ЕЧСП лаб 13

Лабораторна робота №13.

Вивчення принципів паралельної роботи синхронних генераторів

Тема: Вивчення принципів паралельної роботи синхронних генераторів

Мета: вивчення основних принципів паралельної роботи генераторів типу ГСФ, способи регулювання статизму

Виконав: Студент 5 курсу ЕЕЕ-20001б(з) Скудря Микита

Хід виконання роботи:

1.Ознайомитись з закономірностями регулювання паралельної роботи генераторів з урівнюючим пристроєм (УПР). Вивчити схеми УПР.

2.Виконати завдання на лабораторну роботу в лабораторії.

3.Оформити звіт та надіслати викладачу для перевірки.

Теоретичні відомості

Вивчення принципів паралельної роботи автономних генераторів

При експлуатації генераторів типу ГСФ зі статичною системою збудження можливі наступні випадки паралельної роботи:

а) аналогічні за принципом дії та схемі системи збудження;

б) паралельна робота з генераторами, які мають принципово різні системи збудження, (наприклад, з генераторами, що мають машинні збудники і вугільні регулятори напруги);

в) паралельна робота з промисловою мережею.

Для задовільної паралельної роботи необхідно, щоб активна і реактивна складові потужності, що віддаються паралельно працюючими генераторами,

розподілялись між ними пропорційно їх номінальним потужностям. Інакше, одні, з

паралельно працюючих генераторів будуть недовантаженими, а інші перевантаженими. Це може призвести до виходу перевантажених генераторів з ладу.

Зміна активної потужності, що віддається генератором, у всіх випадках може приводитись тільки зміною підведеної до нього потужністю від приводного двигуна, шляхом дії на його регулятор подачі палива.

Зміна реактивної потужності, що віддається генератором, може здійснюватись тільки зміною струму збудження.

Дизельний двигун, що приводить у рух синхронний генератор, забезпечений автоматичним регулятором подачі палива, який змінює її відповідно зі зміною навантаження на валу двигуна. При цьому швидкість обертання дизельного двигуна залежить від потужності на валу і зменшується при збільшенні потужності.

На рис. 13. 1 представлена залежність швидкості обертання дизеля від потужності на валу.

Рис. 13.1. Залежність швидкості обертання дизеля від навантаження на валу

Відносна зміна швидкості двигуна при збільшенні навантаження називається

статизмом привода. Статизм привода залежить від швидкості холостого ходу і

визначається:

Sp = n 0 n н 100%, n0

де n0 – швидкість обертання двигуна на холостому ході; nн – швидкість обертання двигуна при номінальному навантаженні.

Для здійснення пропорційного розподілу активної потужності між паралельно працюючими генераторами необхідно, щоб двигуни мали однаковий нахил характеристик, що визначають залежність швидкості обертання дизеля від потужності на валу, тобто мали однаковий статизм.

Паралельно працюючі генератори мають однакову частоту струму і,

відповідно, при рівному числі полюсів, однакову швидкість обертання.

При неоднаковому статизмі привода і однаковій швидкості обертання паралельно працюючих генераторів, розподіл активної потужності між ними буде відбуватись не пропорційно їх номінальним потужностям, як показано на рис.

13.2.

Рис. 13. 2. Розподіл активної потужності між паралельно працюючими

генераторами І та ІІ при нерівності статизму їх двигунів

Статизм дизельного двигуна регулюється шляхом відповідної наладки регулятора подачі палива. Дизельні двигуни мають статизм близько 3% . При цьому нерівномірність розподілу активної потужності між паралельно працюючими генераторами не повинна перевищувати 10% номінальної потужності меншого генератора.

Розглянемо загальний випадок паралельної роботи. Паралельну роботу генератора типу ГСФ з генератором, що має принципово відмінну систему збудження і пристрій регулювання напруги. В цьому випадку, для здійснення пропорційного розподілу реактивної потужності між паралельно працюючими генераторами повинні бути враховані наступні умови:

1. Напруга кожного із генераторів при автономній роботі повинна зменшуватись зі збільшенням реактивного навантаження. На рис. 13. 3 представлена залежність напруги генератора від реактивної потужності.

Відносна зміна напруги генератора при збільшенні його реактивної потужності називається статизмом за реактивною потужністю, і визначається у відсотках від напруги холостого ходу:

SQ = U0 Uн 100%, U0

де U0 – напруга холостого ходу генератора;

Uн – напруга генератора при номінальному реактивному навантаженні.

Рис. 13. 3. Залежність напруги генератора від реактивної потужності

генераторів повинен бути однаковий. Завдяки електричному зв’язку паралельно працюючі генератори мають однакові напруги.

При неоднаковому статизмі за реактивною потужністю і однаковій напрузі паралельно працюючих генераторів, розподіл реактивної потужності між ними буде відбуватись не пропорційно їх номінальним потужностям, як зображено на рис.13. 4.

З рисунка видно, що при рівному статизмі за реактивною потужністю,

розподіл реактивної потужності між генераторами І та ІІ є пропорційним їх номінальним потужностям.

Для задовільної паралельної роботи генератори повинні мати статизм за реактивною потужністю порядка 3 – 4 %. Генератор типу ГСФ має статичну систему збудження з автоматичним регулюванням. Ця система забезпечує підтримку напруги на затискачах генератора на заданому рівні з точністю 2% при

будь яких навантаженнях. Однак генератор типу ГСФ не має необхідного статизму за реактивною потужністю.

