Значительно большее влияние, чем параметры нормального режима на полную и активную мощность генератора оказывает изменение коэффициента мощности. При коэффициенте мощности cos < cosн рабочая точка должна переместиться из точки А на прямую ОР, в точку Р с номинальным током возбуждения. При этом режим ОV, с повышенным током возбуждения в точке V, запрещен из-за сильного размагничивающего действия реакции статора.
Таким образом, на участке АРD в режимах с пониженными коэффициентами мощности машина с нагрузкой, ограниченной током ротора, может выдавать лишь пониженную, по сравнению с номинальной, полную мощность при уменьшенном токе статора.
с повышенными коэффициентами мощности от номинального в точке В до значения cos = 1, что соответствует прямой ОВ, полная мощность ограничена турбиной. Конец вектора ОА перемещается при увеличении соs по прямой АВ или А’В’. Тем не менее, после достижения точки А’ следует перейти в точку В’ по условиям недостаточной устойчивости при cos = 1.
Особенности работы синхронных генераторов с потреблением реактивной мощности.
При работе в емкостном квадранте в режимах с недовозбуждением (влево от прямой ОЕ) активная мощность генератора ограничивается устойчивостью его работы.
Работа в режиме недовозбуждения всё чаще практикуется всовременных энергосистемах
в часы минимума нагрузки из-за избытков реактивной мощности, генерируемых воздушными линиями высокого напряжения с расщепленными проводами, и невозможности кратковременных остановок крупных генераторов. При работе с опережающим током статора такой режим осуществим только при автоматическом регулировании возбуждения. Но и при выполнении этих условий требуется уменьшение активной нагрузки генератора для обеспечения устойчивости в области низких cos – участок диаграммы мощности NK.
В современных крупных турбогенераторах режимы с недовозбуждением ограничиваются дополнительно нагревом крайних пакетов активной стали и конструктивных элементов торцевых зон статора. Этот дополнительный нагрев обусловлен повышенной результирующей индукцией в торцевых зонах, что объясняется слабой магнитной связью обмоток статора и ротора в этих зонах и недостаточной компенсацией потока рассеяния статора потоком ротора – участок диаграммы мощности МК. Магнитная связь обеих обмоток слабее здесь потому, что поля, образуемые лобовыми частями обмоток статора и ротора, вынуждены замыкаться большей частью по воздуху. Поэтому область 5 обозначается как область опасной работы турбогенератора (отрезки KNBO или KNB’O).
В практике эксплуатации для определения допустимых нагрузок в режимах перевозбуждения пользуются, как правило, не диаграммой мощности, а так называемой картой допустимых нагрузок. Эти карты позволяют одновременно оценить влияние на нагрузку температуры охлаждающей среды, напряжения и cos. Карты составляются для каждой машины на основании эксплуатационных испытаний на нагрев.
В машинах со смешанным водородно-водяным охлаждением статора повышение нагрузки при уменьшении температуры охлаждающей среды не допускается, так как температуры газа и воды могут изменяться независимо друг от друга и затруднить контроль нагрузок настолько, что нагрузка генератора из-за неправильной оценки условий охлаждения может быть увеличена до недопустимых значений.
На величину допустимых аварийных перегрузок оказывают влияние постоянные времени нагрева обмоток ротора и статора синхронных машин, особенно с системами непосредственного охлаждения. Эти постоянные малы и составляют для обмоток ротора с непосредственным охлаждением водородом Тср = 1,9 – 2,5 мин, а для обмотокстатора с непосредственным охлаждением водой Тср = 0,5 – 1,0 мин.
