатора может быть использован генератор, работающий вхолостую при соответствующем возбуждении. В перевозбужденном генераторе появляется уравнительный ток, являющийся чисто индуктивным относительно напряжения генератора и чисто емкостным относительно сети.
Следует иметь в виду, что перевозбужденная синхронная машина независимо от того, работает ли она генератором или двигателем, может рассматриваться относительно сети как емкость, а недовозбужденная — как индуктивность.
Для того чтобы перевести генератор, включенный в сеть, в режим синхронного компенсатора, достаточно закрыть доступ пара (или воды) в турбину. В таком режиме перевозбужденный турбогенератор начинает потреблять небольшую активную мощность из сети только для покрытия потерь вращения (механических и электрических) и отдает реактивную мощность в сеть.
В режиме синхронного компенсатора генератор может работать длительное время и зависит лишь от условий работы турбины.
При необходимости турбогенератор может быть использован в качестве синхронного компенсатора как при вращающейся турбине (вместе с турбиной), так и при отсоединенной, т. е. при разобранной муфте сочленения.
Вращение паровой турбины со стороны генератора, перешедшего в двигательный режим, может вызвать перегрев хвостовой части турбины.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Синхронный компенсатор реактивной мощности
Синхронный компенсатор – синхронный двигатель не выполняющий механической работы. Его назначение — компенсация реактивной мощности. Если нагрузить его механической работой, он не сможет компенсировать реактивную составляющую в нужном диапазоне.
У него два режима работы:
Не будем углубляться в теорию работы синхронных машин, а рассмотрим отдельно каждый из режимов работы синхронного компенсатора.
Рис. а) векторная диаграмма работы в перевозбужденном режиме
Можно сделать вывод, что синхронный компенсатор работает в двух режимах: компенсации и потребления реактивной составляющей. Это значит что он может не только отдавать но и потреблять, что позволяет поддерживать баланс мощности в цепи. Он снабжается автоматической системой управления возбуждением и в автоматическом режиме регулирует cosφ цепи. Также обладает большой инерционностью, что не позволяет ему быстро реагировать на изменение параметров цепи. При установке его в сеть с резко-переменной нагрузкой нужно максимально оптимизировать настройки регуляторов САУ, чтоб машина не пошла в разнос, так как это чревато аварийными отключением подстанции из-за бросков тока в сеть. Строятся на мощность до Sн = 100 000 кВА. Имеют явнополюсную конструкцию с 2р= 6 или 8 — тихоходные. Компенсаторы большой мощности делаются с водородным охлаждением.
Для асинхронного пуска снабжаются пусковыми обмотками в полюсных наконечниках или делают их с массивными полюсами. Пускаться они могут как прямым пуском, так и с помощью реакторов. Иногда используют гонный асинхронный двигатель для разгона машины до подсинхронной скорости. Наиболее часто имеют напряжение питания статора 6 кВ, 10 кВ и садятся на соответствующие линии ГПП.
Также ранее применялись, а кое-где и до сих пор используются, электромашинное возбуждение. Как правило, работает с очень малой чувствительностью и очень большой инерционностью по отношению к цепи. Дорог в обслуживании и эксплуатации. При выходе из строя долго находится в ремонте. Ниже показана самая примитивная схема электромашинного возбудителя:
Вывод: синхронный компенсатор является обратимым устройством. Он дорог, занимает много места, а также вызывает шум и иногда вибрации. Эксплуатация его не дешевая, а в случае выхода из строя вращающихся элементов требует длительного ремонта. В сравнении с современными средствами компенсации реактивной мощности является устаревшим.
Синхронные компенсаторы
Синхронным компенсатором называют синхронную машину, работающую в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. Синхронный компенсатор в зависимости от тока возбуждения может выдавать реактивную мощность в сеть или потреблять ее из сети. Общий вид синхронного компенсатора представлен на рис.1.
Рис.1. Общий вид синхронного компенсатора с водородным охлаждением
при открытой его установке на подстанции энергосистемы
В конструктивном отношении он похож на турбогенератор, однако выполняется на среднюю частоту вращения (750-1000 об/мин) Ротор синхронного компенсатора изготовляется явнополюсным. Статор в конструктивном отношении подобен статору турбогенератора.
Синхронный компенсатор характеризуется номинальной мощностью, напряжением и током статора, частотой, номинальным током ротора и потерями в номинальном режиме.
Номинальное напряжение
Номинальное напряжение синхронного компенсатора в соответствии с ГОСТ устанавливается на 5 или 10% выше соответствующего номинального напряжения электрической сети.
