Енергиен форум 2004 г.
В Ъ З М О Ж Н О С Т И ЗА И З П О Л З В А Н Е Н А
Т У Р Б О Г Е Н Е Р А Т О Р И Т Е К Ъ М I И II Е Н Е Р Г О Б Л О К О В Е НА А Е Ц " К О З Л О Д У Й "
Доц. д-р Кирил Методиев Захаринов, 'ГУ-София, Доц. д-р Димитър Кирилов Сотиров, ТУ-София;
Доц. д-р Йордан Величков Врангов, ТУ-София,
Инж. Александър Маринов Богоев - гл. Енергетик " Е С О " А Е Ц "Козлодуй"
Инж. Ваньо Кирилов Петров - н-к цех "РЗА" АЕЦ " К о з л о д у й "
Инж. Дичко Прокопиев Прокопиев - гл. изп. Директор " Е н е м о н а "
P O S S I B I L I T I E S OF USING
T U R B O G E N E R A T O R S AT UNITS 1 A N D 2 O F K O Z L O D U Y NPP
Assoc. Prof. Dr. Kiril Metodiev Zaharinov, TU-Sofia Assoc. Prof. Dr. Dimitar Kirilov Sotirov, TU-Sofia Assoc. Prof. Dr. Yordan Velichkiov Vrangov, TU-Sofia
M.Eng. Alexander Marinov Bogoev, Kozloduy N P P M.Eng. Vanio Kirilov Petrov, Kozloduy NPP M.Eng. Dichko Prokopiev Prokopiev, Enemona
The forced and ahead of schedule stopping of four turbogenerators in Kozloduy NPP gives an opportunity for them to work as synchronous compensators. As a result, the working regimes of the other generators in Kozloduy NPP and in all other power plants will be improved. There will be no dismissal of highly qualified specialists and the reliability of the Power system will become higher, due to its higher static and dynamic stability.
В съвременните наши централи (ТЕЦ, АЕЦ и ВЕЦ) работят генератори, които основно са произведени и монтирани не по-малко от преди 10 години.
В близко бъдеще не се очаква да влязат в работа значителен брой нови генератори.
Това налага сега работещите генератори да се експлоатират в режими близки до номиналните.Така ще се гарантира по-продължителен период на работа с благоприятни техническо икономически параметри.
Цел на настоящата работа е да се изследват възможностите турбогенераторите към принудително и предсрочно спрените I и II енергоблокове на АЕЦ " К о з л о д у й " да работят като синхронни компенсатори. Посочен е резултата и ефекта от работата на тези турбогенератори като синхронни компенсатори.
В нашата електроенергийна система (EEC) са изградени много електропроводи. Те генерират голямо количество реактивна мощност. Същевременно е занижен преноса на активна мощност . Вследствие на това се получава значително повишаване на напрежението в EEC. То може да се регулира със специални реактори, синхронни или статични компенсатори.
При липса или недостатъчен брой на тези съоръжения, каквото е положението в нашата EEC, регулирането на напрежението се извършва с намаление на произвежданата реактивна мощност от генераторите т.е. те работят с мощностей к о е ф и ц и е н т по-голям от
146
н о м и н а л н и я . Ако генераторите не генерират активна мощност те работят в режим на
•'синхронен компенсатор". В този режим те могат да генерират (режим на превъзбуждане) и 13 консумират (режим на недовъзбуждане) реактивна мощност.
При работа на генератора към EEC, в челните части на статорната намотка ог потоците на разсейване се получават въртящи се магнитни полета. Такива полета се получават и от челните части на роторните намотки. Те са свързани с ротора и се въртят чаедно с него. От взаимодействието на тези полета се образува едно резултантно магнитно поле. То пресича неподвижните части на челната част на генераторите и челните пакети на статорната стомана. Разпределението на резултатното магнитно поле се определя съотношението на неговите съставящи. При изменение на възбудителния ток на генератс т с. при изменение на мощностния коефициент, се изменят пътищата по които премина!
магнитните потоци на разсейване на челните части на статорната и роторната намотка.
