3.3.5. Гидроагрегаты, работающие в режиме синхронного компенсатора

должны быть готовы к немедленному авто­матическому переводу в генераторный режим.

При работе гидроагрегата в режиме синхронного компенсатора рабочее колесо турбины должно быть ос­вобождено от воды.

Система охлаждения лабиринтных уплотнений радиально-осевых рабочих колес должна обеспечивать ра­боту без повышения их температуры.

На гидроэлектростанциях, имеющих предтурбинные затворы, при переводе гидроагрегата в режим синхрон­ного компенсатора предтурбинный затвор должен быть закрыт.

Поддержание уровня воды под рабочим колесом, подкачка сжатого воздуха должны производиться ав­томатически.

При работе гидроагрегата в режиме синхронного ком­пенсатора направляющий аппарат закрыт, доступ воды к гидротурбине прекращен, генератор включен в сеть и вра­щается как двигатель при наличии реактивного тока в обмотке статора, опережающего напряжение статора или отстающего от него по фазе. Потребляемая при этом гене­ратором мощность расходуется на преодоление механи­ческих и вентиляционных потерь и в значительной степени зависит от условий вращения рабочего колеса гидротур­бины. При освобожденном от воды рабочем колесе (в случае положительной высоты отсасывания или в резуль­тате специального отжатая воды от рабочего колеса) потреб­ляемая мощность составляет 2-4% номинальной мощности гидрогенератора, а при затопленном рабочем колесе потреб­ляемая мощность увеличивается до 15-20% номинальной.

Необходимость работы гидроагрегатов в режиме синх­ронного компенсатора возникает при недостатке в энер­госистеме реактивной мощности и избытке ее, вызванном наличием больших емкостных токов в период малых ак­тивных нагрузок, подключенных к шинам ГЭС протяжен­ных линий электропередачи.

Гидрогенератор при недостатке реактивной мощности в системе работает как перевозбужденный синхронный электродвигатель, получает реактивный ток, емкостный по отношению к сети, тем самым улучшая коэффициент мощно­сти (cos φ) сети, а при избытке реактивной мощности — как недовозбужденный синхронный электродвигатель, выдавая индуктивный ток, компенсирующий емкостный ток в сети.

Предельная реактивная мощность в режимах перевоз­буждения или недовозбуждения гидрогенератора при работе в режиме синхронного компенсатора ограничива­ется допустимыми повышениями температуры обмотки ротора и лобовых частей обмотки статора и устанавлива­ется на основании технических условий завода-изгото­вителя или данных натурных тепловых испытаний гене­ратора.

Перевод в режим синхронного компенсатора верти­кальных гидроагрегатов с осевыми поворотно-лопастными, радиально-осевыми и диагональными гидротурбинами, работающими с отрицательными высотами отсасывания, осуществляется следующим образом. Гидроагрегат разгру­жается по активной мощности до положения холостого хода, направляющий аппарат полностью закрывается, ге­нератор остается включенным в сеть. В момент полного закрытия направляющего аппарата открывается клапан впуска сжатого воздуха в целях срыва вакуума в зоне ра­бочего колеса турбины и освобождения его от воды. Сжа­тый воздух подается в отсасывающую трубу до полного отжатия воды от рабочего колеса с некоторым запасом, исключающим захват воды нижними кромками лопастей и обеспечивающим определенную продолжительность ра­боты гидроагрегата без впуска воздуха к рабочему колесу. Уровень отжатия воды от рабочего колеса рекоменду­ется устанавливать:

—для радиально-осевых гидротурбин — на 1 м ниже нижнего обода рабочего колеса;

—для поворотно-лопастных гидротурбин с четырьмя лопастями — на 1 м ниже, а с восемью лопастями — на 2,5 м ниже выходных кромок лопастей при полном их раз­вороте.

После отжатия воды генератор загружается реактив­ной нагрузкой. Давление сжатого воздуха, используемого для отжатия воды от рабочих колес гидротурбин, при пе­реводе гидроагрегата в режим синхронного компенсатора составляет 7 — 8 кгс/см² для систем низкого давления или 36 — 40 кгс/см² для систем высокого давления.

Время отжатия воды от рабочего колеса при правильно запроектированной и налаженной пневматической систе­ме и нормальных протечках воды через закрытый направ­ляющий аппарат не должно превышать 1 мин от момента подачи импульса на перевод гидроагрегата в режим синх­ронного компенсатора.

Последовательность перевода капсульного гидроагре­гата в режим синхронного компенсатора аналогична опи­санной выше с той лишь разницей, что воздух в камеру рабочего колеса не подается, а лопасти свертываются на предельно возможный угол. Перевод гидроагрегатов с ковшовыми гидротурбинами в режим синхронного компен­сатора производится после разгрузки по активной мощ­ности закрытием игл направляющих сопл. Отжатие воды при этом не требуется, так как ковшовые гидротурбины располагаются выше уровня нижнего бьефа.

Перевод гидроагрегатов в режим синхронного компен­сатора осуществляется дистанционно или автоматически. Операции по поддержанию давления воздуха в зоне рабо­чего колеса, обеспечивающего необходимый уровень воды в отсасывающей трубе при работе гидроагрегата в режиме синхронного компенсатора, выполняется автоматически.

Перевод гидроагрегата из режима синхронного ком­пенсатора в генераторный также производится либо дис­танционно с главного пульта управления, либо автомати­чески — при аварийном понижении частоты в энергосис­теме и работе схемы частотного пуска гидроагрегатов. Не­обходимость полной готовности гидроагрегата к переводу из режима синхронного компенсатора в генераторный дик­туется требованиями быстрого ввода резерва мощности при аварийных ситуациях в энергосистеме, сопровождающихся понижением частоты. Этим требованиям наилучшим обра­зом удовлетворяет такой процесс набора нагрузки гидроаг­регатом, переводимым из режима синхронного компенсато­ра в генераторный, при котором время полного набора на­грузки определяется лишь скоростью открытия направля­ющего аппарата и может доходить до 15 — 20 с.

Система по переводу гидроагрегатов в режим синхрон­ного компенсатора должна работать с оптимальными па­раметрами воздушной системы.