ГОСТ 21558-2018. Межгосударственный стандарт. Системы возбуждения турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов. Общие технические условия

3 Термины и определения

 

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 система возбуждения: Комплекс оборудования, устройств, аппаратов и сборных единиц, предназначенных для возбуждения автоматически регулируемым постоянным током турбогенераторов (гидрогенераторов, синхронных компенсаторов) в нормальных и аварийных режимах.

3.2 возбудитель: Устройство, являющееся составной частью системы возбуждения и предназначенное для питания постоянным током обмотки возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) и представляющее электрическую машину постоянного тока, либо полупроводниковый преобразователь в комплексе с источником питания переменного тока.

Примечание - Источником переменного тока могут быть электрическая машина переменного тока, трансформатор или сочетание ряда различных трансформаторов или дополнительная обмотка переменного тока в возбуждаемой машине, а также различные сочетания вышеуказанных источников питания.

 

3.3 быстродействующая система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), быстродействие которой при форсировке, а также полное время расфорсировки не превышает соответствующие значения, регламентированные для таких систем.

3.4 медленнодействующая система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), быстродействие которой при форсировке и (или) полное время расфорсировки превышают соответствующие значения, регламентированные для быстродействующих систем возбуждения.

3.5 система самовозбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), возбудитель которой обеспечивает всю энергию возбуждения за счет использования энергии самой возбуждаемой синхронной машины или энергии сети, на которую работает эта машина.

3.6 система параллельного самовозбуждения: Система самовозбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой источником энергии возбудителя является только напряжение статора возбуждаемой синхронной машины.

3.7 система смешанного возбуждения: Система самовозбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой источником энергии возбудителя являются как напряжение статора возбуждаемой синхронной машины или сети, на которую она работает, так и ток статора возбуждаемой машины.

3.8 система независимого возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой возбудитель получает энергию от источника, не связанного с напряжением и током статора возбуждаемой синхронной машины или сети, на которую она работает.

3.9 система комбинированного возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой возбудитель получает энергию как от источника, не связанного с напряжением и током статора возбуждаемой синхронной машины, так и от самой синхронной машины или сети, на которую она работает.

3.10 бесщеточная система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой передача энергии от возбудителя к обмотке возбуждения синхронной машины осуществляется без посредства скользящего щеточного контакта.

3.11 статическая система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в состав которой входят только статические источники энергии и статические преобразователи переменного тока в постоянный.

3.12 одногрупповая система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой преобразование переменного тока в постоянный ток возбуждения синхронной машины осуществляется посредством одного или нескольких автономных преобразователей, включенных параллельно на стороне постоянного тока, имеющих одинаковое напряжение питания и равные углы открытия вентилей во всех режимах работы системы возбуждения.

3.13 одногрупповая система возбуждения с параллельными преобразователями: Одногрупповая система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой автономные преобразователи включены параллельно как со стороны постоянного, так и со стороны переменного тока.

3.14 многогрупповая система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой преобразование переменного тока в постоянный ток возбуждения синхронной машины осуществляют посредством нескольких автономных преобразователей, не соединенных параллельно на стороне переменного тока, включенных параллельно или последовательно на стороне постоянного тока и имеющих разные углы открытия вентилей и (или) разные напряжения питания.

3.15 двухгрупповая система возбуждения: Многогрупповая система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), преобразовательная часть которой состоит из рабочей и форсировочной групп вентилей или преобразователей, включенных параллельно на стороне постоянного тока. Рабочая группа вентилей обеспечивает в основном длительный режим возбуждения синхронной машины, а форсировочная - режим форсировки возбуждения и гашения поля в аварийных режимах.

3.16 каскадная система возбуждения: Многогрупповая система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), преобразовательная часть которой состоит из нескольких преобразователей, включенных последовательно на стороне постоянного тока, при этом на стороне переменного тока преобразователи подключены к разным источникам или обмоткам питания, не имеющим электрической связи между собой.

3.17 реверсивная система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), обеспечивающая принудительное изменение знака магнитного потока, создаваемого обмоткой или обмотками возбуждения синхронной машины.

3.18 тиристорная система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой переменный ток источника питания преобразуется в постоянный ток возбуждения синхронной машины тиристорными преобразователями.

3.19 диодная система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), в которой переменный ток источника питания преобразуется в постоянный ток возбуждения синхронной машины диодными преобразователями.

3.20 высокочастотная система возбуждения: Система независимого возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) со статическим преобразователем, в котором источник питания преобразователя имеет частоту 100 Гц и более.

3.21 потолочное (предельное) напряжение системы возбуждения (потолок возбуждения по напряжению): Наибольшее напряжение постоянного тока, возникающее на обмотке возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) в процессе форсировки возбуждения при номинальном напряжении источника питания системы возбуждения, начальном токе, равном номинальному току возбуждения, и начальной температуре обмотки возбуждения синхронной машины, равной рабочей номинальной.