Номинальная мощность
Номинальная мощность синхронного компенсатора определяется как длительно допустимая нагрузка при номинальном напряжении, номинальных параметрах охлаждающей среды.
Номинальные мощности синхронных компенсаторов определяются в киловольт-амперах и должны соответствовать ряду мощностей согласно ГОСТ 609-84. По этому ГОСТ минимальная мощность синхронного компенсатора определена в 2800 кВА. Максимальная мощность компенсаторов, выпускаемых в прошлом в СССР, равнялась 160 MBА.
Номинальный ток статора
Номинальный ток статора определяется на основании значений номинальной мощности и номинального напряжения.
Номинальный ток ротора
Потери активной мощности при номинальных условиях охлаждения для синхронных компенсаторов находятся в пределах 1,5-2,5%.
Современные электрические нагрузки характеризуются значительным потреблением реактивной мощности. Рост потребления реактивной мощности связан в первую очередь с широким применением электроустановок, в которых для преобразования энергии используются магнитные поля (электродвигатели, трансформаторы и т. п.). Значительную реактивную составляющую имеют токи преобразовательных устройств с ртутными вентилями и тиристорами, люминесцентное освещение и др. В связи с этим электрические сети загружаются реактивной составляющей тока, что сопровождается понижением напряжения и большими потерями мощности при передаче и распределении электроэнергии.
Если в центре нагрузок включить синхронный компенсатор, он, генерируя реактивную мощность, необходимую потребителям, позволит разгрузить линии, соединяющие электростанции с нагрузкой, от реактивного тока, что улучшит условия работы сети в целом При этом синхронный компенсатор должен работать с перевозбуждением в режиме выдачи реактивной мощности. Синхронные компенсаторы устанавливаются также на подстанциях электропередач, где с их помощью обеспечиваются лучшее распределение напряжения вдоль линий и повышение устойчивости параллельной работы. При этом в зависимости от режима работы электропередачи может потребоваться работа компенсатора как в режиме генерации, так и в режиме потребления реактивной мощности.
В режиме разгрузки линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений, количество которых в современных энергосистемах значительно, большая некомпенсированная зарядная мощность приводит к повышению напряжения у потребителей. В этот период синхронный компенсатор переводят в режим потребления реактивной мощности.
Реактивная мощность, генерируемая или потребляемая синхронным компенсатором, зависит от тока возбуждения.
При анализе работы синхронного компенсатора будем считать, что он включен в мощную сеть, вследствие чего при изменении тока статора напряжение на зажимах практически не меняется (рис.2).
По отношению к вектору напряжения Uк указанный ток будет отстающим на 90°. Компенсатор при этом отдает реактивную мощность в сеть.
При недовозбуждении машины, когда Ек
Синхронные компенсаторы
Синхронным компенсатором называют синхронную машину, работающую в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. Синхронный компенсатор в зависимости от тока возбуждения может выдавать реактивную мощность в сеть или потреблять ее из сети. Общий вид синхронного компенсатора представлен на рис.1.
Рис.1. Общий вид синхронного компенсатора с водородным охлаждением
при открытой его установке на подстанции энергосистемы
В конструктивном отношении он похож на турбогенератор, однако выполняется на среднюю частоту вращения (750-1000 об/мин) Ротор синхронного компенсатора изготовляется явнополюсным. Статор в конструктивном отношении подобен статору турбогенератора.
Синхронный компенсатор характеризуется номинальной мощностью, напряжением и током статора, частотой, номинальным током ротора и потерями в номинальном режиме.
Номинальное напряжение
Номинальное напряжение синхронного компенсатора в соответствии с ГОСТ устанавливается на 5 или 10% выше соответствующего номинального напряжения электрической сети.
Номинальная мощность
Номинальная мощность синхронного компенсатора определяется как длительно допустимая нагрузка при номинальном напряжении, номинальных параметрах охлаждающей среды.
Номинальные мощности синхронных компенсаторов определяются в киловольт-амперах и должны соответствовать ряду мощностей согласно ГОСТ 609-84. По этому ГОСТ минимальная мощность синхронного компенсатора определена в 2800 кВА. Максимальная мощность компенсаторов, выпускаемых в прошлом в СССР, равнялась 160 MBА.
Номинальный ток статора
Номинальный ток статора определяется на основании значений номинальной мощности и номинального напряжения.
Номинальный ток ротора
Потери активной мощности при номинальных условиях охлаждения для синхронных компенсаторов находятся в пределах 1,5-2,5%.
