Режимні характеристики блоку АЕС з асинхронізованим турбогенератором потужністю 1000 МВт
Автор: Нестерук Веніамін Олександрович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електричні станції
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Існує проблема забезпечення стабільних параметрів видачі електричної енергії, за наявності надлишків реактивної потужності, під час зниження навантаження в енергосистемі, які потрібно компенсувати. Ефективним способом розв’язання цієї проблеми є перетворення механічної енергії в електричну асинхронізованими турбогенераторами (АСТГ). Від синхронних машин асинхронізовані відрізняються тим, що магнітне поле може рухатися щодо кутового положення ротора, який його створює. Це переміщення створюється АРЗ і є керованим. Дослідження АСТГ на фізичних моделях вимагає великих затрат, трудомісткості і енергоємності. Сучасні технології дослідження пропонують системи комп’ютерної математики, дозволяючи визначити характеристики об’єкту методами математичного моделювання без його матеріального втілення. Асинхронізовані турбогенератори відносяться до класу машин подвійного живлення “синхронного і асинхронного” принципу дії. Вони володіють стійкістю по куту між векторами полів статора і ротора, що синхронно обертаються. Обмотку збудження можна живити через трансформатор від мережі або за допомогою додаткової синхронної машини, що працює на одному валу з АСТГ. Найпростішим способом є живлення від мережі через трансформатор. Проте цей спосіб має недоліки: мережа має в собі реактивний струм, в неї проникають вищі гармоніки обумовлені дискретністю роботи ПЧ. Живлення від синхронної машини не має цих недоліків; крім того, шляхом відповідного управління її збудження може бути поліпшений і гармонійний склад струмів ротора АСТГ. 5 ПЧ є силовою ланкою ланцюга збудження АСТГ. Його призначення - створювати кругове поле, що обертається щодо ротора в потрібному напрямі з потрібною амплітудою, частотою і фазою. ПЧ повинен також забезпечувати вільний обмін енергією між обмотками ротора і мережею через трансформатор або обмотками ротора і валом АСТГ через синхронну машину. В основному використовують тиристорні ПЧ з безпосереднім зв’язком, в окремих випадках застосовують іонні циклоконвектори. Основною ланкою системи управління АСТГ є регулятор. Він керує ПЧ і через нього – полем ротора АСТГ. Регулятор має два явно або неявно виражених внутрішні канали управління, в яких формується закон управління полем ротора. При цьому електромеханічна стійкість визначається не частотою обертання полів статора і ротора, а їх взаємним положенням, тобто кутом між векторами, що визначають ці поля. Основними датчиками, на базі інформації яких регулятор формує закон управління поля ротора, є датчик напруги мережі (ДНМ) і задавач частоти (ЗЧ). Задавач частоти є автономним генератором синусоїдальних коливань постійної амплітуди. З його виходу знімається інформація про вектор напруги джерела незалежної частоти. Датчик положення (ДП) дає інформацію про кутове положення ротора АСТГ щодо статора і частоту обертання ротора. Датчик ДНМ дає інформацію про вектор напруги мережі – про його модуль, фазу і частоту. Датчик ДНМ – звичайний вимірювальний трансформатор напруги, ДСС – вимірювальний трансформатор струму. Складнішим пристроєм є датчик ДСР. Оскільки при вимірюванні струмів ротора АСТГ мають справу із струмами низької частоти, то враховується, що застосування вимірювальних трансформаторів виключене. Використовуються схеми з шунтами або датчиками Холу. В даний час визначена широка і важлива область застосування асинхронізованих машин – в електроенергетичних системах і схемах 6 електроприводів різних механізмів. Наприклад, асинхронізовані генератори і компресори можуть знайти застосування в електроенергетичних системах, в яких містяться високовольтні лінії електропередачі. Такі лінії що володіють значною зарядною потужністю, вимагають роботу генераторів і компенсаторів в режимах глибокого споживання реактивної потужності в години зниження активних навантажень. Застосування для цієї мети реакторів не завжди є ефективним і вимагає значних затрат. Мета роботи – дослідити характеристики асинхронізованого генератора потужністю 1000 МВт при роботі останніх в асинхронізованому режимі в умовах схеми енергоблоку. Об’єкт дослідження – координати режимів асинхронізованого турбогенератора потужністю 1000 МВт в умовах схеми енергоблоку в асинхронізованому режимі. Предмет дослідження - асинхронізований турбогенератор потужністю 1000 МВт в асинхронізованомуому режимі. Мета дослідження – отримання характеристик асинхронізованого турбогенератора потужністю 1000 МВт в асинхронізованому режимі. Результати дослідження - розрахунки координат асинхронізованих режимів асинхронізованого турбогенератора на основі отриманих рівнянь. Показано особливості координат асинхронізованих режимів асинхронізованого турбогенератора потужністю 1000 МВт. Такі характеристики дозволяють розглядати можливість застосування асинхронізованого режиму потужного асинхронізованого генератора в умовах енергоблоку АЕС. Ключові слова- асинхронізований генератор, асинхронізований режим, реактивна потужність, режим генератора. Перелік використаних літературних джерел. 1. Ю. В. Зозулін, О. Є. Антонов, В. М. Бичік, А. М. Боричевський, К. О. Кобзар, О. Л. Лівшиць, В. Г. Ракогон, І. Х. Роговий, Л. Л. Хаймович, В. І. Чередник. Створення нових типів та модернізація діючих турбогенераторів 7 для теплових електричних станцій : [монографія] - Х. : Колегіум, 2011. – 223 c. 2. Здановский В.Г., Миняйло А.С., Кривый В.В. Опыт эксплуатации асинхронизированного турбогенератора АСТГ-200. - Электрические станции. 1993. -No1-с.37-41. 3. Сегеда М.С., Покровський К.Б., Маврін О.І., Олійник В.П. Моделювання режимів енергомоста Україна – Євросоюз. Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України. Вип.52. - 2019р. - с.17–21. 4. K. Pokrovskyi, A. Muzychak, O. Mavrin, V. Olijnyk. Analysis of modes of asynchronized generator in extra-high voltage power grid. Energy Engineering and Control Systems, 2019, Vol. 5, No. 2, pp. 57 – 65. DOI: https://doi.org/10.23939/jeecs2019.02.057. 5. Seheda M., Minyailo O., Pokrovskyy K. Limitations in the economic distribution of reactive power between the generators. Przeglad Elektrotechniczny. 2013. No 89(6). P.299-300. ISSN-0033-2013. 6. И.М. Постников, В.Н. Асанбаев, А.Ф. Финк, В.А. Саратов, И.Я. Черемисов, Ю.В. Зозулин, Д.Б. Карпман Исследование параметров и характеристик мощных асинхронизированных турбогенераторов в асинхронном режиме. [Препринт / АН Украины; Ин-т электродинамики; 399]. ИЭД АН УССР, Киев, 1984, -42 с. 7. Глушенков Р. С. Исследование ключевых аспектов внедрения режима суточного регулирования мощности на АЭС Украины. Технологический аудит и резервы производства — No 2/1(22), 2015, с.18-26. DOI: