Трансформатор и разнос генератора

[Jackson]

Доброе время!

Есть интересная (для меня) ситуация, которой пока не можем найти объяснение. Может кто-то может знать физику процессов?

Имеется электростанция с такой схемой:

Генератор трансформатор разнос.png

Всё просто. Агрегат CAT, двигатель соответственно CAT с генератором Leroy. Он поставляется как с повышающим трансформатором, так и без него. Соответственно в составе энергокомплекса есть агрегаты с родным трансформатором (производителя не знаю пока, но что-то именитое европейское), а для тех машин что пришли без транса, были закуплены трансы Чугуниевского завода (может быть неточно) такой же мощности.

Схемы соединения обмоток Чугуниевских трансформаторов на самом деле неизвестны (на схеме показано для галочки). Но стоящий на агрегате контроллер этот повышающий транс учитывает в том числе и по углу поворота фазы (для синхронизации выключателем "2") и эта угловая компенсация одинакова для тех и других трансов, настройка та же, синхронизация работает.

Исходное состояние. Все выключатели включены, агрегат работает на ~85% нагрузки.

1. Из исходного состояния отключаем выключатель "1". Хоть машине от этого и плохо и вредно, но она остаётся в работе без алармов. Несмотря на риск схлопотать детонацию (газопоршневой двигатель), её не происходит и частота не прыгает.

2. Из того же исходного состояния отключаем выключатель "2". Вот тут интересно. Агрегат, что работает с импортным трансформатором, также кряхтит но остаётся работающим без алармов. А вот агрегат, работающий на Чугуниевский трансформатор, встаёт по разносу (номинал 1500 об/мин, уставка 1800 об/мин). Не по детонации, а именно по разносу.

Больше никакой нагрузки от генератора до шин РУ нет. Нагрузка обычная (косинус примерно 0,8i). Вот и думаем, где спрятан источник активной мощности, что подкручивает в этот момент генератор и заставляет его улетать в разнос. Защита от обратной мощности есть, но она не успевает срабатывать. Защита от детонации естественно тоже есть и она хорошая (CAT по мелочам не разменивается на такие вещи) и она тоже не срабатывает. И главное: какова физика процесса? Пусть переходные процессы в трансформаторе, но это в итоге реактивный ток, он не должен подкрутить машину.

Такая вот задачка (голову поломать)

[+] версии

родились уже самые невероятные, вплоть до того что Чугуниевский трансформатор настолько Чугуниевский, что та энергия (в т.ч. активная), которая через него текла в момент отключения, не может прекратиться мгновенно и продолжает течь, но поскольку цепь по высокой стороне разорвана, то этот поток энергии по инерции заворачивается обратно в низкую сторону и получается что генератор раскручивает сам себя.

Я конечно запросил сообщить массу импортного и Чугуниевского трансформатора - чтобы сравнить их по количеству железа и меди. Но вряд ли же железо транса запасёт в виде намагничивания такое количество энергии, которую выдаст как активную.

[alex45]

Физика простая: при отключении выключателя 2 происходит резкий сброс нагрузки и двигатель разгоняться.
Предположу, что там, где установлены родные трансформаторы, в автоматику заведён сигнал о состоянии выключателя 2. Если автоматика видит, что выключатель 2 отключен, то резко уменьшается подача топлива.
По крайне мере на больших электростанциях с паровыми или газовыми турбинами всё именно так и работает.

[Jackson]

Физика простая: при отключении выключателя 2 происходит резкий сброс нагрузки и двигатель разгоняться.

А при отключении первого нагрузка снимается менее резко?

Предположу, что там, где установлены родные трансформаторы, в автоматику заведён сигнал о состоянии выключателя 2

1. Заведено положение обоих, но не в локальную автоматику.
2. Локальной автоматике совершенно пофиг нет никакого дела до состояния выключателей, она держит обороты по статической характеристике и даже про нагрузку ничего не знает (не мерит её, данные ниоткуда не берёт), не то что про выключатели. Регуляторы на машине своей жизнью живут и не в курсе, что там происходит дальше коленвала и клемм генератора.

[Никита]

На генераторе должна быть продольная ДЗ, да и, судя по схеме, ТТ на выключателе тоже стоят со стороны генератора. Осциллограммы с РЗА, возможно, упростят загадку...

[Jackson]

На генераторе должна быть продольная ДЗ, да и, судя по схеме, ТТ на выключателе тоже стоят со стороны генератора. Осциллограммы с РЗА, возможно, упростят загадку...

