Необходимость защиты от выпадения из синхронизма для асинхронизированных генераторов

Необходимость защиты от выпадения из синхронизма для

асинхронизированных генераторов

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

1

Содержание

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

Продолжение содержания

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

Астг - асинхронизированные турбогенераторы

Особенность

Две обмотки возбуждения на роторе электрически не связаны продольная поперечная

Что это даёт?

Величину и положение результирующего магнитного потока можно регулировать

4

Структурная схема астг

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

5

Система возбуждения астг

Арв

Арв

Арв

Арв

Реверсивный тиристорный выпрямитель

Реверсивный тиристорный выпрямитель

на ОВ d

на ОВ d

Реверсивный тиристорный выпрямитель

Реверсивный тиристорный выпрямитель

на ОВ q

на ОВ q

от датчика УПР

Управление электромагнитным моментом

Управление электромагнитным моментом

Управление электромагнитным моментом

Управление электромагнитным моментом

Управление электромагнитным моментом

Управление реактивной мощностью

Управление реактивной мощностью

Управление реактивной мощностью

Управление реактивной мощностью

Управление реактивной мощностью

от ТТ статора

от ТН статора

от ТН шин

от ДТ ротора

6

Преимущества астг

7

Целесообразность использования астг

АСТГ способны быстро восстанавливать величину и фазу напряжения и создавать синхронизирующий тормозящий момент ?30% АСТГ повышается устойчивость станции в целом

8

Режимы работы астг

Астг

Стг

Атг

Режим

Особенности

Возбуждение

Скольжение

Допустимость режима

Обе обмотки в работе

Двухосное

Ограниченное или нулевое

Основной

Одна обмотка закорочена

Одноосное

Нулевое

Резервные

Резервные

Обе обмотки закорочены

Без возбуждения

Повышенное

9

Режим асинхронизированного генератора

Ограничения

Величина скольжения ограничена по нагреву ротора вихревыми токами

10

Режим синхронного генератора

Ограничения

Потребляемая реактивная мощность ограничена условиями устойчивости

11

Режим асинхронного генератора

Ограничения

Полная мощность АСТГ возрастает сверх номинальной, что накладывает ограничения по току статора АСТГ надо разгрузить до 60?70% Рном за 5-10 мин

12

Защита от потери возбуждения

Вывод №1

АСТГ НЕ НУЖНА ЗАЩИТА ОТ ПОТЕРИ ВОЗБУЖДЕНИЯ, так как потеря возбуждения не приводит к выпадению из синхронизма

Вопрос №1

Нужна ли АСТГ защита от выпадения из синхронизма без потери возбуждения?

13

Выпадение генератора из синхронизма

для СТГ практически незамедлительно и неизбежно

для АСТГ наступает позднее, его можно избежать

14

Начало асинхронного режима

Вопрос №2

Возможен ли переход АСТГ в асинхронный режим?

Ответ на вопрос №2

Зависит от величины возмущения

15

Отказ от полного состава защит

Вывод №2

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

Результат

На практике не на всех АСТГ устанавливают устройства АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛИКВИДАЦИИ АСИНХРОННОГО РЕЖИМА Правильно ли это?

16

Случай из практики

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

17

Электрическая схема тэц-27

18

Генераторы тэц-27

-

-

Пгу

Пгу

Пгу

Пгу

Пгу

Пгу

Пту

Пту

Гту

Гту

Пту

Гту

Гту

Пту

Стг

Стг

Стг

Стг

Астг

Стг

Стг

Астг

-

-

Алар

Алар

-

Алар

Алар

-

Тг-1

Тг-2

Тг-31

Тг-32

Тг-33

Тг-41

Тг-42

Тг-43

Старая часть

Старая часть

Новая часть

Новая часть

Новая часть

Новая часть

Новая часть

Новая часть

1-й блок

2-й блок

3-й блок

3-й блок

3-й блок

4-й блок

4-й блок

4-й блок

80 МВт

80 МВт

160 МВт

160 МВт

160 МВт

160 МВт

160 МВт

160 МВт

19

Что было предпринято

ЭСП обратился за консультацией в НТЦ электроэнергетики – бывший ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО- ИССЛЕДАВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ ВНИИЭ – основной разработчик и исследователь АСТГ

20

Виртуальная модель астг

Кафедрой асинхронизированных машин НТЦ создана виртуальная модель АСТГ с его системой регулирования

21

Осциллограммы нарушения устойчивости

Нарушения возможны во всех трёх режимах – АСТГ, СТГ, АТГ!

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

22

Анализ осциллограмм

АСТГ необходимо отключать

Нарушение динамической устойчивости АСТГ характеризуется:

23

Защита от асинхронного режима

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?

24

Признаки асинхронного режима

С точки зрения использования в устройствах АЛАР условно делятся на:

25

Принципы работы устройств алар

26

Применимость устройств алар для астг

АСТГ может некоторое время «держаться» в синхронизме при превышении углом значения 180? благодаря системе возбуждения Но как долго?

27

Устройство алар стг тэц-27

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

28

Первые решения

Устройства АЛАР для АСТГ должны контролировать скольжение АСТГ в асинхронном режиме

Отключение АСТГ сразу после выпадения из синхронизма (превышения относительным углом 180?) уменьшает динамическую устойчивость станции в целом и ухудшает переходный процесс

29

Устройства алар для генераторов

Все перечисленные устройства разработаны для работы на синхронных генераторах

НИИПТ + НПП Модус

АЛАР-Ц модифицированный

Готовое устройство

ЭСП + Энергоизмеритель

Алар-м

Готовое 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

Экра

Шкаф ШЭ 111х

«Защита генератора от асинхронного режима» Фz

Разработка + производство

Оборудование

Функция

30

Главный вывод

Необходима исследовательская работа

Приглашаем к сотрудничеству !

31

Спасибо за внимание

Наши координаты

сайт в интернете: www.oaoesp.ru телефон: (495) 962-93-01, факс: (495) 963-12-64 e-mail: oaoesp@oaoesp.ru адрес: 105318, Россия, г. Москва, Ткацкая ул., д. 1 реквизиты: ИНН/КПП 7719167509/771901001

32