. 0 ОЬ 08 1 08 OA 0
Превъзбуждане Недовъзбуждане
0 ОЬ 0,8 10,8 Ofi 0 Превъзбуждане Недовъзбуждане
Фиг. 1
Па фиг. 1 е показана зависимостта на квадрата на индукцията в челните части на турбогенератор от серията ТВВ с мощност 500 MW, производство на завод "Електросила" от пълната му мощност и мощностния коефициент [1].
Загубите и загряването на челните пакети е по-голямо при по-мощните и по- високоизползуваните турбогенератори и хидрогенератори.
Потоците на разсейване от челните части на статорните и роторните намотки води до загряване на много конструктивни детайли в тези части на генераторите. 'Го може д а доведе до постепенно разхлабване на някои елементи и повишаване на вибрациите им. Това се отнася и до стоманените листове на челните статорни пакети. По-високата температура на някои от тях, води до местни прегрявания, деформация на покриващия лак и повишаване на тяхната вибрация. В резултат се получава разрушаване на част от тези листове и увеличение на загубите в статорната стомана.
По-високата температура на челните пакети води до прегряване на изолацията на част от статорната намотка, която контактува с тях. В резултат на това неравномерно загряване на статорната намотка увеличава се вероятността за напукване и повреди на изолацията и повреди на статорната намотка.
Намаляването на реактивната мощност на генераторите води и до намаляване на тяхната статична устойчивост. Това е наложило разработването и въвеждането па сложни
146
аитоматпчни регулатори на възбуждането. Прилага се и ограничаване на активната и реактивната им мощност.
Проведени са много изследвания във връзка с работата на генераторите с намалена реактивна мощност и при работата им в режим на недовъзбуждане. Резултатите показват неблагоприятно отражение върху тях при работата им в този режим. Прилагат се много различни начини за намаляване на тези последствия. Правят се конструктивни изменения, като например стъпаловидно изменение на челните пакети на статорната стомана, подобрено укрепване на челните елементи на генераторите, изработване от немагнитни материали на някои части, укрепване на челните пакети чрез заливането им с епоксидни смоли и др. Като едно от най-сигурните средства е използването на специални охлаждащи устройства за челните сгаторни пакети. Тези подобрения позволяват новите съвременни генератори да работят без ограничения по отношение на загряването им при намаляване на реактивната мощност. При тях ограничението е само по отношение на статичната им устойчивост.
Регулирането на реактивната мощност в нашата EEC се извършва основно с генераторите. Намаляването на активните товари доведе до намаляване на консумацията и на реактивната мощност. При силно развитие на електропроводите за високо напрежение, генерираната реактивна мощност от тях покрива нуждите от реактивна мощност. Това наложи намаляването на произвежданата реактивна мощност от генераторите. В резултат на което генераторите работят продължително време с мощностен коефициент по-голям от номиналния, т.е. с намалена реактивна мощност, а понякога и в режим на недовъзбуждане.
За генераторите, които работят в нашите централи границата до която може да се намалява реактивната мощност е определена от заводите производители по допустимо загряване на челните пакети на статорната стомана.
Това показва, че тези генератори ще се натоварват неблагоприятно в топлинно отношение при всяко увеличаване на мощностния коефициент над номиналната му стойност и при определена активна мощност. Това налага при регулиране на режимите в EEC по отношение на реактивната мощност за генераторите, като оптимизиращ показател да се използва и номиналния мощностен коефициент. В действителност това може да се осъществи ефективно ако се разполага с достатъчно компенсираща мощност независимо от това дали са синхронни или статични компенсатори. На сегашния етап у нас те са недостатъчни.
Закупуването и монтирането на нови компенсатори, сега реално е невъзможно.
Предсрочното принудително спиране на четири турбогенератори в А Е Ц "Козлодуй" дава възможност те да работят като синхронни компенсатори. За да се осъществи това е необходимо да се направи следната подготовка.
1 .Разкуилиране на връзката между валовете на турбината и на генератора;
2.Стабилизиране на валовата система на генератора по отношение на осовото изместване;
3.Отделяне на системата за смазване на генератора от тази на турбината;
4.Решаване на въпроса за развъртането на генератора, когато той работи в режим на
•'синхронен компенсатор";
3.Пренастройване на защитите на блок генератор-трансформатор.
