Вопрос 23

Паралельна робота синхронних генераторів. Умови синхронізації та наслідки їх порушення.

Условия синхронизации

Подготовка СГ к включению на параллельную работу и сам процесс включения называются синхронизацией.

Перед включением СГ на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия синхронизации:

1. Равенство напряжения сети и ЭДС подключаемого генератора, т.е. |U_c|=|E_г|;

2. Равенство частоты сети и подключаемого генератора f_с=f_г;

3. Совпадение по фазе одноименных векторов фазных напряжений обоих генераторов, или угол сдвига по фазе указанных векторов должен быть равен 0, φ=0º;

4. Одинаковый порядок чередования фаз трехфазных генераторов, т.е. А_с-В_с-С_с и А_г-В_г-С_г.

Если все условия синхронизации выполнены, то включение генераторов на шины ГРЩ будет безударным, а сам генератор после включения останется работать в режиме холостого хода.

Последствия нарушения условий синхронизации

С целью упрощения объяснения будем считать, что:

• СЭС состоит из двух однофазных генераторов G1 и G2;

• генератор G1 находится в режиме нагрузки с напряжением U_c;

• генератор G2 не включен на параллельную работу и находится в режиме холостого хода и имеет ЭДС Е_г;

• активная нагрузка генератора G1 невелика.

Нарушение первого условия синхронизации |Uс ||Ег|

Рисунок 23.1 – Схема замещения СЭЭС (а) и векторные диаграммы при |U_с|>|Е_г| (б), при |U_с|<|Е_г| (в)

При включении генератора G2 на параллельную работу в момент включения автомата QF образуется замкнутый контур (см. рис. 22.1), в котором действуют два источника ЭДС, причем векторы и направлены встречно.

Если |U_с|>|Е_г|, то в контуре возникает результирующая ЭДС , совпадающая по фазе с большим из векторов. Эта ЭДС вызывает в контуре уравнительный ток , где х_с, х_г – индуктивные сопротивления обмоток статоров генераторов G1 и G2. Активным сопротивлением этих обмоток можно пренебречь ввиду их малости.

Этот уравнительный ток по отношению к ЭДС Е является индуктивным и отстает от нее на 90. Одновременно вектор отстает по фазе от вектора напряжения на 90 и опережает на тот же угол вектор . Поэтому является индуктивным для генератора с большим напряжением и емкостным для генератора с меньшей ЭДС. Этот ток размагничивает генератор G1 и подмагничивает генератор G2. В итоге действие уравнительного тока приведет к выравниванию напряжений обоих генераторов.

При |U_с|<|Е_г| уравнительный ток будет подмагничивать генератор G1 и размагничивать генератор G2.

Таким образом., если |U_с||Е_г|, то при включении автомата QF возникает уравнительный ток, который носит реактивный характер, подмагничивая генератор с меньшей ЭДС и размагничивая генератор с большей ЭДС. В результате напряжения на обоих генераторах выравниваются, однако, реактивный уравнительный ток дополнительно нагружает обмотки статора. Т.к. уравнительный ток является индуктивным, то включение будет безударным, без механических толчков на валу генератора.

Нарушение второго условия синхронизации fсfг

Если в момент включения на параллельную работу другие два условия выполняются, то само включение будет безударным, однако, вслед за этим возникнет переходный процесс, характер которого определяется частотой скольжения f_s=f_c-f_г.

Так как роторы генераторов вращаются с разными скоростями, то угол сдвига векторов фазных напряжений будет меняться от 0 до 180 и в контуре будет действовать результирующая ЭДС биения , которая будет изменяться от 0 до 2U (где U – амплитудное значение фазного напряжения). Под действием этой ЭДС возникнет ток биения, который по отношению к и будет иметь активную составляющую. Вал приводного двигателя будет испытывать механические толчки, которые могут привести к тому, что не только подключаемый генератор не войдет в синхронизм, но и подключенные могут выпасть из синхронизма.

Таким образом, если f_сf_г, то при соблюдении всех остальных условий включение будет безударным, но затем возникнет переходный процесс, сопровождающийся токами биений и механическими ударами по валу двигателя.

Если разность частот невелика, то после нескольких качаний генератор втянется в синхронизм.

Если разность частот составляет несколько герц, то в результате больших токов биений будут возникать большие динамические усилия (удары) и генератор не втянется в синхронизм, а работающие генераторы могут выпасть из синхронизма.