Инструкция по эксплуатации реверсивных бесщеточных систем возбуждения синхронных компенсаторов КСВБО 50-11У1 (стр. 1 )

УДК 621.313.325.01

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

ГЛАВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОСИСТЕМ

ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕВЕРСИВНЫХ БЕСЩЕТОЧНЫХ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ КОМПЕНСАТОРОВ КСВБО 50-11У1

РД 34.45.503

(И 3)

РАЗРАБОТАНО лабораторией электрических машин ВНИИЭ

ИСПОЛНИТЕЛИ кандидаты техн. наук В. Г.БИРЮЛЕВ, Ю. А.ШМАЙН, инж. С. Х.ХАРЛАМОВ

УТВЕРЖДЕНО Главным техническим управлением по эксплуатации энергосистем

Заместитель начальника К. М.АНТИПОВ

6 декабря 1983 г.

В Инструкции приведены основные технические данные и описание реверсивной бесщеточной системы возбуждения синхронного компенсатора КСВБО 50-11У1 с автоматическим регулятором возбуждения АР 40-85 БРУЗ, рассмотрен порядок обслуживания бесщеточной системы в условиях эксплуатации, а также указаны возможные неисправности возбудителя. Инструкция предназначена для эксплуатационного персонала электрических подстанций, на которых установлены синхронные компенсаторы КСВБ или КСВБО 50-11У1.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящая Инструкция распространяется на реверсивные бесщеточные возбудители (БЩВ), установленные на синхронных компенсаторах КСВБО 50-11У1 производства завода "Уралэлектротяжмаш" и оснащенные автоматическими регуляторами возбуждения АР 40-85 БРУЗ производства Сафоновского электромашиностроительного завода, инструкция может быть также использована эксплуатационным персоналом подстанций, на которых усыновлены синхронные компенсаторы КСВБ 50-11У1, оснащенные нереверсивными бесщеточными системами возбуждения.

Краткое техническое описание бесщеточной реверсивной системы возбуждения и указания по эксплуатации (разд. 1 и 2) предназначены для оперативного персонала подстанций. Приведенные в разд.3 описание работы основных элементов автоматического регулятора возбуждения и рекомендации по проверке системы возбуждения после текущих и капитальных ремонтов предназначены главным образом для персонала служб подстанций и местных служб РЗАИ.

При составлении Инструкции были использованы схемы БЩВ института "Энергосетьпроект", технические проекты и инструкции по обслуживанию и наладке оборудования завода "Уралэлектротяжмаш", ЦПКТМ/КЭМ и других организаций.

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ БЕСЩЕТОЧНОЙ РЕВЕРСИВНОЙ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ

1.1. Основные данные оборудования

1.1.1. Основные параметры синхронного компенсатора КСВБО 50-11У1, выполненного по ТУ16-512.347-78, следующие:

	Водородное охлаждение	Воздушное охлаждение
Номинальная мощность при опережающем токе статора, кВ·А	50000	32000
Номинальная мощность при отстающем токе статора, кВ·А	41000	27000
Номинальное напряжение статора, кВ	11,0	11,0
Номинальный ток статора, А	2620	1680
Скорость вращения, об/мин	750	750
Частота, Гц	50	50
Ток обмотки положительного возбуждения (основной), А	1250	893
Ток обмотки отрицательного возбуждения (дополнительный), А	225	150
Напряжение обмотки положительного возбуждения, В	150	103
Напряжение обмотки отрицательного возбуждения, В	120	80
Длительность режима двукратной перегрузки по току ротора (форсировка возбуждения), с	Не более 50	Не более 50
Мощность, потребляемая СК при нулевом токе возбуждения, МВ·А	22	22

1.1.2..Основные параметры возбудителя положительного возбуждения ВБД50-210У1 следующие:

	Водородное охлаждение	Воздушное охлаждение
Номинальная мощность, кВ·А	210	116
Номинальное напряжение, В	160	120
Номинальный ток, А	1320	970
Напряжение в режиме, форсировки возбуждения, В	320	320
Ток в режиме форсировки, А	2640	2640
Длительность форсировки возбуждения, с	Не более 50	Не более 50
Частота вращения, об/мин	750	750
Коэффициент полезного действия, %	93	92
Мощность возбудителя генератора ОГС-84/34-8, кВ·А	280
Напряжение генератора (эфф. знач.), В	150	—
Ток генератора (эфф. знач.), А	1080	-
Частота генератора, Гц	50	50
Схема соединения обмотки ротора (якоря)	Звезда
Напряжение возбуждения возбудителя, В	40±10	22
Ток возбуждения возбудителя генератора, А	80±15	48
Схема соединения вращающегося выпрямителя, шт	Мостовая трехфазная
Количество роторных вентилей, шт		12
Тип роторных вентилей		В

1.1.3. Основные параметры возбудителя отрицательного возбуждения ВБД050-27У1 следующие:

	Водородное охлаждение	Воздушное охлаждение
Номинальная мощность, кВ·т	27	12
Номинальное напряжение, В	120	80
Номинальный ток, А	225	150
Коэффициент полезного действия, %	90	-
Частота вращения, об/мин	750	-
Мощность возбудителя генератора переменного тока ОГС-84/14-8, кВ·А	54	-
Напряжение генератора Uэфф, В	220	-
Ток генератора Iэфф, А	140	-
Частота генератора, Гц	50	-
Схема соединения обмоток ротора (якоря)	Звезда
Напряжение возбуждения генератора, В	25±5	12
Ток возбуждения генератора, А	45±10	20
Схема соединений вращающегося выпрямителя	Трехфазная нулевая
Количество вентилей, шт.	3
Тип роторных вентилей		В

1.1.4. Основные параметры автоматического регулятора возбуждения

Тип регулятора	АР40-85БРУЗ
Тип трансформатора питания АРВ	ТСЗВ-40/0,5
Номинальная мощность трансформатора, кВ·А	51,2
Коэффициент трансформации	380B/160B
Схема соединения обмоток трансформатора	Звезда-звезда с нулем

1.1.5. Бесщеточная система возбуждения обеспечивает:

- асинхронный пуск компенсатора с автоматической подачей возбуждения по окончании пуска;

- снятие возбуждения после отключения компенсатора от сети;

- работу синхронного компенсатора в режиме выдачи и потребления реактивной мощности (режим положительного и отрицательного возбуждения);

- режим двукратной форсировки по току ротора при снижении напряжения на шинах синхронного компенсатора;

- ограничение длительности форсировки до 50 с;

- ограничение времени перегрузки по току обмотки положительного возбуждения в зависимости от кратности перегрузки и степени нагрева компенсатора (после срабатывания ограничителя устанавливается номинальный ток возбуждения);

- автоматическое регулирование возбуждения по отклонению напряжения статора синхронного компенсатора от заданной уставки и дистанционное изменение уставки.

Коэффициент, усиления бесщеточной системы возбуждения с АРВ может быть изменен в пределах от 10 до 50 ед. возб/ед. напряжения;

- дистанционное изменение уставки напряжения СК. Пределы изменения уставки составляют от +10 до - 20% номинального значения. Скорость изменения уставки - не более 0,5%/с;

- возможность изменения статизма регулирования напряжения по току статора от 0 до 15%;

- ускоренное гашение поля возбудителя положительного возбуждения при отключения компенсатора;

- возможность ручного управления возбуждением при наладке АРВ и неисправностях в его цепях;

- защиту возбудителей и тиристорных преобразователей при коротких замыканиях в них;

- бесконтактное измерение тока в обмотках ротора компенсатора;

- возможность периодического визуального контроля сопротивления изоляции и значения напряжения основной обмотки возбуждения компенсатора;

- возможность периодического контроля исправного состояния вращающихся полупроводниковых вентилей.

