The Influence of Reactive Power Control on the Turbine Generator Operational Reliability
Abstract
The need to operate turbine generators in the reactive power absorption mode is stemming from a shortage of compensation devices in the grid. The operation of a conventional turbine generator as a reactive power compensator sometimes entails undesirable consequences for it. Recent years have seen a growing number of generator failures related to their prolonged operation at low excitation levels, which is the necessary condition for the generator to absorb reactive power.
The article briefly describes the main factors that determine the relevance of the problem of reactive power control in the Moscow Region power system and the need to shift turbine generators for operation in the reactive power absorption mode. The article also provides information on the influence of operating modes in terms of reactive power control on the technical condition of the power plant main electrical equipment.
The study is aimed at assessing the influence of reactive power control on the reliability of turbine generators. Based on a retrospective analysis of information on the technical condition of turbine generators and information about their damageability, recommendations on the possibility of using turbine generators for operation in reactive power absorption modes are drawn up.
The operation of turbine generators in under-excitation modes eventually entails, regardless of their type and capacity, deterioration of the technical condition of the teeth of stator core end packages. In the absence of proper monitoring, fragments of crumbled sheets of active steel can cut through the stator winding case insulation, and the risk of its breakdown during operation or testing will increase. Under these circumstances, it is not possible to guarantee their reliable long-term operation.
References
2. Аршунин С.А., Голов П.В., Антипова Н.А., Лабунец И.А., Сокур П.В. Применение асинхронизированных турбогенераторов на электростанциях ОАО «Мосэнерго» // Электротехника. 2010. № 2. С. 14—18.
3. Воротницкий В.Э. Энергетическая эффективность и компенсация реактивной мощности в электрических сетях. Проблемы и пути решения // Энергосовет. 2017. № 47. С. 44—53.
4. ГОСТ 533—2000. Машины электрические вращающиеся. Турбогенераторы. Общие технические условия.
5. Отчет ООО «Электросервис-НТЦГ». «Разработка методики выбора оптимальных режимов по реактивной мощности для турбогенераторов с оценкой влияния режимов работы на надежность работы генерирующего оборудования». Этап 1. Анализ отечественного опыта эксплуатации генераторов на электростанциях ЕЭС России, работающих в режимах с потреблением реактивной мощности. М.: Электросервис-НТЦГ, 2020.
6. Эксплуатация турбогенераторов с непосредственным охлаждением. М.: Энергия, 1972.
7. Пикульский В.А. Влияние режимов работы, условий охлаждения и эксплуатационного состояния статора на изменение плотности прессовки в зубцовой зоне крайних пакетов. Электротехника. 1991. № 10. C. 6—9.
8. Пикульский В.А. Влияние термомеханических деформаций в статоре турбогенератора на изменение плотности прессовки в зубцовой зоне крайних пакетов // Электротехника. 1991. № 5. С. 17—21.
9. Глебов И.А., Данилевич Я.Б. Диагностика турбогенераторов. Л.: Наука, 1989.
10. Бураков А.М., Геллер Р.Л., Синаюк С.Л., Цветков В.А. Электромагнитные силы в торцевой зоне при распушении крайних пакетов статора генератора // Электротехника. 1982. № 12. С. 12—14.
11. Lenev S., Vivchar A., Okhlopkov A., Bitney V. Impact of Operation Mode in Terms of Reactive Power Regulations on Technical Condition and Reliability of Generating Equipment Operation // Proc. 4th Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Eng. Moscow, 2022. Pp. 1—5.
12. РД 34.45.501—88. Типовая инструкция по эксплуатации генераторов на электростанциях.
13. СТО 70238424.29.160.20.010—2009. Турбогенераторы серии Т3Ф. Групповые технические условия на капитальный ремонт. Нормы и требования.
14. Сборник распорядительных материалов по эксплуатации энергосистем. Электротехническая часть. Ч. 1. М.: ОРГРЭС, 2022.
---
Для цитирования: Битней В.Д., Смотров Н.Н., Охлопков А.В. Оценка влияния регулирования реактивной мощности на надежность турбогенераторов // Вестник МЭИ. 2023. № 2. С. 45—54. DOI: 10.24160/1993-6982-2023-2-45-54
---
Работа выполнена в рамках проекта «Разработка методики выбора оптимальных режимов по реактивной мощности для генерирующих установок ГТУ и ПГУ с помощью цифрового расчетного аппарата» при поддержке гранта НИУ «МЭИ»на реализацию программ научных исследований «Приоритет 2030: Технологии будущего» в 2022 — 2024 гг.