Основната част от подготовката е развъртането на генератора от спряно положение до номиналната му честота на въргене.За условията на EEC това може реално да се осъществи чрез:
1.Честотно развъртане
2.Развъртане посредством статична система за честотно задвижване.
За АЕЦ "Козлодуй" е характерно, че като вариант на честотното пускане могат да се използват генераторите за собствени нужди (ГСН), които са куплирани с валовете на основните генератори.
Ако спрените в АЕЦ "Козлодуй" турбогенератори работят като "синхронни компенсатори"
това ще има следния ефект за всички работещи генератори и за EEC.
146
1.F.tbeKT з а г е н е р а т о р и т е
1.1.Намалява се вероятността за прегряване и разрушаване на крайните пакети на статорната стомана;
1.2.Намалява се вероятността за прегряване на изолацията на част от статорната намотка, която контакту ва с челните пакети на статорната стомана;
1.3.Генераторите работят по-устойчиво;
1.4.При загуба на възбуждането на работещ генератор, може да бъде разрешена работата в асинхронен режим на същия генератор. Дефицитът от реактивна мощност при този режим, ще се покрива ог генераторите работещи в режим на синхронен компенсатор;
1.5.Всеки генератор преустроен в синхронен компенсатор може лесно да бъде приведен в режим на генератор;
1.6.Отпадат част от разходите за консервация и дългосрочно съхранение на извежданите от експлоатация съоръжения;
1.7.Използва се ефективно част от висококвалифицирания персонал обслужващ съответните генератори;
1.8.Генераторите в Л Е Ц '"Козлодуй" към блокове № 3, 4, 5 и 6 ще имат възможност да работят с мощностей коефициент равен или много близък до номиналния;
Това ще доведе д о особено благоприятните последствия за тях, като устойчивост, експлоатационна сигурност и др.;
1.9.Наличието на маневрени компенсиращи мощности ще подобрява режимите на работа на всички работещи генератори в EEC, с което ще се повиши тяхната експлоатационна сигурност;
1.10.У величава се д е л ъ т на централата, чиито генератори работят като синхронни компенсатори в оптимизиране на режимите на EEC. Това се постига чрез разширяване на диапазона на изменение на реактивната и мощност.
2 . Е ф е к т за E E C
2.1 .Ще се подобри профилът на напрежението на всички нива (110, 220 и 400 kV) чрез улеснено поддържане на зададените стойности на напрежение на шините на съответните централи при всички режими на работа. При наличие на достатъчно компенсиращи мощности тези стойности задавани от графика на напрежение могат да имат и други нива , по-близки до оптималните за EEC.
2.2.Проблема за критичните стойности на напреженията във възловите точки на EEC ще бъде решаван при облекчени ограничителни условия.
2.3.Ще се намалят загубите на активна мощност в преносната мрежа поради възможност за по-ефективно потокоразпределение на реактивната мощност.
2.4.Увеличава се възможността за бързо реагиране с цел избягване на неблагоприятни последствия при аварийно изключване на други източници на реактивна мощност.
2.5.0казва се положително влияние за повишаване на динамичната устойчивост на генераторите включени към възела и на цялата EEC при големи преходни смущения.
З А К Л Ю Ч Е Н И Е :
Икономическите и техническите ефекти за централата в която работят синхронните компенсатори, за всички други генератори и за цялата EEC многократно превишават разходите за малките технически преустройства на турбогенераторите и .свързаните с този режим експлоатационни разходи.
Наличието на мощни синхронни компенсатори, каквито са турбогенераторите към 1 и 2 енергоблокове на А Е Ц "Козлодуй" създават възможност за подобряване на режимите на работа на всички генератори и за повишаване на надеждността на EEC поради по-високата й статична и динамична устойчивост.
Литература:
1-Вольдек А., Я. Данилевич, В. Косачевски, В. Яковлев, Электромагнитные процессы в торцевых электрических машин - J1., Энергоатомиздат, 1983