Современные электрические нагрузки характеризуются значительным потреблением реактивной мощности. Рост потребления реактивной мощности связан в первую очередь с широким применением электроустановок, в которых для преобразования энергии используются магнитные поля (электродвигатели, трансформаторы и т. п.). Значительную реактивную составляющую имеют токи преобразовательных устройств с ртутными вентилями и тиристорами, люминесцентное освещение и др. В связи с этим электрические сети загружаются реактивной составляющей тока, что сопровождается понижением напряжения и большими потерями мощности при передаче и распределении электроэнергии.
Если в центре нагрузок включить синхронный компенсатор, он, генерируя реактивную мощность, необходимую потребителям, позволит разгрузить линии, соединяющие электростанции с нагрузкой, от реактивного тока, что улучшит условия работы сети в целом При этом синхронный компенсатор должен работать с перевозбуждением в режиме выдачи реактивной мощности. Синхронные компенсаторы устанавливаются также на подстанциях электропередач, где с их помощью обеспечиваются лучшее распределение напряжения вдоль линий и повышение устойчивости параллельной работы. При этом в зависимости от режима работы электропередачи может потребоваться работа компенсатора как в режиме генерации, так и в режиме потребления реактивной мощности.
В режиме разгрузки линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений, количество которых в современных энергосистемах значительно, большая некомпенсированная зарядная мощность приводит к повышению напряжения у потребителей. В этот период синхронный компенсатор переводят в режим потребления реактивной мощности.
Реактивная мощность, генерируемая или потребляемая синхронным компенсатором, зависит от тока возбуждения.
При анализе работы синхронного компенсатора будем считать, что он включен в мощную сеть, вследствие чего при изменении тока статора напряжение на зажимах практически не меняется (рис.2).
По отношению к вектору напряжения Uк указанный ток будет отстающим на 90°. Компенсатор при этом отдает реактивную мощность в сеть.
При недовозбуждении машины, когда Ек
Для чего применяются синхронные компенсаторы
8.5. Синхронные компенсаторы
8.5.1. Назначение синхронных компенсаторов
Синхронные компенсаторы применяют для регулирования режимов работы энергетических систем, для поддержания оптимального уровня напряжения, снижения потерь электроэнергии в сетях, увеличения пропускной способности и обеспечения устойчивости энергосистем.
Синхронные компенсаторы представляют собой синхронные машины, работающие в режиме двигателя без активной нагрузки и генерирующие в сеть реактивный опережающий (емкостный) или отстающий (индуктивный) ток.
8.5.2. Синхронные компенсаторы с воздушным охлаждением
Синхронные компенсаторы мощностью 10, 16 и 25 MB-А выпускаются с воздушным охлаждением. Напряжение компенсаторов мощностью до 16 MB-А —6,3 и 10,5 кВ, мощностью 25 МВ-А — 10,5 кВ, частота вращения 1000 об/мин. Устанавливаются компенсаторы в закрытом помещении. Исполнение компенсаторов — закрытое, с опорными стояковыми подшипниками.
Корпус компенсаторов — сварной с раструбом в нижней части для выхода нагретого воздуха. Сердечник статора выполнен из холоднокатаной электротехнической стали.
Обмотка статора — стержневая, с термореактивной изоляцией. Для напряжения 6,3 кВ стержни обмотки состоят из одного витка. Обмотки выполняют транспонированными по длине пазовой части. Обмотка — петлевого типа с укороченным шагом. Обмотку статора на напряжение 10,5 кВ изготовляют с двумя витками в стержне. Витки стержней в пазовой части выполнены с транспозицией элементарных проводников. Они изолированы двумя слоями стеклослюдинитовой ленты толщиной 0,13 мм и одним слоем стеклянной ленты. После опрессовки и запечки стержни изолируют так же, как и стержни с одним витком.
Крепление стержней между собой в лобовых частях и к бандажным кольцам выполняют с помощью лавсанового шнура. Головки стержней после пайки припоем ПСО-15 изолируют прессованными колпачками из волокнистого материала АГ-4С и заполняют эпоксидным компаундом.
Начало и концы обмотки выведены из корпуса статора в нижней его части, шино-проводы от выводов к распределительному устройству располагают в подвальной части фундамента.
