СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИСПРАВНОСТИ ДИОДОВ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН
METHOD FOR CONTROL OF SYNCHRONOUS MACHINES EXCITATION SYSTEM DIODES

усл
усл
Способ контроля исправности диодов системы возбуждения синхронных машин, заключающийся в использовании некоторого условного сопротивления R, равного отношению напряжения возбуждения ротора синхронной машины, измеряемого в эксплуатации на измерительных контактных кольцах, к измеряемому в эксплуатации току возбуждения возбудителя и сравнении этого условного сопротивления с соответствующим значением в явно исправном состоянии, причем уменьшение R до двух раз свидетельствует о пробое (запекании) диода, незначительное уменьшение до 10% свидетельствует об обрыве одного и более диодов.
Существующие способы контроля исправности диодов системы возбуждения синхронных машин с использованием бесконтактной телеметрической аппаратуры являются сложными дорогостоящими сооружениями и используются, главным образом, в мощных турбогенераторах. Для синхронных машин средней (десятки мегаватт) и малой мощности использование их нерентабельно.
усл
Предлагаемый способ может быть использован для контроля исправности диодной системы возбудителей турбогенераторов, гидрогенераторов и любых синхронных машин при наличии измерительных контактных колец. Линейная зависимость напряжения возбудителя от тока возбуждения в рабочем диапазоне нагрузок предопределяет независимость величины R от нагрузки. Способ прост, не требует специальных затрат, дополнительного обслуживания, может быть автоматизирован для непрерывного контроля, своевременного принятия мер для ремонта или отключения в случае пробоя (запекания) даже одного диода.
Способ был экспериментально проверен на синхронной машине 400 кВт, 380 В с двумя параллельными ветвями (2С), которые часто используются для машин средней мощности. Каждая параллельная ветвь нагружена на свои трехфазные мостовые выпрямители, которые соединяются параллельно и нагружены на обмотку возбуждения другой аналогичной синхронной машины - 1С на рис. 1.
Производились измерения:
- выпрямленного напряжения Ud= прибором магнитоэлектрической системы, т.е. среднего выпрямленного напряжения;
Σ
- выпрямленного напряжения Ud прибором электромагнитной системы, т.е. с учетом переменной составляющей;
d
- тока нагрузки I прибором магнитоэлектрической системы;
в возб.
- тока возбуждения возбудителя - i;
- фазных токов - токоизмерительными клещами, т.е. только переменной составляющей;
- тока каждого диода - токоизмерительными клещами, т.е. также переменной составляющей;
кз
кз~
- тока пробитого (спекшегося) диода - магнитоэлектрическими приборами с шунтом I=и токоизмерительными клещами I.
Σ
иск
Отношение Ud к Ud=характеризует искажение формы кривой выпрямленного напряжения - К.
усл
1
1
1
2
1
2
В табл. 1 показаны результаты измерений выполненных при испытаниях в соответствии со схемой рис. 1. При одном «пробитом» диоде №9 условное сопротивление R снижается в 2 раза, ток в пробитом диоде №9 увеличивается в 5 раз, в диодах 1, 2, 3 токи исчезающее малы - по существу мост с этой параллельной ветвью перестает работать. Диоды 7, 8 загружены током короткого замыкания фаз B, C, , где x и x реактивности машины 2С. По известным параметрам x и х расчитанный ток короткого замыкания хорошо соответствует измеренному.
Половину сохранившейся нагрузки несет второй мост с параллельной ветвью А, В, С.
d
в возб
Для восстановления нагрузки I предшествующей «пробою» диода №9 необходимо ток возбуждения возбудителя i увеличить с 6 до 13,3 А. При этом ток в фазе А1 увеличивается с «нормального» 30А до 94А, ток в пробитом диоде до 154А (переменная составляющая до 97А). Все токи в исправном мосте увеличиваются вдвое. Очевидно, что продолжение работы в этом режиме недопустимо, и, если система регулирования «без оглядки» на пробитый диод (защиты нет) увеличит ток возбуждения синхронной машины до исходного, дальнейшее усугубление аварийной ситуации неизбежно.
Σ
Проверена реакция схемы на выход из строя диода в виде потери проводимости («обрыва»). Обрыв одного, двух и даже трех диодов разных фаз и разных мостов по условиям эксплуатации допустим, если диоды имеют достаточный запас по допустимому току (не менее двухкратного). Условное сопротивление в этих случаях уменьшается, но менее, чем на 10%. «Обрыв» двух диодов одной фазы (полуфазы), вероятно, также допустим, но требует проверки в натурных условиях. Уменьшение условного сопротивления примерно на 9% сопровождается также ухудшением формы кривой выпрямленного напряжения, определяемого по отношению напряжений Ud/Ud=, примерно на 3%. Совершенно недопустим «обрыв» четырех диодов, если два из них относятся к одной полуфазе. Условное сопротивление уменьшается примерно на 26%, а коэффициент искажения достигает 18%.
Проверена работа схемы при повышенных частотах до 120 Гц. Все результаты соответствуют таковым при работе с частотой 50 Гц.
Выводы:
Любое уменьшение условного сопротивления против исходного, измеренного при исправной диодной схеме, является признаком неисправности последней. Уменьшение условного сопротивления менее 10% от исходного свидетельствует «об обрыве» одного или двух диодов, не принадлежащих к одной фазе, и может быть допущено продолжение эксплуатации синхронной машины до первой остановки. При этом в номинальном режиме диоды должны иметь запас по допустимой токовой нагрузке не менее двухкратного. При уменьшении условного сопротивления на 10% и более синхронная машина должна быть остановлена для замены оборванных диодов.
Уменьшение условного сопротивления на 50% и более свидетельствует о пробое (запекании) диода и синхронная машина должна быть аварийно развозбуждена и остановлена во избежание лавинообразного выхода всей диодной системы, т.к. при сохранении нагрузки часть оставшихся диодов подвергается многократной перегрузке.
Увеличение условного сопротивления против исходного «холодного» состояния вызывается нагревом обмотки ротора и не является браковочным признаком.