Если б это всё было - было бы всё видно сразу. Как максимум, токи померим, может быть. У РЗА свои ТТ в ячейке, они выше транса - там без толку смотреть.

Я б не спрашивал, будь все измерения на руках.

[Никита]

. У РЗА свои ТТ в ячейке, они выше транса - там без толку смотреть

А я бы таки посмотрел. Раз уж на низком ничего не увидеть. Хотя бы из любопытства. А раз уж защита по механике отрабатывает раньше электрической по направлению тока, то может что и по высокой стороне проявится.

[Roman_33]

Регуляторы на машине своей жизнью живут и не в курсе, что там происходит дальше коленвала и клемм генератора.

Так может в них и дело? Либо в настройках либо в исправности? (Я когда то в прошлой жизни на тепловозе работал, все тепловозы вроде одной серии, а едут и тянут по разному).

[Looker]

А при отключении первого нагрузка снимается менее резко?

Наверно как в "Золотом теленке": "...электрический ток медленно пошел по проводам." Только наоборот.
Какое время между отключением 1-го и 2-го?

[Jackson]

Так может в них и дело? Либо в настройках либо в исправности?

Но ведь работают же во всех остальных случаях. Они цифровые - либо работают либо нет. Вопрос даже не в регуляторах. Их можно поднастроить, но надо хоть понимать на что они реагируют, если в них дело. Регулятор оборотов реагирует на топливо и на момент на валу. Откуда взяться моменту в таком случае? Этого никто и не понимает. А топливо одно и то же - газ. Неужто электромагнитное поле от переходных процессов резко повышает теплотворную способность газа? Или открывает газовые форсунки.

Какое время между отключением 1-го и 2-го?

Бесконечность. :) Отключается только какой-то один.

[+] только сейчас был разговор по техподдержке

- Алло, у меня Ваш мегаомметр показывает сопротивление изоляции больше бесконечности.
- Поздравляю Вас, Ваша кабельная сеть находится в абсолютном вакууме.

Отправлено спустя 13 минут 6 секунд:
У нас был малопонятный случай, когда два генератора одной мощности по отдельности работали отлично, а вместе тоже работали, но со страшной силой грелся проводник нейтрали, вплоть до расплавления. Но там всё просто оказалось: у генераторов разное количество полюсов на фазу, нейтраль греют токи высших гармоник, получающихся из-за этого.

Теперь тут физику ищем.

[Roman_33]

Из за контратока Чугуевского трансформатора при резком сбросе нагрузки, нагрузка на генератор еще больше увеличивается, регуляторы "поддают газу" дизелю и тут нагрузка (контраток) прекращается,а команда уже дана. Может как то так?

[Looker]

Теперь тут физику ищем.

Закину эту тему тестю, он сейчас в ВУЗе электрические машины дает.

[Jackson]

Из за контратока Чугуевского трансформатора при резком сбросе нагрузки, нагрузка на генератор еще больше увеличивается, регуляторы "поддают газу" дизелю и тут нагрузка (контраток) прекращается,а команда уже дана. Может как то так?

Не знаю.
1. Откуда берётся то что Вы называете "контраток". Где его источник? За счёт какой энергии? Ток этот должен быть активным.
2. Даже если и так, то регуляторы физически не успеют так поддать, потому что машина газовая, управление инерционное априори потому что газ сжимаем в отличие от жидкого топлива: даже когда регулятор даёт команду "клапан, откройся!", то до цилиндров эта газовая смесь доходит не сразу, а после того как пройдёт через весь кусок впускного коллектора от клапана до впуска. Это вам не ТНВД - это газ.
3. Регулятор не измеряет электрическую нагрузку никаким способом. Регулятор видит только момент на валу.

У меня вот другая версия родилась. По причине п.2 выше, газовая машина инерционна и не может быстро реагировать на нагрузку. Ровно поэтому тот же CAT в мануалах пишет, что разовый сброс/наброс нагрузки допускается только на 20% номинала. То, что здесь происходит сброс аж с 85% до 0 - это прокатывает только за счет качественного топлива и того что заказчик держит всё в полном порядке, и то это удивляет.
Соответственно с импортного трансформатора нагрузка слетает почему-то не скачком, а какой-то переходный процесс имеет место, и машина успевает на него среагировать. А с Чугуниевского транса нагрузка слетает сразу вся в момент, и машина тупо не успевает уменьшить газ и происходит описанное в п.2.
Но это только версия.

Закину эту тему тестю, он сейчас в ВУЗе электрические машины дает.

