17. Параллельная работа синхронных генераторов

Обычно на электростанциях устанавливают несколько синхронных генераторов для параллельной работы на общую электрическую сеть. При параллельной работе напряжение генератора подается на общие шины. В результате ток и мощность нагрузки распределяется между параллельно работающими генераторами.

Это обеспечивает увеличение общей мощности электростанции (при ограниченной мощности каждого из установленных на ней генераторов), повышает надежность энергоснабжения потребителей и позволяет лучше организовать обслуживание агрегатов. Электрические станции объединяют для параллельной работы в мощные энергосистемы. В этом случае собственная мощность генератора является очень малой по сравнению с мощностью сети. Тогда можно считать, что генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности, т. е. напряжение сети и ее частота являются постоянными, не зависящими от нагрузки данного генератора

При подключении и параллельной работе генератора с электрической сетью или группой других генераторов необходимо выполнению условий:

1) равенство напряжения сети и генератора U_c=U_г;

2) совпадение по фазе векторов напряжения сети и генератора а_с = а_г;

3) одинаковые частоты тока генератора и сети f_с= f_г.

Кроме того, для трехфазных генераторов нужно согласовать порядок чередования фаз.

При соблюдении всех этих условий вектора напряжений сети и подключаемого генератора равны между собой и, при обходе контура образуемого генератором, сетью и соединяющими их шинами, направлены встречно (рис.а) и разность потенциалов между ними ∆U=0. Уравнительный ток не возникает.

Если U_{г ≠} U_c (рис. б), то возникает разность потенциалов ∆U и появляется уравнительный ток I_у между сетью и генератором, который бесполезно загружает якорную обмотку. Активное сопротивление обмотки якоря генератора R₁ значительно меньше индуктивного Х₁, и им можно пренебречь. Тогда уравнительный ток равен:

и является чисто реактивным, а его вектор отстает от вектора ∆U на 90⁰. Реакция якоря, вызванная уравнительным током, будет продольной и намагничивает генератор, если U_г < U_c , и размагничивает, если U_г > U_c. На величину активной нагрузки генератора она не влияет.

Если векторы напряжений генератора U_г и сети U_c не совпадают по фазе (а_с ≠ а_г), то угол между векторами не равен 180⁰. Вектор ∆U оказывается сдвинутым относительно U_г и U_c на угол близкий к 90⁰ (рис. в). В результате уравнительный ток имеет значительную активную составляющую и вызывает поперечную реакцию якоря. Вектор магнитного поля генератора начинает отставать от вектора вращающегося магнитного поля сети, нагрузочный угол Θ становится отрицательным, а машина переходит в двигательный режим работы.

Если частоты тока генератора и сети или порядок чередования фаз неодинаковы, то угол между U_г и U_c меняется во времени. При этом активная и реактивная мощность, которыми генератор обменивается с сетью, все время изменяются.