Синхронные генераторы парогазовых установок (ПГУ) большой мощности могут оснащаться системами возбуждения разного типа. Сегодня широкое применение получают ПГУ с генераторами, оснащенными системами самовозбуждения (ССВ). Такой генератор мощностью 496 MB·A был введен в эксплуатацию в 2014 г. на Южноуральской ГРЭС-2. Одной из его особенностей является схема подключения тиристорного преобразователя ССВ – преобразователь получает питание от трансформатора, подключенного к секции 6 кВ цепей собственных нужд электростанции.
Ранее в работе [1] было показано, что выбор подобной схемы подключения, с одной стороны, позволяет снизить капитальные затраты на систему возбуждения за счет меньшей стоимости преобразовательного трансформатора, а с другой – усложняет условия работы системы возбуждения и снижает ее надежность. Эти особенности делают актуальными задачи исследования возможностей и ограничений такой системы возбуждения и синхронного генератора в целом. Одной из задач является анализ работы ССВ при близких коротких замыканиях (КЗ) в энергосистеме.
Парогазовый блок на Южноуральской ГРЭС-2 включает в себя синхронный генератор SGen52000h (Siemens) мощностью 496-505 МВт и повышающий трансформатор ТНЦ-630000/220. Система самовозбуждения тиристорная с преобразовательным трансформатором мощностью 4440 кВ·А и Uk = 6 %. Собственные нужды блока получают питание с двух секций 6 кВ от трансформатора ТРДНС-32000/35. С этих секций непосредственно питаются 13 электродвигателей установленной мощности от 200 до 2500 кВт. Состав двигателей первой секции приведен в табл. 1. Все двигатели подключены к секции кабелями марки АПвВнг(А)-Г8, длины которых не превышают 50 м. Состав двигателей, подключенных ко второй секции, аналогичен, за исключением двигателя № 3, который отсутствует.
Связь блока с энергосистемой осуществляется по 4 линиям 220 кВ. Поэтому анализ остаточных напряжений в цепях генератора проводился при коротких замыканиях на линиях вблизи электростанции и по их концам. Токи КЗ и остаточные напряжения сети рассчитывались в специализированной программе «ТоКо», разработанной на кафедре ЭССиС ЮУрГУ [2].