1.2. Принципиальная схема и конструктивное исполнение реверсивной бесщеточной системы возбуждения

1.2.1. В бесщеточных системах возбуждения питание постоянным током обмоток ротора главной машины осуществляется через вращающийся на одном валу с ротором выпрямитель, который получает питание со стороны переменного тока от обращенного синхронного вспомогательного генератора.

Отличительной особенностью реверсивной бесщеточной системы возбуждения синхронных компенсаторов является наличие двух возбудителей: возбудителя положительного возбуждения, от которого получает питание основная обмотка ротора СК, и возбудителя отрицательного возбуждения, питающего дополнительную обмотку ротора.

Наличие на роторе компенсатора (в его продольной оси) двух электромагнитно связанных обмоток, включенных (по магнитному потоку) встречно, позволяет, помимо обеспечения работы компенсатора в режимах положительного и отрицательного возбуждения, эффективно демпфировать перенапряжения, возникающие в обмотках в переходных режимах работы СК: при асинхронном пуске, КЗ в сети и т. д.

1.2.2. Принципиальная электрическая схема реверсивной бесщеточной системы возбуждения приведена на рис. 1.

Рис. 1. Электрическая схема силовых и измерительных цепей реверсивной бесщеточной системы возбуждения синхронного компенсатора КСВБО 50-11У1:

OB1 - основная обмотка положительного возбуждения; ОВ2 - дополнительная обмотка отрицательного возбуждения; BB1, BB2 - вращающиеся выпрямители; СГ1, СГ2 - обращенные синхронные генераторы; OBB1, ОВВ2 - обмотки возбуждения обращенных генераторов; Rп - защитное пусковое сопротивление, АРВ - автоматический регулятор возбуждения; ТП1, ТП2 - тиристорные усилители АРВ; ЭП - электромагнитный привод устройства контроля изоляции (УКИ); 1К1, 1К2, 2К1, 2К2 - бесконтактные датчики тока якорей генераторов

Питание основной (зажимы 1И1, 1И2) и дополнительной (зажимы 2И1 и 2И2) обмоток ротора компенсатора осуществляется от бесщеточных возбудителей: ВБД50-210УТ (положительное возбуждение) и ВБД050-27УТ (отрицательное возбуждение). Индукторные обмотки (обмотки возбуждения) возбудителей получают питание от силовых тиристорных блоков ТП1 и ТП2 автоматического регулятора возбуждения.

Подача тока возбуждения от преобразователей производится по факту включения линейного выключателя В2 синхронного компенсатора через его блок-контакты после подгонки уставки в блоке напряжения АРВ. Дальнейшее регулирование и оперативное управление током возбуждения осуществляется автоматическим регулятором возбуждения (AРB) по сигналам с зажимов статора компенсатора (трансформаторы тока 5ТТ и напряжения 1ТН) и возбудителей (датчики тока якоря 1К1-1К2 и 2К1-2К2). Питание АРВ осуществляется от сети собственных нужд подстанций с помощью согласующего силового трансформатора ТС (Тр17).

В схеме возбудителя положительного возбуждения предусмотрено вращающееся защитное пусковое сопротивление Rп для ограничения уровня напряжения на обмотке ОB1 при асинхронном пуске или повреждении (обрыве) цепи дополнительной обмотки возбуждения ОВ2.

Периодический контроль сопротивления изоляции основной обмотки ротора осуществляется измерением напряжения между каждым вентильным кольцом и валом ротора СК при опускании измерительных щеток на вентильные кольца с помощью электромагнитного привода (ЭП). Измерение напряжения на основной обмотке ротора компенсатора возможно при опущенных измерительных щетках.

Бесконтактный контроль состояния вращающихся цепей возбудителей вентилей, обмоток якоря генераторов; и измерение тока ротора осуществляются с помощью датчиков 1К1, 1К2, 2К1, 2К2, расположенных в магнитных системах обращенных генераторов положительного и отрицательного возбуждения.