Роторы компенсаторов мощностью 16 — 25 MB А выполняют с массивными полюсами и кованым остовом заодно с валом. Катушки ротора установлены на полюсах с зазором 10—12 мм и расклинены на них изоляционными колодками шириной 30 — 40 мм так, что по длине полюса образуется ряд вентиляционных камер. С внешней стороны катушки полюсов укреплены тремя-четырьмя дюралюминиевыми распорками, упирающимися в полюсные башмаки. Торцы массивных полюсов соединяют медными сегментами с посеребренной контактной поверхностью и крепят к полюсам болтами из бронзы.
С обеих сторон ротора на валу установлены осевые вентиляторы пропеллерного типа. Подвод воздуха к вентиляторам осуществляют силуминовыми диффузорами, прикрепленными к внутренним воздухораз-деляющим щитам статора.
С внешней стороны компенсатор закрывают щитами сварной конструкции.
Подшипники компенсаторов — стоякового типа с циркуляционной смазкой с дополнительными смазочными кольцами. Для защиты от подшипниковых токов один из подшипников изолируют. В компенсаторах предусмотрено пожаротушение водой.
Вентиляция — двусторонняя симметричная радиальная по замкнутому или разомкнутому циклу. При замкнутом цикле воз-
дух охлаждается в двух воздухоохладителях, установленных внизу машины в подвальном помещении. При разомкнутом цикле воздух через фильтры входит в машину снизу с двух сторон через патрубки щитов, а нагретый воздух выходит через нижний раструб корпуса статора.
Для обеспечения вентиляции обмотки ротора на набегающей и сбегающей сторонах полюсных башмаков имеются наклонные отверстия диаметром 20 — 25 мм, выполняющие роль заборников, через которые воздух из зазора поступает в вентиляционные камеры между катушкой и сердечником полюса. Заборники и выходные отверстия выполняют с шагом 150—160 мм и чередуют через одно отверстие. Охлаждение торцевых частей катушек осуществляют подачей воздуха через пазы для крепления полюсов и выпуском его через радиальные отверстия в полюсных башмаках (по два отверстия с обоих сторон полюсов).
Габаритные размеры синхронных компенсаторов мощностью 16 MB-А, 6,3 кВ, 1000 об/мин
Общая длина, мм. 4310
Расстояние от центра подшипника
8.5.3. Синхронные компенсаторы с водородным охлаждением
Синхронные компенсаторы с водородным охлаждением выпускаются мощностью 50, 100 и 160 MB А (табл. 8.15).
Компенсатор устанавливают на фундамент боковыми опорными лапами. Подшипники расположены на подставках внутри машины. Охлаждение циркулирующего в машине водорода производится встроенными газоохладителями, расположенными вертикально по две секции с обеих сторон машины или горизонтально под корпусом — по одной секции с каждой стороны.
В конструкции компенсатора предусмотрена возможность проведения ревизий и текущих ремонтов без разборки машины, а также выполнения монтажа без крана.
Корпус статора компенсатора мощностью 50 MB А, 11 кВ, 750 об/мин выполнен неразъемным. Жесткость корпуса обеспечивается кольцевыми рамами, установленными вертикально. К рамам прикреплен сердечник статора. В рамах имеются окна для прохождения охлаждающего газа.
К крайним рамам с обеих сторон корпуса примыкают кольцевые камеры для прохождения водорода в камеры газоохладителей. Верхние части камер газоохладителей, выступающие за обшивку корпуса, выполнены съемными. С обеих сторон корпуса в зоне камер газоохладителей к нижней части обшивки и торцевым фланцам приварены балки, к которым прикреплены съемные опорные плиты для установки стояковых подшипников. К нижней части корпуса присоединен маслобак со встроенным маслоохладителем.
Обмотка статора — двухслойная, стержневая петлевого типа с термореактивной изоляцией. В верхней части корпуса расположены три линейных вывода, к которым присоединяются шинопроводы от распределительного устройства.
Ротор компенсатора выполнен с массивными коваными полюсами. Торцы полюсных башмаков соединены между собой массивными медными демпферными сегментами. Остов ротора, на который насаживаются массивные полюсы, состоит из отдельных пакетов, между которыми имеются радиальные каналы. Для снижения потерь и улучшения охлаждения на поверхности полюсных башмаков выполнено рифление.
Схема вентиляции — радиальная. Напор газа создается осевыми вентиляторами, установленными на роторе, и полюсами. Водород проходит по радиальным каналам между пакетами остова ротора и попадает в газоохладители, расположенные вертикально по два с обеих сторон корпуса.
