Генератори на електростанціях з незалежної (прямий) системою збудження забезпечені автоматичними регуляторами напруги. Регулювання напруги визначається потребами самої енергосистеми і споживачами.
Асинхронний двигун служить для перетворення електричної енергії змінного струму в механічну
Нормальна регулювання параметрів системи у споживачів забезпечується в тому випадку, якщо напруга в заданих точках енергосистеми змінюється рівномірно і за графіком, в залежності від встановленого режиму. Здійснюється дана дія за допомогою реле регулятора, встановленого безпосередньо на генераторах.
Робота реле регулятора напруги (РН) повинна бути стабільною як в нормальному, так і в аварійному режимі. На даний момент найбільш досконалими є електричні реле регуляторів безперервної дії.
Принцип дії
Реле регулятора напруги здійснює контроль параметрів на виведення генератора за допомогою впливу на різницю потенціалів. При необхідності регулювання напруги для підвищення параметрів системи (самозапуска електродвигунів, підвищення надійності релейного захисту, підвищення стійкості роботи і ін.), Тобто розширенні функції реле регулятора напруги його прийнято називати регулятором збудження.
Типи автоматичних регуляторів
Електромеханічні. До їх складу входять електромагніти (на рухомих якорях, пружинках). Принцип роботи полягає на впливі зміни активного опору ланцюга обмотки на струм збудження. До них відносять вугільні регулятори, в сукупності з трансформаторами і ін. Складовими, які утворюють вузли регулювання напруги.
Електромагнітний реле-регулятор виконаний з сукупності статичних одиниць: реакторів, конденсаторів, трансформаторів і ін. Зміна параметрів генератора викликається струмом реле регулятора обмотки збудження (компаундні реле-регулятори з електромагнітними елементами коригування).
Пристрій апаратів регулювання напруги і принцип дії ідентичний на всіх моделях. До складу входить каркас з роз'ємним кожухом, на поверхні якого укріплені складові елементи:
- Урн (вугільний регулятор напруги);
- резистори;
- конденсатори;
- трансформатор регулятора напруги;
- стабілізуючий трансформатор;
- селенові випрямлячі.
Пристрій вугільного регулятора
- основний блок;
- вугільні контакти (рухомі та нерухомі);
- якір регулятора (рухомого типу);
- пружини;
- електромагнітний сердечник;
- вугільні стовпчики (з шорсткими шайбами всередині);
- порцелянові трубки.
Загальний вигляд вугільного регулятора напруги
Шайби всередині стовпчика стискаються з двох сторін: з одного якорем, з іншого пружинкою, яка протидіє йому. Вугільний стовпчик підключається до системи за допомогою контактів в ланцюг обмотки збудження. Опір урн пропорційно площі зіткнення шайб в стовпі, залежить від напору. Різниця величин визначає опір ланцюга обмотки збудження збудника.
При нормальних параметрах мережі система урн знаходиться в нерухомому стані (якір і пружинки діють на шайби з однаковою силою). Зі збільшенням навантаження відбувається зменшення струму на обмотці електромагніту, чим спричиняється зменшення опору. Електричний опір змінює своє значення в залежності від ступеня стиснення шорсткуватих шайб всередині стовпчика. Причому, залежність обернено пропорційна - більше стиснення забезпечує меншу величину опору.
Загальний вигляд генератора
Стабільна експлуатація електроустановок може бути забезпечена за умови постійного значення потенціалу на живлять генераторах.
У ланцюгах постійного струму стабільне значення потенціалів досягається за рахунок роботи компаундних потенціалів. Автоматичні реле регуляторів напруги регулюють параметри в мережах змінного струму.
При постійній кількості оборотів генератора регулювання величини потенціалів здійснюється шляхом зміни магнітного поля. Сучасні трифазні генератори незалежного збудження включають в себе автоматичне реле регулятора напруги.
Схема автоматичних РН включає в себе два основних елементи:
- Ротор. Має сполучення з валом забору потужності двигуна. Рухається навколо ротора.
- Статор. Закріплений нерухомо в корпусі двигуна. Схема включає дві обмотки: збудження і силову. Відмінною особливістю їх порушення є те, що вони складаються з трьох фазних обмоток.
Створення магнітного поля здійснює обмотка збудження. При русі ротора створюється вихідний потенціал.
Обмотка збудження ротора генерує постійний струм. Силова - змінний, який після випрямлення подається на ротор, де витрачається на генерацію магнітного поля.
Після роботи генератора в ньому може знаходитися залишковий магнетизм.
Регулятор напруги (загальні відомості)
Схема обладнання включає в себе:
- складовою трансформатор (з 3 трансформаторів, з'єднаних в єдину конструкцію), обмотка яких з'єднана обмоткою генератора і розеткою;
- обмотка збудження, поєднана з вторинною обмоткою регулятора, контактами, випрямлячами-діодами.
Регулювання здійснюється шляхом збільшення струму складовим трансформатором на обмотках ротора.
Управління параметрами регулятора напруги
Управління виходять потенціалом регулятора напруги здійснюється контролем повітряного зазору за допомогою додавання або видалення ізоляційних ущільнювачів. Збільшення зазору призводить до підвищення потенціалу.
Схема сучасної системи управління параметрами
Завод-виробник постачає продукцію свідомо в відкаліброваному стані.
Зміна параметрів проводиться завжди при вимкненому обладнанні (генераторі).
Порядок діагностики несправностей
Здійснюється в три етапи:
- запуск двигуна;
- перевірка частоти обертання механізму, регулювання при необхідності;
- перевірка напруги в розетках на електростанції.
Щоб перевірка мала більш високу точність, еталоном (тестовим сигналом) вибирають показання частоти на шинах електростанції. Також це захищає систему від збоїв під час тестування.
Низькі (аж до 0) показання можуть бути викликані тим, що виміри проводилися вольтметром.
Перевірка може бути виконана одним з декількох типів, в залежності від параметрів генератора:
- Основне тестування полягає в знятті характеристик регулювання і перевірки стійкості роботи генератора в режимі холостого ходу.
- Зняття показань і перевірка вентильного вузла збудження в режимі гасіння поля (режим холостого ходу).
Перевірка в режимі ХХ не включає в себе виміри показань системи збудження. Головним недоліком є великі витрати на паливо для тривалої роботи обладнання в режимі холостого ходу.
Найбільш досконалим способом перевірки є тестування системи збудження синхронних генераторів за допомогою обладнання на підстанціях (регуляторами). Полягає в тому, що схема енергосистеми отримує мале обурення за рахунок подачі сигналів на регулятори збудження. Зміна параметра (стійкість роботи генератора) дозволяє визначити область стійкої роботи генератора. Цей спосіб перевірки більш ефективний, тому що дозволяє здійснити моніторинг системи збудження генератора.
Для точності показань перевірка повинна виконуватися неодноразово.
Якість роботи енергосистеми в процесі перевірки значно знижується, тому для організації дослідів слід ретельно готувати енергосистему: робити запас резерву потужності, який забезпечить стабільну роботу електроустановок.
Для забезпечення стабільності роботи енергосистеми необхідно проводити перевірки роботи елементів її обладнання. Перевірка регулятора напруги є обов'язковим заходом, який допомагає виявити несправності в мережі, запобігти аварійним ситуаціям, підвищити якість електроенергії та збільшити міжремонтний термін експлуатації електроустановок.