1.2.3. Конструктивно основной возбудитель положительного возбуждения выполнен следующим образом: вращающаяся часть возбудителя состоит из трехфазного якоря обращенного генератора и блока выпрямителей (двух вентильных колес с диодами прямой и обратной полярности). Якорь возбудителя прифланцованным к нему блоком выпрямителей насажен консольно на вал компенсатора (вместо контактных колец в старых конструкциях). Кожух возбудителя с магнитной системой крепится к торцевому щиту компенсатора.

Вентильные колеса изолированы одно от другого и от вала возбудителя; на каждом вентильном колесе установлено по шесть роторных диодов В2-500А, 2000 В). На одном колесе установлены диоды прямой проводимости (катодная группа вентилей) на другом - обратной (анодная группа вентилей). Выпрямитель положительного возбуждения собран по трехфазной мостовой схеме; по одному вентилю в плече последовательно и по два параллельно. Со стороны переменного тока обмотки обращенного генератора подключены к выпрямительному мосту без предохранителей. Выпрямленный ток от вентильных колес подается в обмотку возбуждения через токопроводы, расположенные внутри осевого отверстия вала СК. Охлаждение возбудителя осуществляется водородом, циркулирующим в компенсаторе.

1.2.4. Возбудитель отрицательного возбуждения расположен внутри корпуса компенсатора со стороны, противоположной возбудителю положительного возбуждения, между подшипником и остовом компенсатора. Станина возбудителя с магнитной системой установлена на раме, которая крепится к подставке подшипника. Три роторных диода (вентили В) установлены на радиаторах Г-образной формы, которые крепятся к остову ротора. Охлаждение возбудителя осуществляется за счет циркуляции водорода в корпусе компенсатора. Дополнительная обмотка ротора отрицательного возбуждения размещена на месте изолирующих полюсных шайб основной обмотки ротора; МДС дополнительной обмотки составляет около 15% МДС основной обмотки возбуждения.

1.2.5. Защитное пусковое сопротивление, подключенное параллельно обмотке положительного возбуждения ротора, размещено внутри корпуса компенсатора между подшипником и токоведущими шпильками. Сопротивление выполнено из нихромовой ленты, намотанной в виде концентрической спирали, закрепленной в изолирующих колодках. Значение этого сопротивления примерно в 15 раз превышает активное сопротивление обмотки ротора СК.

1.3. Состав оборудования и конструктивное исполнение автоматического регулятора возбуждения

1.3.1. В состав автоматического регулятора возбуждения АР40-85 БРУЗ входят шкаф АРВ с силовыми тиристорными преобразователями (положительного и отрицательного возбуждения), устройствами управления защиты, сигнализации и силового согласующего трансформатора (ТС) питания преобразователей ТП1 и TП2 типа ТСЗВ-40/0,5.

1.3.2. В шкафу регулятора расположены следующие панели и блоки, обозначения элементов которых приведены на электрической схеме силовых и измерительных цепей реверсивной бесщеточной системы возбуждения (см. рис. 1), на функциональной схеме автоматического регулятора возбуждения (рис. 2) и на электрической схеме цепей управления защиты и сигнализации автоматического регулятора возбуждения (рис. 3);

Рис. 2. Схема функциональная электрическая автоматического регулятора АР40-85 БРУЗ

Рис. 3. Схема принципиальная электрическая управления, защиты и сигнализации регулятора АР40-85 БРУЗ компенсатора КСВБО 50-11У1

- блоки тиристорных преобразователей ТП1 и ТП2 питания обмоток индукторов бесщеточных возбудителей положительного и отрицательного возбуждения. В блоках установлены тиристоры ТЛ-250 с естественным воздушным охлаждением и защитные R-С цепи;

- панель трансформаторов с трансформаторами напряжения Тр1-Тр3 для согласования уровней напряжения подстанционных трансформаторов напряжения и датчика напряжения АРВ (см. рис.2), трансформаторы тока Тр5-Тр10 в цепях переменного тока тиристорных преобразователей ТП1 и TП2 с трансформаторами Тр11-Тp13 для питания релейной панели и трансформаторами T14¸T16 для питания стабилизированного источника напряжения и цепей синхронизации (см. рис.2);