Примечание - Выражается в вольтах или относительных единицах номинального напряжения возбуждения.

 

3.22 потолочное (предельное) напряжение холостого хода системы возбуждения: Наибольшее напряжение постоянного тока, которое способна дать система возбуждения в режиме холостого хода.

3.23 потолочное (предельное) установившееся напряжение системы возбуждения: Напряжение постоянного тока, возникающее при форсировке на обмотке возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) в момент достижения потолочного тока возбуждения при начальной температуре обмотки возбуждения синхронной машины, равной рабочей номинальной, и номинальном напряжении источника питания системы возбуждения.

Примечание - Если система возбуждения оснащена устройством ограничения максимального тока возбуждения, то потолочное установившееся напряжение возбуждения определяется в момент, предшествующий началу работы этого устройства.

 

3.24 кратность форсировки возбуждения по напряжению: Потолочное (предельное) установившееся напряжение системы возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), выраженное в относительных единицах номинального напряжения возбуждения.

3.25 потолочный (предельный) ток возбуждения: Наибольший ток возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), создаваемый системой возбуждения по истечении регламентированного времени действия форсировки возбуждения.

3.26 кратность форсировки возбуждения по току: Потолочный (предельный) ток возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), выраженный в относительных единицах номинального тока возбуждения.

3.27 скорость изменения напряжения возбуждения: Скорость нарастания или снижения напряжения системы возбуждения или возбудителя турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) при необходимости изменения этого напряжения, выраженная в вольтах в секунду или в относительных единицах в секунду по отношению к номинальному напряжению возбуждения синхронной машины.

3.28 средняя скорость изменения напряжения возбуждения: Скорость изменения напряжения системы возбуждения или возбудителя турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), вычисленная заменой фактической кривой изменения напряжения отрезком прямой, имеющим такое же среднее значение, что и фактическая кривая в течение регламентированного интервала времени.

3.29 быстродействие системы возбуждения: Время достижения напряжением возбуждения 95% разности потолочного (предельного) напряжения возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) и номинального значения при форсировке, вызванной регламентированным изменением напряжения на входе автоматического регулятора возбуждения.

3.30 запаздывание системы возбуждения: Интервал времени в секундах от момента подачи на вход автоматического регулятора возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) сигнала, вызывающего необходимость полной форсировки возбуждения (при внезапном коротком замыкании в цепи статора синхронной машины или скачкообразном изменении ее напряжения) до момента, когда в процессе форсировки возбуждения напряжение возбудителя отклонилось от начального на 3% от разности конечного и начального напряжений в сторону, определяемую поданным сигналом.

3.31 запаздывание возбудителя: Интервал времени в секундах от момента подачи на вход возбудителя турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) сигнала, вызывающего форсировку, до момента изменения напряжения на выходе возбудителя на 3% от разности конечного и начального напряжений.

3.32 коэффициент плавности регулирования возбуждения: Приращение напряжения возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), выраженное в процентах к номинальному напряжению возбуждения при переходе с одной ступени установочного устройства на другую ближайшую ступень.

3.33 скорость изменения уставки автоматического регулятора возбуждения: Частное от деления приращения напряжения статора турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), работающего на холостом ходу, выраженное в процентах от номинального напряжения статора, на интервал времени, за который это приращение было получено при непрерывном воздействии на уставку автоматического регулятора возбуждения.

3.34 время пуска системы возбуждения: Время, необходимое для ввода системы возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) в работу, определяемое с момента подачи сигнала на ее ввод до момента достижения тока возбуждения синхронной машины значения, равного току холостого хода.

3.35 регулировочная характеристика возбудителя: Зависимость напряжения на обмотке возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) от величины сигнала управления возбудителем (выход АРВ) при работе его в расчетной схеме.

3.36 статизм системы возбуждения по току возбуждения: Изменение напряжения в заданной точке энергосистемы, выраженное в процентах от номинального напряжения в этой точке, вызывающее изменение тока возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) на одну номинальную единицу при рабочей номинальной температуре обмотки возбуждения.

3.37 статизм системы возбуждения по реактивной мощности: Изменение напряжения в заданной точке энергосистемы, выраженное в процентах от номинального напряжения U_ном в этой точке, вызывающее изменение реактивной мощности турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) на номинальное значение Q_ном при рабочей номинальной температуре обмотки возбуждения

 

. (1)

 

За номинальное принимается значение реактивной мощности в номинальном режиме турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора).

3.38 коэффициент усиления системы возбуждения по напряжению: Коэффициент G, определяемый на частоте 1 Гц как частное от деления относительного изменения напряжения возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) на относительное изменение напряжения на входе АРВ по каналу напряжения статора

 

, (2)

 

где - изменение напряжения возбуждения, В;

- изменение напряжения на входе АРВ (изменение напряжения на статоре), В;

U_в.ном - номинальное значение напряжения возбуждения, В;

U_ном - номинальное значение напряжения статора на входе АРВ, В;

е.в.н. - единица возбуждения номинальная, равная единице при номинальном напряжении на зажимах статора при номинальной нагрузке машины и номинальной скорости вращения ротора;

е.н. - единица напряжения номинальная, равная единице при номинальном напряжении на зажимах статора машины.