Спасибо!

[Looker]

По причине п.2 выше, газовая машина инерционна и не может быстро реагировать на нагрузку.

А, как аварийная остановка - неужели в разнос. На Jenbacher не наблюдал такого, работа на газе дегазации шахты: менее 25% метана - аварийный стоп. К моему сожалению, доступа к внедренным объектам нет, иначе бы полугодовые тренды были бы в наличии.

[Roman_33]

Даже если и так, то регуляторы физически не успеют так поддать, потому что машина газовая, управление инерционное априори потому что газ сжимаем в отличие от жидкого топлива: даже когда регулятор даёт команду "клапан, откройся!", то до цилиндров эта газовая смесь доходит не сразу, а после того как пройдёт через весь кусок впускного коллектора от клапана до впуска. Это вам не ТНВД - это газ.
3. Регулятор не измеряет электрическую нагрузку никаким способом. Регулятор видит только момент на валу.

То ,что регулятор дизеля видит только момент на валу я прекрасно знаю. Я описал, что при разрыве цепи происходит мгновенный бросок нагрузки за счет самоиндукции , а когда газ дошел,её уже нет. В импортном трансе железо точно рассчитано и подобрано чтобы максимально снизить подобные эффекты, а в Чугуевском на глазок. В общем ваша версия только наоборот.

[Jackson]

Я описал, что при разрыве цепи происходит мгновенный бросок нагрузки за счет самоиндукции

И эта нагрузка активная?
Пусть так. Но до отключения нагрузка была 85%. После отключения этих 85% нет, но есть то что Вы говорите нагрузка, вызванная самоиндукцией (скорее размагничиванием транса). И эта нагрузка превышает 85%? И она активная?

[Никита]

И эта нагрузка активная?

Да нет там активной нагрузки, неоткуда ей взяться. Она от реактивной тем и отличается, что передача ее обратно в генератор требует снижения энтропии). А момент может быть только от инерции...
Более вероятным выглядит вариант, при котором момент на валу меняется сильнее и не успевает РЧВ или сам агрегат.
Эти 85% одинаковы для всех агрегатов? И включают в себя потери в трансах? А что будет если такую же операцию провести на 50% и на 98% загрузки?
Генераторы одинаковой конструкции и возбуждаются тоже одинаково? Вот в эту сторону, кстати, тоже можно подумать. Различные магнитные характеристики трансов должны, при прочих равных, вести к разной величине потока возбуждения генератора. А это опять же, разные моменты на валу..
В общем, чудес не бывает и активной мощности взяться неоткуда [если найдешь, как получить энергию - не пиши на форум], остается инерция и магнитные поля.
В порядке бреда и рассмотрения активной нагрузки, можно рассмотреть гипотезу о вводе дуги в цепь при отключении (наброс нагрузки на генератор) и, соответственно, сброс при ее погасании. Но тогда, во первых, необъяснима разница на трансах, а во-вторых, агрегат по динамике должен иметь малое демпфирование и большое запаздывание.

[+] Ну а вообще, в порядке оффтопа:

- Доктор, я когда вот так вот делаю, у меня вот тут болит, что Вы мне порекомендуете?
- Не делайте так.

[Roman_33]

И эта нагрузка активная?
Пусть так. Но до отключения нагрузка была 85%. После отключения этих 85% нет, но есть то что Вы говорите нагрузка, вызванная самоиндукцией (скорее размагничиванием транса). И эта нагрузка превышает 85%? И она активная?

Послушайте,вы просили версий,их есть у меня. Я же не утверждаю,что это истина в последней инстанции. Просто в прошлой жизни работал на тепловозах с электропередачей (дизель крутит генератор, тот соответственно питает тяговые двигатели) там тоже порой всякие "чудеса" приключались, вот пытаюсь вспомнить.

[Jackson]

Да нет там активной нагрузки, неоткуда ей взяться.

Значит и момента на валу быть не может.
Я о том же.

Отправлено спустя 2 минуты 29 секунд:

Послушайте,вы просили версий,их есть у меня.

Кхм. Я просто вопросы задал. :) Почему у нас люди часто вопрос понимают не вопросом а чем-то ещё? Не понимаю....

[Roman_33]

Кхм. Я просто вопросы задал. :) Почему у нас люди часто вопрос понимают не вопросом а чем-то ещё? Не понимаю....

