Аналіз та розрахунок допустимого навантаження синхронного компенсатора на базі турбогенератора до 160 МВт з виробленим ресурсом

Робота турбогенератора в такому режимі дозволить при необхідності працювати у режимі споживання реактивної потужності, що значно полегшить компенсацію реактивної потужності, насамперед з фінансової точки зору, а вона зараз і є пріоритетною.

 

 

 

На деяких теплових електростанціях турбогенератори працюють на лінії електропередачі 220-330 кВ, скомутовані з ЛЕП напругою 400, 500 і 750 кВ. Це викликає в ряді випадків при недонавантаженні ЛЕП необхідність переводу турбогенераторів в режими роботи зі значним споживанням реактивної потужності [1,4].Робота турбогенератора в режимах споживання реактивної потужності має ряд особливостей, а саме:- при роботі з глибоким споживанням реактивної потужності знижуються статистична і динамічна стійкість;- турбогенератори традиційного виконання (з одноосьовим збудженням), що мають, як правило, величину поздовжнього синхронного реактивного опору Xd = 2.0 о.е., володіють обмеженими можливостями споживання реактивної потужності з споживанням статором струму не більше (0.4-0.5) номінального значення;- режими споживання реактивної потужності викликають підвищення магнітних потоків розсіювання в торцевих зонах сердечника статора, що призводить до виділення в них підвищених втрат і до підвищеного нагріву.

В останні роки робота енергоблоків на електростанціях значно ускладнилася у зв'язку з виведенням більшості з них у вимушений резерв через дефіцит паливних ресурсів. При цьому залишаються в роботі блоки схильні до значних маневрених змін навантаження протягом доби, а також значно більшого навантаження з споживаної реактивної потужністю в періоди провалів графіка активної потужності, особливо для генераторів електростанцій, які мають вихід на ЛЕП 400, 500 і 750 кВ , що генерують великі зарядні потужності.

 

 

Турбогенератори працюючі в режимі синхронного компенсатора повинні допускати значно більші, ніж існуючі, споживання реактивної потужності при її надлишку в енергосистемі, а також забезпечувати надійну роботу при більш складному характері добового графіка навантаження з великими змінами активної потужності від максимального до мінімального значення.

Використання двохобмоткового ротора - ефективний шлях до підвищення маневреності турбогенераторів ТГВ-200-Д при їх модернізації. Позитивний досвід експлуатації двох асинхронізованих турбогенераторів типу АСТГ-200Д потужністю 200 МВт виробництва НВО «Електроважмаш» з двома ортогональними обмотками на роторі дозволяє визначити шлях ефективної модернізації турбогенераторів типу ТГВ-200Д. При цьому можливе надання їм нових характеристик і властивостей із забезпеченням розширення PQ діаграми допустимих навантажень [8].

Застосування в турбогенераторах типу АСТГ двох обмоток на роторі, осі МДС яких зрушені на 90 °, дозволило суттєво підвищити споживання реактивної потужності в режимах недозбудження зі стійким використанням негативного збудження при зміні полярності основної в цьому режимі обмотки [1,4]. Разом з тим зниження загальної МДС ротора з ортогональними обмотками в   разів у порівнянні з МДС однообмоточного ротора (з колинеарна обмотками полюсів) привело до необхідності обмеження величини видаваної реактивної потужності в режимах перезбудження.

Модернізація турбогенераторів типу ТГВ-200Д з переводом конструкції їх роторів з одноосного на двовісне виконання передбачає зняття вищевказаного обмеження при роботі в режимах видачі реактивної потужності. При цьому дуже важливо здійснити модернізацію зі збереженням поперечної геометрії вала ротора з наявними профрезерованими на бочці ротора пазами, включаючи додаткові пази, виконані в зонах великих зубців, а також обмотувальної міді серійного турбогенератора [5]. Додаткові пази у вихідній конструкції призначені для зменшення різної жорсткості ротора в поперечному перерізі по поздовжній і поперечній осях.

Особливістю запропонованої нової схеми модернізованої конструкції є застосування на роторі двох обмоток збудження, осі МДС яких зрушені в просторі на кут, близький до α≈(1-γ) π / 2, де γ = Z2 / Z2΄ (Z2 – кількість обмотаних пазів базового ротора, Z2΄ -число пазових поділів) [5].Число пазів модернізованого ротора при розміщенні на ньому (без зміни геометрії зубцової зони) двох неортогональних обмоток збудження складає:

 

Z22= Z2+Zд, (3.1)

 

 де Z2 – кількість обмотаних пазів штатного (серійного) ротора; Zд – кількість додаткових пазів на більших зубцях ротора, які обмотуються при модернізації.

Кількість витків в котушках обмоток А і В модернізованого ротора:

 

Sa ≈ Sв =S2/2=ціле число. (3.2)

Sa + Sв =S2 (3.3)

 

Рис. 3.1. Криві МДС і їх перші гармонічні обмоток ротора А, В і результуючої (Fv).

 

Криві розподілу на полюсному розподілі МДС обмоток А і В з різними числами витків, зміщених на кут α, а також результуюча МДС при послідовному згодному включенні обмоток, показані на рис. 3.1

При сьомивиткових котушках початкового ротора в запропонованому варіанті малозатратної модернізації по чотири витка включених в котушки «верхньої» обмотки, тобто обмотки, розташованої у верхніх частинах пазів ротора, і по три витка - в котушці «нижньої» обмотки.Всі витки «верхньої» обмотки А розташовані у тих же пазах, що і обмотка штатного ротора. Витки ж «нижної» обмотки В вкладені зі зміщенням котушок (переміщенням) за годинниковою стрілкою з частковим (по п'ять котушок) їх розміщенням у п'яти пазах більших зубців ротора.

При цьому новий модернізований ротор буде характеризуватися наступними обмотувальні даними :- «нижня» обмотка В з трьома витками в котушках