11.1. Распределение реактивных нагрузок.

Наиболее распространенными системами возбуждения в настоящее время являются системы компаундирования. Наличие в этих системах положительной обратной связи по току определенным образом сказывается на распределении реактивных нагрузок между параллельно работающими генераторами. Упрощенно это можно представить следующим образом, пусть под действием некоторых случайных факторов ЭДС одного из параллельно работающих генераторов увеличилась, под действием возникшей разницы ЭДС появится уравнительный ток. Характер этого тока для разных генераторов будет разным: для первого – индуктивным, для второго  емкостным. При независимом возбуждении генераторов это приводит к снижению ЭДС первого из-за размагничивающего действия реакции якоря и повышению ЭДС у второго из-за подмагничивающего действия реакции. Процесс остановится при некотором значении уравнительного тока и одинаковых ЭДС, общее напряжение на шинах несколько повысится. В системах с компаундированием наблюдается иная картина. У первого генератора система возбуждения будет увеличивать ток возбуждения, а у второго – уменьшать, т.е. действовать согласно с направлением действия возмущения. Поэтому системы компаундирования обусловливают неравномерное распределение реактивных нагрузок между параллельно работающими генераторами и требуют специальных мер по их распределению.

Распределение реактивных нагрузок между параллельно работающими генераторами может быть осуществлено двумя способами: введением статизма внешних характеристик по реактивному току генератора или путем уравнительных соединений между специальными устройствами, обеспечивающими распределение реактивных нагрузок без изменения точности поддержания напряжения.

Реализация указанных способов распределения реактивных нагрузок может быть осуществлена с помощью специальных блоков (рис. 11.2).

В первом случае (рис. 11.2, а) статизм по реактивному току достигается за счет введения дополнительного сигнала, который суммируется с напряжением генератора и подается на вход корректора напряжения. В связи с тем, что значение дополнительного сигнала мало и соизмеримо со значением напряжения срабатывания измерительного элемента, действие его будет проявляться при низких значениях коэффициента мощности. Напряжение дополнительного сигнала от трансформатора напряжения (ТТ) ориентировано относительно напряжения генератора таким образом, что при индуктивной нагрузке происходит суммирование напряжений, а при емкостной – вычитание. Значение статизма регулируется изменением сопротивления R_т в пределах 3…5 %.

Вторая схема (рис. 11.2, б) свободна от указанного недостатка и позволяет получить требуемую точность распределения реактивных нагрузок без снижения точности поддержания напряжения.

Основными элементами схемы являются ТТ, трансформатор параллельной работы (ТПР) и балластные резисторы R₁ и R₂. Величина балластных резисторов выбирается таким образом, чтобы на всем диапазоне нагрузок трансформатор тока работал на линейной части кривой намагничивания. При настройке балластные резисторы регулируют.

В режиме работы без изменения статизма внешних характеристик генераторов напряжения на балластных резисторах равны и направлены встречно относительно друг друга, поэтому на выходе трансформатора блока параллельной работы не будет никакого сигнала. Изменение соотношения плеч моста (R₁  R₂) нарушает баланс напряжений на них и приводит к появлению дополнительного сигнала на входе цепи корректора, что равносильно введению статизма внешней характеристики генератора по реактивной мощности.

При параллельной работе генераторов одноименные плечи блоков параллельной работы соединяются с помощью уравнительных соединений. Если по каким-либо причинам реактивные нагрузки генераторов не равны, то действие блока параллельной работы приводит к выравниванию реактивных нагрузок за счет появления на выходе трансформатора блока дополнительного напряжения, которое суммируется с напряжением генератора с большей реактивной нагрузкой и вычитается из напряжения генератора, имеющего меньшую реактивную нагрузку. У первого генератора увеличение напряжения на входе корректора приводит к тому, что отрицательная обратная связь по напряжению стремится его сохранить, для чего уменьшает ток возбуждения. В результате снижается ЭДС генератора и его реактивная нагрузка. У второго генератора реакция будет противоположной: корректор воспринимает действие блока как снижение напряжения и стремится его повысить, увеличивая ток возбуждения генератора. Это приводит к повышению ЭДС и реактивной нагрузки.

Рис. 11.2. Распределение реактивных нагрузок с помощью блока параллельной работы: а – со статизмом; б – с уравнительными связями.

Рассмотренные схемы распределения реактивных нагрузок действуют в системах компаундирования с отрицательной обратной связью по отклонению напряжения. В случае отсутствия отрицательной обратной связи простейшим способом распределения реактивных нагрузок является использование уравнительных связей между обмотками возбуждения генераторов (рис. 11.3, уравнительное соединение «а»), за счет чего выравниваются их напряжения возбуждения и их ЭДС.

Этот вид уравнительных соединений применяется для генераторов с одинаковыми номинальными параметрами цепи возбуждения. При подключении к работающему генератору другого генератора вследствие неодинаковой температуры нагрева обмоток возбуждения, даже при наличии уравнительных соединений, может наблюдаться неудовлетворительное распределение нагрузки.

Уравнительные соединения могут быть применены не только на стороне постоянного тока, но и на стороне переменного тока – уравнительные соединения «б» на рис. 11.3. Выравниваться напряжения возбуждения генераторов будут с небольшим расхождением из-за различной величины сопротивлений выпрямителей в прямом направлении.

Рис. 11.3. Различные способы включения уравнительных соединений: а – на стороне постоянного тока; б – на стороне переменного тока; в – с помощью дополнительных обмоток

В тех случаях, когда синхронные генераторы имеют разные параметры цепи возбуждения и систем компаундирования, предусматривается применение дополнительных обмоток на суммирующих трансформаторах. Число витков этих обмоток выбирается таким образом, чтобы напряжение на них были одинаковыми при разных значениях относительных нагрузок генераторов. Уравнительные соединения «в» включаются между дополнительными обмотками (рис. 11.3).