Возникновение асинхронного режима

Причины появления асинхронного режима генератора или части системы (группы генераторов) могут быть весьма различными. Его может вызвать исчезновение (потеря) возбуждения (рис. 4.4), нарушение динамической устойчивости после резкого возмущения (толчка) (рис. 4.5) или нарушение статической устойчивости сильно перегруженной системы при малом возмущении (рис. 4.6).

Рис. 4.4. Потеря возбуждения и переход в асинхронный режим:

1-8- постепенно уменьшающаяся характеристика мощности

с уменьшением тока возбуждения при отключении возбудителя

В первом случае генератор работает только как асинхронный, угол характеристики см. на рис. 4.4.

При потере возбуждения и переходе на асинхронный режим характеристики мощности постепенно уменьшаются с уменьшением тока возбуждения

при отключении возбуждения.

Графики перехода на асинхронный режим в результате нарушения ди-

намической устойчивости (площадка ускорения больше площадки торможения) см. на рис. 4.5.

а

б

Рис. 4.5. Переход на асинхронный режим

в результате нарушения динамической устойчивости

При переходе на асинхронный режим в результате нарушения статической устойчивости при графики будут иметь вид, как на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Переход на асинхронный режим в результате нарушения

статической устойчивости при

Во втором и третьем случаях при наличии возбуждения генератор наряду с асинхронной мощностью выдает также пульсирующую синхронную мощность.

Для большинства синхронных машин асинхронный ход не представляет опасности. Турбогенераторы в асинхронном режиме могут развивать мощность, соизмеримую с номинальной. При работе турбогенератора через малое сопротивление на шины неизменного напряжения и при скольжении порядка десятых долей процента, при которых устанавливается асинхронный режим турбогенераторов, токи, как правило, не представляют какой-либо опасности для машины.

Допустимость асинхронного режима может вызывать сомнения в связи с опасностью нарушения устойчивости остальной части системы, в которой мощный генератор или группа генераторов работает асинхронно. В этом режиме генератор обычно поглощает из системы значительную реактивную мощность, что может приводить к снижению напряжения во всей системе, создавая опасность нарушения устойчивости остальных генераторов и двигателей. Однако опасность аварий такого рода можно сделать маловероятной правильным выбором источников реактивной мощности и регулирующих устройств.

Восстанавливать нормальную работу системы оказалось возможным, не отключая от сети выпавший из синхронизма генератор, но оставляя его на некоторое время в асинхронном режиме и заставляя снова войти в синхронизм. При этом говорят, что система сохраняет результирующую устойчивость, поскольку нарушения энергоснабжения потребителей не происходит.

Однако асинхронный ход, не являющийся для системы нормальным режимом, не должен осуществляться без проверки.

Обычно при выпадении генератора из синхронизма его электромагнитный момент становится меньше вращающего момента турбины. Это приводит к повышению скорости. При увеличении скорости под действием регуляторов турбины происходит уменьшение впуска энергоносителя в турбину, и мощность, отдаваемая в сеть при асинхронном ходе, всегда будет меньше, чем до выпадения.

Реактивная мощность, необходимая для создания электромагнитных полей в асинхронно работающей машине, поступает из сети. Ток статора, возрастающий в связи с увеличившейся реактивной мощностью, во время асинхронного хода колеблется около среднего значения с частотой, приблизительно равной . Асинхронный ход легко заметить по колебаниям стрелки амперметра. Число её отклонений N ( в одну сторону) в секунду численно равно скольжению, выраженному в процентах:

,

где – частота синхронного хода. Знак скольжения определяет режим несинхронно работающей машины: «минус» – генераторный режим «плюс» – двигательный режим .

Амплитуда колебаний тока статора будет минимальной при разомкнутой обмотке возбуждения, а величина скольжения – при замкнутой обмотке возбуждения.

В асинхронном режиме предельная величина активной мощности, которую может отдавать турбогенератор, обычно ограничивается 50–70 % номинальной мощности из-за возрастания тока статора, а современный крупный турбогенератор – 30–50 %. Кратковременно ее можно повысить, допустив перегрузку по току статора.

Возможность асинхронного хода и его длительность зависят от типа генератора. Они ограничены условиями работы системы и опасностью повреждений самого генератора. Турбогенератор при потере возбуждения может работать в асинхронном режиме до 15–30 мин, без потери возбуждения – несколько меньше. Если за это время восстановить синхронную работу не удается, то турбогенератор должен быть отключен от сети. Немедленное отключение от сети турбогенератора, выпавшего из синхронизма, должно производиться только в случаях появления признаков повреждения машины, например, когда в обмотках возбуждения имеются замыкания на землю, при которых до потери возбуждения происходила работа генератора. Длительность работы гидрогенераторов в асинхронном режиме разрешается только при возбуждении 3–4 мин без демпферных обмоток, при наличии последних – более длительная работа. Для крупных же гидрогенераторов Красноярской и Саяно-Шушенской ГЭС асинхронный ход вообще запрещен. При появлении асинхронного режима машина должна немедленно отключиться.

Асинхронный ход, как правило, недопустим в тех случаях, когда при его появлении потери в роторе оказываются больше номинальных, а ток статора больше .