Влияние регулирования реактивной мощности на надёжность генерирующего оборудования

Павел Александрович Курбатов; Андрей Дмитриевич Гриценко; Андрей Владимирович Охлопков

doi:10.34831/EP.2022.1094.9.004

Влияние регулирования реактивной мощности на надёжность генерирующего оборудования

Павел Александрович Курбатов, Андрей Дмитриевич Гриценко, Андрей Владимирович Охлопков

Аннотация

Начиная с середины 80-х годов прошлого века, в энергосистемах России появились проблемы с поддержанием требуемых ГОСТ уровней напряжения в электрических сетях высшего напряжения и с режимами работы турбогенераторов в части загрузки по реактивной мощности. Эти проблемы в последнее время обострились из-за генерирования реактивной мощности ЛЭП 220 – 500_кВ и недостаточностью вводимых устройств компенсации реактивной мощности.

Для нормализации напряжения турбогенераторы, работающие на шины 220 – 500_кВ, по командам системного оператора переводят в режимы потребления реактивной мощности, что позволяет несколько снизить уровни напряжения, но со временем приводит к ускоренному износу этих турбогенераторов, а в ряде случаев и к аварийным отключениям из-за разрушения торцевых зон активной стали статоров.

Представлена информация о влиянии режимов работы в части регулирования реактивной мощности на техническое состояние основного электротехнического оборудования электростанций. Режимы потребления реактивной мощности ведут к ускоренному разрушению зубцовых зон крайних пакетов и сокращению срока службы статоров турбогенераторов, имеющих как незапечённые, так и запечённые пакеты активной стали. Систематическая работа в режимах потребления реактивной мощности приводит к деградации и разрушению торцевых зон сердечника турбогенераторов, что в практике эксплуатации неоднократно приводило к аварийным отключениям вследствие прорезания изоляции обмотки статора неподжатыми и обломившимися фрагментами листов активной стали.

Приведён краткий обзор нарушений в работе генерирующего оборудования, обусловленный его эксплуатацией в маневренных режимах с регулированием реактивной мощности. Представлены данные по нарушениям в работе тепловых электростанций ЕЭС России, вызванные этими причинами.

Рассмотрена работа турбогенераторов в режиме глубокого недовозбуждения.

Ключевые слова

регулирование реактивной мощности, турбогенератор, ток возбуждения, компенсирующее устройство, нагрев пакетов сердечника статора, ослабление прессовки активной стали, зубцы сердечника статора.

Полный текст:

PDF

Литература

Аршунин, С.А. Применение асинхронизированных турбогенераторов на электростанциях ОАО "Мосэнерго" [Текст] / С.А. Аршунин, П.В. Голов, Н.А. Антипова [и др.] // Электротехника. – 2010. – № 2. – С. 14 -- 18.

Алехин, Р.А. Оптимизация распределения реактивной мощности в энергосистеме с помощью алгоритма поиска летучей мыши [Текст] / Р.А. Алехин, Ю.П. Кубарьков // Интеллектуальная электротехника. – 2019. -- № 1. -- С. 29 -- 39.

Jain, V.K. Minimization of reactive power using particle swarm optimization [Text] / V.K. Jain, H. Singh, L. Srivastava // International Journal Of Computational Engineering Research. -- 2012. -- Vol. 2. -- P. 686 -- 691.

Antunes, C.H. A multi-objective simulated annealing approach to reactive power compensation [Text] / C.H. Antunes, P. Lima, E. Oliveira, D.F. Pires // Engineering Optimization. -- 2011. – Vol. 43, Is. 10. -- P. 1063 -- 1077.

Зеленохат, Н.И. Повышение эффективности управления возбуждением турбогенератора при потреблении реактивной мощности [Текст] / Н.И. Зеленохат, В.В. Коротченко // Проблемы энергетики. – 2007. -- № 5 -- 6.

Типовая инструкция по эксплуатации генераторов на электростанциях [Текст]: СО 153-34.45.501 (РД 34.45.501-88).

Турбогенераторы и синхронные компенсаторы. Условия поставки. Нормы и требования [Текст]: СТО 70238424.29.160.20.006-2009.

Машины электрические вращающиеся. Часть 3. Специальные требования для синхронных генераторов, приводимых паровыми турбинами и турбинами на сжатом газе [Текст]: ГОСТ IEC 60034-3-2015.

Ленев, С.Н. Универсальное устройство компенсации провалов и прерываний напряжения для обеспечения надёжной работы электроприёмников ПАО "Мосэнерго" / С.Н. Ленев, А.В. Охлопков, В.В. Гужавина [и др.] // Электрические станции. – 2020. – № 11(1072). – С. 14 -- 24.

Пикульский, В.А. Влияние термомеханических деформаций в статоре турбогенератора на изменение плотности прессовки в зубцовой зоне крайних пакетов [Текст] / В.А. Пикульский // Электротехника. – 1991. -- № 5.

Бураков, А.М. Электромагнитные силы в торцевой зоне при распушении крайних пакетов статора генератора / А.М. Бураков, Р.Л. Геллер [и др.] // Электротехника. – 1982. -- № 12.

Азбукин, Ю.И. Модернизация турбогенераторов [Текст] / Ю.И. Азбукин, В.Ю. Аврух. -- М.: Энергия, 1980. -- 232 с.

Бураков, А.М. Оценка электромагнитных сил, действующих на листы крайних пакетов статора мощного генератора [Текст] / А.М. Бураков, Р.Л. Геллер [и др.] // Электричество. – 1981. -- № 8.

Бутов, А.В. Повреждаемость и контроль зубцовых зон запеченных крайних пакетов стали сердечников статоров турбогенераторов [Текст] / А.В. Бутов, Л.Г. Мамиконянц, В.А. Пикульский, Ф.А. Поляков, М.И. Шандыбин, П.А. Шейко // Электрические станции. – 2001. -- № 5.

Счастливый, Г.Г. Турбо- и гидрогенераторы при переменных графиках нагрузки [Текст] / Г.Г. Счастливый, Г.М. Федоренко, В.И. Выговский. – Киев: Наукова думка, 1985. -- 208 с.

Mamikonyants, L.G. Service life Prolongation and Reliability Increase of Long Operating Turbogenerators [Text]: CIGRE А1-211 / L.G. Mamikonyants. V.A. Pikulskiy, F.A. Polyakov // Доклад на Сессии СИГРЭ, 2006.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2022.1094.9.004