Да что ж вы такой серьезный то? Это всего лишь шутка. У меня к вам другой вопрос, почему вы все время спрашиваете про активную нагрузку? Здесь ее априори быть не может. Возможно, из за "особенностей конструкции" Чугуевского транса происходит бросок реактивной? А генератору то какая разница на что тратить мощность, на дроссель или лампочку? Ну или все таки смотреть в сторону РЧО дизеля. Или вы придерживаетесь версии, что "что то" заставляет работать генератор как двигатель и раскручивать дизель?

[Jackson]

почему вы все время спрашиваете про активную нагрузку

Потому что другая момент на валу создать не может. А обороты и частота - это момент на валу и реакция на него РЧВ. Всё просто.

[Roman_33]

А если повесить клещи с фиксацией максимальных значений на шину генератора и посмотреть что покажут? Думаю в реальном времени вряд ли отследить получиться.

[alex45]

А обороты и частота - это момент на валу

Думаю, не туда копаете. Если генератор перейдёт в режим двигателя и будет потреблять активную мощность, то его частота вращения никогда не превысить его номинальную частоту вращения. Физика тут будет примерно такая-же, как в асинхронном двигателе. Т.е. приводной двигатель никогда не уйдёт в разнос.

[Jackson]

Думаю, не туда копаете. Если генератор перейдёт в режим двигателя и будет потреблять активную мощность, то его частота вращения никогда не превысить его номинальную частоту вращения.

Думаю, ошибаетесь и сильно. Всё зависит от энергосистемы. В параллель с сетью - не превысит, а в автономных системах - запросто.
От этого в разнос движок не уйдет пока он в параллель. А он и не уходит в моем случае пока он на шинах. Но регулятор на сие реагирует. И это совсем не мой случай, потому что машина улетает вверх с отключенным автоматом.

[Jackson]

От этого в разнос движок не уйдет пока он в параллель.

Точнее не совсем так.
Синхронную машину удерживает сеть, к которой она подключена, а поскольку в сети всегда 50 Гц, то и обороты будут всегда номинальные. А в автономных системах сети нет и частота на шинах определяется всеми работающими источниками. Одна машина проваливается - частота будет какая-то средняя между всеми. А если машина всего одна - то она эту частоту и задаёт и с ней возможно всё что угодно, но на одиночной машине обратная мощность невозможна (нет другого источника этой мощности). Тем более она невозможна с отключенным автоматом - даже если и есть источник, то мощность до генератора не дойдёт по разомкнутой цепи.

При параллельной работе с жесткой сетью частота хоть и 50 Гц, а мощность может гулять и регулятор на это реагирует, так что если отключаем автомат под нагрузкой - задание регулятора не изменяется мгновенно и машина "подскакивает" если была под нагрузкой в момент отключения и "проваливается" если при отключении мощность была обратная, а дальше регулятор её снова приведёт к номиналу (если не отключен при отключенном автомате).

Теперь возвращаясь к моему случаю. То что машина "подскакивает" - это нормально при её отключении под нагрузкой, тем более что машина газовая и нагрузка для отключения явно слишком велика (85-90%). И то что она "подскакивает" до уставки по разносу - тоже нормально. Честно говоря, я ожидал что машина так будет себя вести при любом трансформаторе и вообще конфигурации. Но это оказалось не так, оказалось что один трансформатор "сглаживает" бросок нагрузки, а другой нет. Вот и хотелось бы понять причину.

Тут упомянули про самоиндукцию (я не понимаю как это сюда пристегнуть) и переходные процессы размагничивания железа трансформатора (это я упомянул), от сюда в дискуссии и родилась дополнительная мощность. Однако эта мощность реактивная - именно она уходит на намагничивание железа, а активная мощность в этом случае - это только нагрузка и незначительные потери, которые постоянны. А реактивная мощность не создаёт момент на валу и следовательно регулятор оборотов на неё не реагирует.

Может быть, конечно, на машину воздействует ещё и возбудитель, который висит на том же валу и питает обмотку возбуждения под управлением регулятора напряжения (не оборотов). При сбросе нагрузки (в т.ч. и реактивной) напряжение растёт, АРН снижает возбуждение, тем самым снижает и момент на валу, отчего обороты дополнительно подпрыгивают (помимо скачка из-за сброса активной нагрузки). Но мощность возбудителя ничтожно мала по сравнению с мощностью самого генератора. Неужели достаточно и её? И каким образом имеет место разница в зависимости от трансформатора в этом скачке - вопрос открытый.

[Dotarev]

Возможно, разница в разрядниках на выходе родного трансформатора и Чугуниевского.