В синхронном компенсаторе мощностью 100 MB А, 750 об/мин, корпус подшипника крепят к радиально расположенным лапам торцевых щитов. В корпусе подшипника имеется опорное кольцо, на которое установлен разъемный вкладыш с опорными изолированными колодками. Внутри вкладыша попарно вдоль оси вала расположены самоустанавливающиеся сегменты с баббитовой плоскостью трения. Смазку подшипников осуществляют от маслоустановки со встроенным водяным охладителем, устанавливаемым в фундаменте под машиной.
Остов ротора компенсатора выполнен полым из поковки с приставными валами, соединенными с остовом путем горячей посадки и фланцевым креплением. Во фланцах валов имеются окна для входа охлаждающего газа внутрь остова. В остове выполнены радиальные отверстия, через которые газ поступает к катушкам полюсов.
Для проведения работ при монтаже компенсатора, ревизий и ремонтов на тор-
Таблица 8.15. Технические данные синхронных компенсаторов с водородным охлаждением
Мощность при опережающем токе, MB A
Мощность при отстающем токе, MB ■ А
Частота вращения об/мин
Избыточное давление, кПа
Пусковые характеристики при 0,4 UHOM
КСВБО 50-11У1 КСВБО 100-11У1 КСВБО 160-15У1
Продолжение табл. 8.15
Момент инерции ротора,
Индуктивные сопротивления, о. е.
Постоянные времени, с
КСВБО 50-11У1 КСВБО 100-11У1 КСВБО 160-15У1
Примечание. В таблице приняты обозначения’ /п, Мп — пусковые ток и момент; („ — время пуска.
Рис. 8.10. Синхронный компенсатор мощностью 160 MB А, 750 об/мин
цевых фланцах имеются закрывающиеся лазы, а вверху корпуса, в зоне расположения подшипников,— монтажные люки.
Конструкция компенсатора мощностью 160 MB А, 750 об/мин (рис. 8.10) аналогична конструкции компенсаторов меньшей мощности. Для уменьшения габаритов газоохладители расположены горизонтально под корпусом в герметически закрытых кожухах по одному с каждой стороны компенсатора.
Обмотка статора — двухслойная с термореактивной изоляцией стержней. На нулевых выводах установлены встроенные трансформаторы тока.
Охлаждение осуществляется по следующей схеме. Водород из охладителей направляется вентиляторами аксиально в междуполюсные окна и в зазор между статором и ротором. Газ охлаждает внешние поверхности катушек полюсов и частично зубцо-вую зону сердечника и полюсные башмаки. Затем водород поступает в радиальные каналы между пакетами сердечника статора, которые имеют развитую поверхность охлаждения. Скорость водорода в каналах в зуб-цовой зоне 25 — 30 м/с, что обеспечивает охлаждение сердечника и стержней обмотки статора.
Нагретый газ после выхода из сердечника через окна в рамах корпуса проходит в кольцевые камеры над лобовыми частями обмотки и оттуда — в газоохладители. Охлажденный в газоохладителях водород вновь поступает в торцевые зоны корпуса перед вентиляторами.
8.5.4. Бесщеточная система возбуждения компенсаторов
В синхронных компенсаторах мощностью 50—160 MB-А возбуждение бесщеточное, с применением реверсивной системы, с двумя обмотками на роторе. Основная обмотка служит для положительного возбуждения, а дополнительная обмотка создает встречный поток. Магнитодвижущая сила дополнительной обмотки составляет около 15% МДС основной обмотки. К основной обмотке ротора подключен диодный бесщеточный возбудитель положительного возбуждения, к дополнительной обмотке — возбудитель отрицательного возбуждения меньшей мощности. Возбудители выполнены герметически закрытыми. Они установлены с обеих сторон компенсатора. Якоря обращенных генераторов и блоки выпрямителей расположены на валу кймпенсатора.
К ярму магнитной системы, которое является частью корпуса возбудителя, при-
креплены болтами полюсы с обмоткой возбуждения. Полюсы, шихтованные из листовой стали толщиной 1,5 мм, имеют медную демпферную обмотку. Катушки возбуждения выполняются многослойными из изолированного провода марки ПСД.
Сердечник якоря шихтован из пакетов шириной 40 мм и спрессован фланцами. Обмотка якоря выполнена трехфазной, катушечной с изоляцией класса В. В возбудителе компенсатора 50 MB А число параллельных ветвей 8, в компенсаторах мощностью 100 — 160 MB-А — 12. Катушки укреплены в пазах клиньями, а в лобовых частях — стекло-бандажной лентой. Выводы параллельных ветвей каждой фазы присоединены к токо-собирательным кольцам, соединенным шинками с вращающимся выпрямителем. Нулевые выводы параллельных ветвей присоединены к одному кольцу. Остов якоря насажен на конец вала компенсатора.