- релейная панель, на которой расположены реле блокировки импульсов управления тиристорами при асинхронном пуске СК (P1), реле переключения режима управления возбуждением с ручного на автоматическое (Р2), реле подачи возбуждения (Р3), реле защиты преобразователя положительного возбуждения и потери питания (Р5), реле форсировки (Р6), реле ограничителя перегрузки (Р7), реле защиты преобразователя отрицательного возбуждения (P9), реле дистанционного управления уставкой (Р10, Р11), а также выпрямитель питания релейной панели и автоматические выключатели B1¸B4;

- кассета с платами электронной системы управления (ЭСУ), которая состоит из 18-ти плат и присоединяется к общей схеме с помощью штепсельных разъемов;

- блок дистанционного управления (ДУ);

- панель ввода, на которой расположены силовые зажимы для подключения цепей переменного напряжения от выпрямительного трансформатора (Т17) и кабелей связи АРВ с обмотками возбуждения бесщеточных возбудителей;

- блок зажимов, на который выведены все цепи внешних подключений оперативных и контрольно-измерительных цепей регулятора;

- панель шунтов и сопротивлений к измерительным приборам регулятора.

1.3.3. На лицевой панели (двери) шкафа АРВ расположены:

- амперметр A1 измерения тока статора синхронного компенсатора;

- вольтметр V1 измерения напряжения статора конденсатора;

- амперметр А2 измерения тока положительного возбуждения компенсатора, от возбудителя ВБД 50-210;

- вольтметр V2 измерения напряжения положительного возбуждения и контроля изоляции этого возбудителя;

- амперметр A3 измерения тока отрицательного возбуждения компенсатора от возбудителя ВБДО-50-27;

- вольтметр V3 измерения напряжения обмотки отрицательного возбуждения и контроля изоляции этого возбудителя;

- сигнальная лампа Л1 индикации напряжения питания регулятора;

- сигнальные лампы Л2-Л5 сигнализации режима работы возбудителей ("работа-авария");

- потенциометры R12, R13 ручного управления возбуждением соответственно возбудителей положительного и отрицательного возбуждения;

- резисторы R14, R15 настройки угла регулирования тиристорных преобразователей (на принципиальных схемах не показаны);

- переключатели В5 и В6 измерения напряжения и контроля состояния изоляции обмоток возбуждения возбудителей;

- переключатель В7 местного и дистанционного управления;

- переключатель В8 ручного и автоматического управления (ключ опробования);

- кнопки управления уставкой регулятора Кн1 "больше" и Кн2 "меньше".

1.4. Схема управления, защиты и сигнализации системы возбуждения

1.4.1. Основные устройства защиты и управления бесщеточных возбудителей и АРВ входят в состав автоматического регулятора возбуждения и рассмотрены выше. На внешней релейной панели установлено выходное реле защиты системы возбуждения (Р3), реле контроля длительности форсировки возбуждения (РКФ), указательные реле и устройство контроля изоляции ротора (рис.4).

1.4.2. Действие защиты от внутренних повреждений возбудителей и повреждений тиристорных преобразователей TП1, ТП2 с помощью накладок 1-4 может быть переведено либо на отключение СК, либо через реле PЗ на отключение АРВ. Во втором случае контакты 3-4 реле РЗ вводятся в схему защиты СК от потери возбуждения, которая может быть выполнена с контролем напряжения высоковольтной сети и может действовать при низком напряжении сети на отключение компенсатора, а при высоком - на перевод его в режим работы с нулевым током возбуждения.

	Рис. 4. Схема принципиальная электрическая управления защиты и сигнализации системы возбуждения компенсатора КСВБО -50-11У1

1.4.3. Реле контроля длительности форсировки РКФ с выдержкой времени 50 с переводит АРВ в режим ручного управления.