#
1. Spravochnik po Proektirovaniyu Elektricheskikh Setey. M.: Izd-vo NTS ENAS, 2012. (in Russian).
2. Arshunin S.A., Golov P.V., Antipova N.A., Labunets I.A., Sokur P.V. Primenenie Asinkhronizirovannykh Turbogeneratorov na Elektrostantsiyakh OAO «Mosenergo». Elektrotekhnika. 2010;2:14—18. (in Russian).
3. Vorotnitskiy V.E. Energeticheskaya Effektivnost' i Kompensatsiya Reaktivnoy Moshchnosti v Elektricheskikh Setyakh. Problemy i Puti Resheniya. Energosovet. 2017;47:44—53. (in Russian).
4. GOST 533—2000. Mashiny Elektricheskie Vrashchayushchiesya. Turbogeneratory. Obshchie Tekhnicheskie Usloviya. (in Russian).
5. Otchet OOO «Elektroservis-NTTSG». «Razrabotka Metodiki Vybora Optimal'nykh Rezhimov po Reaktivnoy Moshchnosti dlya Turbogeneratorov s Otsenkoy Vliyaniya Rezhimov Raboty na Nadezhnost' Raboty Generiruyushchego Oborudovaniya». Etap 1. Analiz Otechestvennogo Opyta Ekspluatatsii Generatorov na Elektrostantsiyakh EES Rossii, Rabotayushchikh v Rezhimakh s Potrebleniem Reaktivnoy Moshchnosti. M.: Elektroservis-NTTSG, 2020. (in Russian).
6. Ekspluatatsiya Turbogeneratorov s Neposredstvennym Okhlazhdeniem. M.: Energiya, 1972. (in Russian).
7. Pikul'skiy V.A. Vliyanie Rezhimov Raboty, Usloviy Okhlazhdeniya i Ekspluatatsionnogo Sostoyaniya Statora na Izmenenie Plotnosti Pressovki v Zubtsovoy Zone Kraynikh Paketov. Elektrotekhnika. 1991;10:6–9. (in Russian).
8. Pikul'skiy V.A. Vliyanie Termomekhanicheskikh Deformatsiy v Statore Turbogeneratora na Izmenenie Plotnosti Pressovki v Zubtsovoy Zone Kraynikh Paketov. Elektrotekhnika. 1991;5:17—21. (in Russian).
9. Glebov I.A., Danilevich Ya.B. Diagnostika Turbogeneratorov. L.: Nauka, 1989. (in Russian).
10. Burakov A.M., Geller R.L., Sinayuk S.L., Tsvetkov V.A. Elektromagnitnye Sily v Tortsevoy Zone pri Raspushenii Kraynikh Paketov Statora Generatora. Elektrotekhnika. 1982;12:12—14. (in Russian).
11. Lenev S., Vivchar A., Okhlopkov A., Bitney V. Impact of Operation Mode in Terms of Reactive Power Regulations on Technical Condition and Reliability of Generating Equipment Operation. Proc. 4th Intern. Youth Conf. Radio Electronics, Electrical and Power Eng. Moscow, 2022:1—5.
12. RD 34.45.501—88. Tipovaya Instruktsiya po Ekspluatatsii Generatorov na Elektrostantsiyakh. (in Russian).
13. STO 70238424.29.160.20.010—2009. Turbogeneratory Serii T3F. Gruppovye Тekhnicheskie Usloviya na Kapital'nyy Remont. Normy i Trebovaniya. (in Russian).
14. Sbornik Rasporyaditel'nykh Materialov po Ekspluatatsii Energosistem. Elektrotekhnicheskaya Chast'. Ch. 1. M.: ORGRES, 2022. (in Russian).
---
For citation: Bitney V.D., Smotrov N.N., Okhlopkov A.V. The Influence of Reactive Power Control on the Turbine Generator Operational Reliability. Bulletin of MPEI. 2023;2:45—54. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2023-2-45-54
---
The work was carried out within the framework of the project «Development of a methodology for selecting optimal reactive power modes for GTU and CCGT generating units using a digital calculation apparatus» with the support of a grant from the MPEI for the implementation of research programs «Priority 2030: Technologies of the Future» in 2022 — 2024.
