10.2. Условия синхронизации синхронных генераторов

Для безударного включения СГ на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия синхронизации:

1. равенство напряжения U сети и ЭДС Е подключаемого генера­тора, т. е.

|U | = | Е | .

2. равенство частот сети f и подключаемого генератора f , т. е. f = f .

3. совпадение по фазе одноименных векторов фазных напряжений обоих генерато-

ров, или, иначе, равенство нулю угла сдвига по фазе указанных векторов, т. е. φ = 0°.

4. одинаковый порядок чередования фаз 3-фазных генераторов, т.е. А - В -С и

А -В - С . На практике это означает, что выводы А, В и С каждого генератора должны

при включении на шины, подключаться к шинам соответственно А, В и С ГЭРЩ.

Объясним, как проверяется выполнение этих условий и что надо делать при их на-

Рушении.

Для проверки выполнения первого условия используют вольтметр с переключате

лем, позволяющим поочередно измерить напряжение на шинах ( сети ) и на зажимах генератора, включаемого на шины.

Если напряжение подключаемого генератора больше ( меньше ) напряжения на ши

нах, то поступают так:

1. при ручном регулировании вручную уменьшают ( увеличивают ) ток возбужде-

ния подключаемого генератора при помощи реостата возбуждения, рукоятка которого вы-

ведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора;

2. при автоматическом управлении уменьшают ( увеличивают ) ток возбуждения воздействием на регулятор уставки напряжения автоматического регулятора напряжения

( АРН ) генератора, рукоятка которого выведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора.

Для проверки выполнения второго условия используют частотомер с переключате-

лем, позволяющим поочередно измерить частоту напряжения на шинах ( сети ) и на зажи-

мах генератора, включаемого на шины.

Если частота тока подключаемого генератора больше ( меньше ) частоты тока на шинах, то у подключаемого генератора уменьшают ( увеличивают ) подачу топлива дизе-

лю поворотом рукоятки управления серводвигателя в сторону «Меньше» ( «Больше» ).

Эта рукоятка выведена выведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора.

Для проверки выполнения третьего условия используют ламповый или стрелочный синхроноскоп. Включить генераторный автомат надо в момент, когда погаснут все 3 лам-

пы ( если синхроноскоп включен по схеме «на темноту» ), либо верхняя ( если синхроно-

скоп включен по схеме «на вращение огня» ), либо если стрелка синхроноскопа займет

положение «12 часов».

Проверка выполнения четвертого условия в процессе эксплуатации судна не дела-

ется. Это объясняется тем, что необходимый порядок подключения генераторов к шинам обеспечивают специалисты-электромонтажники судоверфи.

Поэтому судовым электромеханикам нет надобности проверять выполнение этого условия.

Однако после выполнения ремонтно-профилактических работ, в ходе которых гене

ратор отсоединялся от шин ГЭРЩ, проверка выполнения этого условия обязательна.

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

10.3. Последствия нарушений условий синхронизации.

От того, какое именно условие не выполнено, зависят последствия нарушения усло­вий синхронизации. Рассмотрим поочередно нарушение каждого из перечисленных условий.

1. При нарушении первого условия | U | ≠ | E |.

В этом случае в замкнутой цепи, образованной последовательно включенными че-

рез шины ГЭРЩ обмотками статоров СГ, возникнет т.н. уравнительный ток.

Этот ток, протекая через обмотки статоров обоих генераторов, подмагничивает ге-

нератор с меньшим напряжением и размагничивает генератор с большим напряжением.

В результате напряжения параллельно включенных генераторов выравняются.

Вместе с тем уравнительный ток нагружает обмотки статоров обоих генераторов, нагревая их и линии электропередачи между генераторами и не позволяя использовать ге-

нераторы по току полностью.

2. При нарушении второго условия синхронизации f ≠ f .

Сразу после включения генератора на шины возникнет переходный процесс, харак­тер которого зависит от значения разности частот обоих генераторов.

Если разность частот менее 0,75 Гц, то после подключения генератора его ротор со

вершит несколько колебательных движений ( качаний) с постепенно убывающей амплиту-

дой и затем под действием собственной синхрони­зирующей мощности втянется в синхро-

низм.

После этого роторы обоих генера­торов станут вращаться с одинаковой скоростью.

Если эта разность составляет несколько герц, ротор подключен­ного генератора мо-

жет не войти в синхронизм и будет перемещаться относительно ротора другого генерато-

ра.

Возникающие при этом механические толчки на валу могут привести к тому, что не только подключенный генератор не войдет в синхронизм, но могут выпасть из синхро-

низма другие параллельно работающие генераторы.

3. Последствия нарушения третьего условия ( φ ≠ 0°) зависят от взаимного поло-

жения роторов в момент включения генератора на параллельную работу.

Рассмотрим 3 характерных случая:

а ) генератор включен при положении стрелки синхроноскопа «без пяти минут 12 часов» ( при этом стрелка синхроноскопа должна вращаться по часовой стрелке ).

В этом случае он сразу же перейдет в генераторный режим и снимет часть нагрузки с работающего генератора.

При этом на валах обоих генераторов возникнут динамические моменты: тормозно

го характера у подключенного генератора и подкручивающего у работающего.

После этого надо постепенно подачу топлива увеличивать у подключенного генера

тора и одновременно уменьшать у работающего. В момент времени, когда показания кило

ваттметров обоих генераторов станут одинаковыми, надо перестать изменять подачу топ-

лива.

б ) генератор включен при положении стрелки синхроноскопа «пять минут после 12 часов».

В этом случае он сразу же перейдет в двигательный режим и добавит нагрузку на

работающий генератор.

При этом на валах обоих генераторов возникнут динамические моменты: подкручи

вающий у подключенного и тормозной у работающего генератора.

В результате «подкручивания» подключенный генератор может пойти «вразнос» и и будет отключен защитой по обратной мощности.

Если защита не сработала, что может быть при небольшом, неопасном значении обратной мощности подключенного генератора, надо сразу после включения начать увели

чивать подачу топлива у подключенного генератора и уменьшать у работающего.

В момент времени, когда показания киловаттметров обоих генераторов станут оди-

наковыми, надо перестать изменять подачу топлива.

в ) генератор включен на шины при положении стрелки синхроноскопа «6 часов».

В этом случае ротор подключенного генератора «перевернут» по отношению к ро-

тору работающего.

При этом в замкнутой цепи, образованной последовательно включенными через шины ГЭРЩ обмотками статоров СГ, напряжение работающего генератора и ЭДС под-

ключенного суммируются ( совпадают по фазе ).

Поскольку обмотки статоров имеют незначительное сопротивление, под действием двойного напряжения U + E = 220 + 220 = 440 В в цепи возникнет ток короткого замы-

кания.

В результате отключится один или оба автоматических выключателя ( в последнем случае судно обесточится ).

Из сказанного следует, что процесс синхронизации генераторов - достаточно ответ

ственный.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации электрооборудования су-

дов, именно вахтенный механик должен выполнять все действия, связанные с синхрони-

зацией, переводом и распределением нагрузки при параллельной работе генераторов.

Судовой электромеханик включает на параллельную работу генераторы только в двух случаях – при использовании методов грубой синхронизации или самосинхрониза-

ции.