В настоящее время в стране находятся в эксплуатации большое количество турбогенераторов мощностью 60, 100, 120, 220, 300 и 500 МВт, с высокочастотными (ВЧ) системами возбуждения на базе панелей автоматического регулирования типа РВА-65, ЭПА-120, ЭПА-325В, ЭПА-305, ЭПА-500, выполненных на магнитных усилителях. Сейчас эти панели не соответствуют требованиям ГОСТ 21558-2000. Наиболее эффективным решением является – модернизация. Модернизация ВЧ-систем возбуждения применима ко всем турбогенераторам мощностью от 60 до 500 МВт.

АРВ-РЭМ700 производства ООО «НПП «Русэлпром-Электромаш» имеет сертификаты соответствия требованиям стандарта и может быть установлен на любой тип систем возбуждения синхронных генераторов любой мощности.

Электростанции, на которых до 2012 года были установлены системы возбуждения с АРВ, не прошедшими сертификацию, оказались в ситуации, когда на системах возбуждения их генераторов работали АРВ, не разрешённые для установки на генераторы ЕЭС. В ряде случаев неправильная работа алгоритмов несертифицированных АРВ приводила к нештатной работе системы возбуждения, аварийным отключениям оборудования и системным авариям в энергосистеме. Для предотвращения дальнейших аварий и отказов АО «СО ЕЭС» обязал все электростанции, оказавшиеся в такой ситуации, заменить регуляторы на сертифицированные, даже несмотря на небольшой на тот момент времени срок эксплуатации систем возбуждения. Генерирующие компании были вынуждены выполнить полную замену относительно новых систем возбуждения, не проработавших и 10 лет, при их среднем сроке службы 20-25 лет, что требовало существенных материальных вложений и стало внезапной статьёй убытков для электростанций.

Специалистами ООО «НПП «Русэлпром-Электромаш» был предложен способ решения данной проблемы, требующий существенно меньших финансовых затрат. Идея заключалась в том, что можно осуществить не полную замену системы возбуждения, а лишь немного доработать её силовую часть и модернизировать управляющую часть с АРВ. Система возбуждения практически любого современного производителя состоит из нескольких шкафов. Как правило, один шкаф является управляющим, в нём находится АРВ и элементы управления. В нескольких оставшихся силовых шкафах, количество которых для средних и крупных систем обычно варьируется от 3 до 15, сосредоточены тиристорные преобразователи, система охлаждения, медная ошиновка, коммутационные аппараты, которые являются наиболее дорогостоящими при производстве системы возбуждения, поэтому использование уже имеющейся силовой части позволяет существенно сэкономить. Для осуществления наиболее быстрой модернизации было принято решение изготовить шкаф управления с сертифицированным АРВ, который будет установлен на место старого шкафа управления модернизируемых систем. Шкаф управления должен быть выполнен в тех же габаритах и иметь то же геометрическое расположение клеммных рядов и разъёмов для подключения внешних связей, что и старый для того, чтобы была возможность установить его на прежнее место и подключить уже имеющимися кабельными перемычками. Выполнение данных требований к габаритам и размещению оборудования снижают время на такелажные, слесарные и монтажные работы, что позволяет провести доработку силовой части, демонтаж старого и установку нового шкафа в течение одного-двух дней. Благодаря широким возможностям испытательного стенда и электродинамической модели ООО «НПП «Русэлпром-Электромаш» все основные испытания, проверки алгоритмов управления и взаимодействия системы с автоматикой станции проводятся на заводе-изготовителе, что снижает время проведения пусконаладочных работ на объекте до 5-10 дней. В результате, полное время модернизации на объекте и ввод системы возбуждения в эксплуатацию составляет 7-12 дней.

Работы по модернизации системы возбуждения с установкой сертифицированного АРВ проведены на турбогенераторах ТГ-5,6,7,8 второй очереди Кольской АЭС, гидрогенераторах ГА-5,6,9,10,13,14,21 Саратовской ГЭС, турбогенераторах ТГ-5,6 блока №3 Белоярской АЭС. В 2020 году планируется модернизация системы возбуждения турбогенератора ТГ-4 блока №3 Белоярской АЭС. Первые работы по модернизации были выполнены в феврале 2017 года. За время эксплуатации модернизированных систем не было зафиксировано ни одной аварии или нештатного отключения.

Также одним из примеров модернизации является Пензенская ТЭЦ. На ней была введена в эксплуатацию модернизированная высокочастотная система КОСУР 501-1700-280-2,0 УХЛ4 турбогенератора ТВФ-120. Оборудование было разработано и поставлено научно-производственным предприятием «РУСЭЛПРОМ-Электромаш».

Технические данные системы:

• номинальный ток возбуждения: 1700 А;
• номинальное напряжение возбуждения: 280В;
• кратность форсировки по току и напряжению – 2.

В комплект поставки входили:

• преобразовательный трансформатор (ТПС 1 и ТПС 2) – 2шт;
• шкаф управления ШУ501 – 1шт;
• шкаф диодного выпрямителя с частотой 50Гц – ШДВ 50 – 1шт;
• шкаф диодного выпрямителя с частотой 500Гц – ШДВ 500 – 1шт.

Системы возбуждения после модернизации обеспечила следующие режимы работы:

• Начальное возбуждение осуществляется от сети собственных нужд 380В станции;
• Холостой ход;
• Включение в сеть методом точной (автоматической или ручной) синхронизации;
• Работу в объединенной или автономной энергосистемах с нагрузками от холостого хода до номинальной, а также с перегрузками, соответствующими ГОСТ 52776-2007 и ГОСТ 533;
• Останов агрегата в нормальных и аварийных режимах;
• Форсировку возбуждения с заданной кратностью и настраиваемой уставкой реле форсировки и развозбуждение при нарушениях в энергосистеме, вызывающих соответственно снижение или увеличение напряжение на шинах станции или генератора по отношению к заданной статической характеристике;
• Развозбуждение и гашение поля при нормальной остановке генератора переводом тиристорного преобразователя в цепи возбуждения в инверторный режим;
• Гашение поля в аварийных режимах при действии защит переводом преобразователя в инверторный режим и отключением автомата гашения поля;
• Поддержание напряжения статора генератора по пропорционально интегродифференцирующему закону с системной стабилизацией по отклонению частоты, ее производной и производной тока ротора генератора;
• Поддержание напряжения на выходах генератора в соответствии с заданной уставкой с точностью 1% относительно заданной статической характеристики. При этом величина статизма регулирования может устанавливаться персоналом в диапазоне от 0 до 20%;
• Программное возбуждение до 95 ± 5% номинального напряжения генератора и программное развозбуждение при плановом останове;
• Разгрузку генератора по реактивной мощности с точностью ± 5% от номинального значения при останове;
• Местное и дистанционное изменение уставки регулятора со скоростью 0,5% в секунду в диапазоне от 80 до 110% номинального напряжения генератора;
• Ограничение перегрузки ротора по времязависимой характеристике в соответствии с данными генератора;
• Ограничение минимального тока возбуждения в зависимости от активного тока генератора;
• Независимость напряжения на вывода генератора от частоты в диапазоне от 50 до 45 Гц при работе на холостом ходу либо снижение уставки напряжения на 1% при уменьшении частоты на 1% в том же диапазоне частот.