Вращающийся выпрямитель выполняется в виде двух вентильных цепей. Платы, на которых крепятся вентили, имеют сварную конструкцию и омедненные контактные поверхности в местах крепления диодов.
Охлаждение возбудителя осуществляется водородом по замкнутому циклу через встроенные газоохладители. Необходимый напор создается распорками в радиальных каналах якоря.
Бесщеточные возбудители для отрицательного возбуждения выполняются аналогично. Якорь возбудителя прикреплен к торцу вала компенсатора, а вращающийся выпрямитель — к якорю.
Пуск и останов компенсатора обеспечивает схема автоматического управления. На панелях предусмотрена световая и звуковая сигнализация включения двигателей масло-насосов и водяного охлаждения охладителей. Имеется также возможность контроля температуры статора, водорода, масла и охлаждающей воды.
Компенсатор снабжен следующими видами защит: продольной дифференциальной токовой, минимальной напряжения, максимальной токовой, от потери возбуждения, частотной при снижении частоты.
Автоматический регулятор возбуждения обеспечивает также следующие режимы работы компенсатора: рабочий с положительным, нулевым и отрицательным возбуждением, форсировки возбуждения с ограничителем тока ротора до двукратного и снижением его до номинального после 50 с форсировки, быстрого развозбуждения путем перевода тиристорного преобразователя в инверторный режим.
8.5.5. Система водородного охлаждения компенсаторов
Аппаратура системы водородного охлаждения обеспечивает поддержание при эксплуатации компенсатора рабочего давления водорода, контроль чистоты водорода, пополнение утечек.
Для заполнения и удаления газа компенсатор имеет два коллектора: углекислотный в нижней части под корпусом статора и водородный в верхней части внутри корпуса.
Водород из коллектора газового поста поступает в корпус компенсатора через редуктор давления, который служит также для автоматического поддержания давления водорода в корпусе. Заполнение компенсатора водородом и его поддувку выполняют вручную. Чистоту водорода в корпусе контролируют газоанализатором, показания анализатора дополняются сигналом о понижении содержания водорода.
Для контроля отсутствия жидкости в корпусе применяется индуктивное реле уровня жидкости, которое подключается к углекислотному коллектору. При попадании воды из газоохладителей или масла из системы смазки подшипников реле подает сигнал; кроме того, возможна визуальная проверка наличия жидкости через маслоука-зательное стекло.
Температура водорода внутри корпуса контролируется с помощью термометрических сигнализаторов, устанавливаемых на выходе холодного газа из газоохладителя.
8.5.6. Пуск компенсаторов
Пуск компенсаторов — асинхронный при напряжении на обмотке статора, равном 0,4 номинального. При этом пусковой момент составляет 0,15-0,2 номинального (см. табл. 8.15) и длительность пуска —20 —35 с.
Компенсаторы мощностью 50, 100 и 160 MB А допускают повторный пуск в процессе выбега, а также в том случае, когда отключение произошло после короткого замыкания в сети и имело место кратковременное форсирование возбуждения (длительностью до 10 с). Перед пуском компенсатора подготавливают схемы водяной, масляной и газовой систем, проверяют сопротивления изоляции обмоток статора, ротора и подшипников.
8.5.7. Режимы работы компенсаторов
Компенсаторы могут работать с номинальной мощностью при изменении напря-
жения сети на + 5 %. При понижении напряжения на 10% ток статора может быть увеличен на 5 %, т. е. мощность снижается на 5 %. Компенсаторы допускают следующие кратности перегрузок и их длительность:
При глубоких понижениях напряжения в сети (более 15%) включается форсированное возбуждение, которое автоматически снимается после восстановления напряжения или в случае, если длительность аварии в сети выше 30 — 50 с. Ток форсировки — двукратный. Дополнительное превышение температуры обмоток при этом — примерно 15 °С.
При изменении режимов охлаждения мощность компенсатора снижается, причем ограничение мощности определяется нагревом обмотки ротора. При повышении температуры охлажденного водорода выше 50 °С компенсатор отключается от сети.
При уменьшении температуры воды не более чем на 10 °С мощность может быть увеличена на 1,2% при воздушном охлаждении и на 0,8% при водородном на каждый градус снижения температуры охлаждающей воды. При уменьшении температуры воды более чем на 10 °С дальнейшее увеличение мощности не рекомендуется.