3.39 устойчивость системы возбуждения: Способность системы возбуждения в условиях установившегося режима или при переходе от одного установившегося режима к другому регулировать напряжение возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) таким образом, чтобы переходные изменения в регулируемом напряжении эффективно подавлялись и при этом не возникало устойчивых или возрастающих колебаний.

3.40 развозбуждение: Принудительное снижение тока возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) до заданного значения.

3.41 форсировка возбуждения: Переход системы возбуждения в режим выдачи максимального напряжения и тока возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора).

3.42 расфорсировка возбуждения: Принудительное снижение напряжения и тока возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) от потолочного значения до заданного.

3.43 полное время расфорсировки возбуждения: Время снижения напряжения возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) в процессе расфорсировки от наибольшего значения до 3% напряжения возбуждения холостого хода, измеряемое в секундах от момента подачи сигнала на расфорсировку.

3.44 гашение поля: Принудительное монотонное или колебательное снижение до нуля тока возбуждения турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора).

3.45 время гашения поля: Интервал времени в секундах с момента подачи команды на гашение поля при номинальном значении тока возбуждения до момента, когда отклонение тока возбуждения от нулевого значения не превысит величины, равной 3% тока возбуждения холостого хода.

3.46 полное время гашения поля: Интервал времени в секундах с момента подачи команды на гашение поля до момента, когда напряжение или ток статора турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора), находящегося в режиме холостого хода или установившегося трехфазного короткого замыкания, достигнут значения, равного 110% установившегося остаточного значения напряжения или тока статора при отсутствии тока в обмотке возбуждения.

3.47 собственное время отключения устройства гашения поля: Интервал времени в секундах с момента подачи команды на отключение устройства гашения поля турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) до момента начала гашения поля.

3.48 собственное время включения устройства гашения поля: Интервал времени в секундах с момента подачи команды на включение устройства гашения поля турбогенератора (гидрогенератора, синхронного компенсатора) до момента его перехода в положение, соответствующее рабочему состоянию системы возбуждения.

3.49 автоматический регулятор возбуждения (АРВ): Устройство, являющееся составной частью системы возбуждения и действующее на возбудитель синхронной машины с целью поддержания напряжения в электрической сети на заданном уровне.

3.50 автоматический регулятор возбуждения сильного действия: Автоматический регулятор возбуждения, структура которого включает каналы стабилизации (системный стабилизатор) для улучшения демпфирования колебаний в энергосистеме.

3.51 релейная форсировка возбуждения: Функция системы возбуждения, обеспечивающая увеличение напряжения возбуждения синхронной машины с максимально возможной скоростью до своего потолочного значения и имеющая настраиваемые параметры: напряжение ввода релейной форсировки возбуждения, напряжение снятия релейной форсировки возбуждения, время задержки на снятие релейной форсировки возбуждения.

3.52 системный стабилизатор (PSS): Функция, которая обеспечивает дополнительный входной сигнал в автоматическом регуляторе возбуждения для улучшения демпфирования колебаний в энергосистеме.

3.53 регулятор напряжения статора: Функция, которая обеспечивает поддержание напряжения на выводах обмотки статора синхронной машины на заданном уровне.

3.54 регулятор тока ротора: Функция, которая обеспечивает поддержание тока ротора синхронной машины (тока возбуждения возбудителя для бесщеточных систем возбуждения) на заданном уровне.

3.55 регулятор реактивной мощности: Функция, которая обеспечивает поддержание реактивной мощности синхронной машины на заданном уровне.

3.56 регулятор угла нагрузки: Функция, которая обеспечивает поддержание угла нагрузки синхронной машины на заданном уровне при изменении активной мощности.

3.57 единичный мост: Конструктивный модуль, электрическая часть которого собрана по трехфазной мостовой схеме, в каждом плече которой содержится по одному тиристору.

3.58 одноканальная схема резервирования силового преобразователя (n - 1): n единичных мостов включены через автоматы или разъединители параллельно как со стороны переменного, так и постоянного тока. Резервирование (n - 1) означает, что при выходе из строя одного единичного моста силовой преобразователь способен обеспечить номинальные форсировочные ток и напряжение возбуждения.

3.59 двухканальная схема резервирования силового преобразователя (100%-ное резервирование): Преобразователь состоит из двух одинаковых силовых каналов (силовой канал может состоять как из одного, так и из нескольких параллельно включенных единичных мостов). В работе находится один из каналов, второй находится в горячем резерве со снятыми импульсами управления. Каждый канал преобразователя способен обеспечить номинальные форсировочные ток и напряжение возбуждения.