Рис.13. 4. Розподіл реактивної потужності між паралельно працюючими

двигунами І та ІІ, що мають не однаковий статизм за реактивною

потужністю.

Для забезпечення необхідного статизму за реактивною потужністю генератор типу ГСФ має спеціальний пристрій паралельної роботи, що збільшує напругу на виході вимірювального органу його коректора зі зростанням реактивного навантаження. Збільшення напруги на виході вимірювального органу коректора веде до збільшення струму управління дроселя ДУ, зниження струму збудження генератора і, відповідно, зменшенню напруги на його затискачах.

Щоб навантажити генератор, працюючий паралельно з мережею активною потужністю, потрібно збільшити подачу палива приводного двигуна. Щоб навантажити генератор, працюючий паралельно з мережею, реактивною потужністю необхідно збільшити його струм збудження. Зміна струму збудження генератора типу, що працює паралельно з мережею, досягається зміною величини опору установки напруги (СУН – при автоматичному регулюванні напруги і СУ –

при ручному). Стабільна паралельна робота генератора типу ГСФ з мережею можлива лише при наявності статизму за реактивною потужністю.

Статична система збудження забезпечує збільшення струму збудження генератора з ростом його навантаження. Так як при паралельній роботі напруга генератора і мережі рівні, то при відсутності статизму за реактивною потужністю з її збільшенням буде збільшуватись струм збудження генератора.

Збільшення струму збудження генератора, працюючого паралельно з мережею, призведе в свою чергу до подальшого росту його реактивної потужності.

Цей процес буде прогресувати до моменту, поки генератор не вийде з ладу,

внаслідок недопустимого перевантаження.

При наявності статизму більшої реактивної потужності відповідає меншій напрузі генератора. Так як напруга визначається мережею, і зниження її неможливе,

збільшення реактивної потужності генератора при незмінній напрузі мережі теж неможливо.

У випадку паралельної роботи генератора типу ГСФ – 200, з однаковим генератором чи з генератором, що має аналогічну по принципу дії і схемі статичну систему збудження, коректор напруги і пристрій паралельної роботи, пропорційний розподіл реактивних потужностей між паралельно працюючими генераторами може бути досягнуто двома шляхами:

-шляхом забезпечення однакового статизму за реактивною потужністю, тобто також як і у випадку паралельної роботи різнотипних генераторів.

-шляхом зв’язку пристроїв паралельної роботи за допомогою урівнюючих з’єднань таким чином, щоб забезпечити самобаланс системи за реактивною потужністю. При паралельній роботі зі статизмом за реактивною потужністю зменшення напруги на затискачах паралельно працюючих генераторів при збільшенні реактивного навантаження від 0 до 100% номінального, досягає 4%

початкового значення.

При паралельній роботі із урівнюючими з’єднаннями без статизму за реактивною потужністю, точність підтримання напруги на затискачах паралельно працюючих генераторів буде такою ж, як і при їх автономній роботі.

Таким чином, для забезпечення задовільної паралельної роботи у всіх перелічених вище випадках, генератор повинен мати пристрій паралельної роботи,

котрий відповідає наступним вимогам:

-пристрій повинен забезпечити можливість паралельної роботи, як із статизмом так і без статизму - за допомогою урівнюючих з’єднань;

-пристрій не повинен впливати на генератор при його автономній

роботі;

- не пропорційний розподіл активних потужностей між паралельно працюючими генераторами не повинен впливати на роботу пристрою.

Генератор типу обладнаний пристроєм паралельної роботи (УПР), котрий відповідає всім переліченим вище вимогам.

На рис.13. 5 представлена схема пристрою паралельної роботи.

Пристрій паралельної роботи УПР містить:

-вимірювальний трансформатор струму ТТ;

-трансформатор паралельної роботи ТПР;

-опори паралельної роботи RП1 та RП2;

-перемикач виду роботи ТВ – 2, перемикання котрого дозволяє

здійснювати паралельну роботу або зі статизмом без урівнюючих з’єднань, або без статизму із урівнюючими з’єднаннями; в першому випадку ТВ - 2 встановлюється в положення ―статизму‖, у другому випадку – в положення ―без статизму‖.

Трансформатор ТПР має дві обмотки: первинну (W1), котра вмикається послідовно в коло вимірювального трансформатора ТИ коректора напруги, і

вторинну (W2) з виводом із середини. Обидві половини вторинної обмотки (W2)

ТПР і опори паралельної роботи RП1 та RП2 утворюють міст, котрий живиться від вторинної обмотки вимірювального трансформатора струму ТТ.

Робота УПР при автономному режимі генератора

При автономній роботі генератора перемикач ТВ 2 встановлюється в положення ―без статизму‖ (рис. 13. 5). При навантаженні генератора у вторинній обмотці вимірювального трансформатора струму ТТ наводиться струм,

пропорційний струму навантаження генератора, що протікає по первинній обмотці цього трансформатора. Струм вторинної обмотки трансформатора ТТ розподіляється у вузлі ―а‖ вторинного кола трансформатора ТПР на дві складові,

які обтікають ділянки опору RП1 і RП2 між точками 1 і 2 і обидві половини вторинної обмотки трансформатора ТПР зходяться у вузлі ―б‖ .

Оскільки кількість витків обох напівобмоток однакове між точками 1 і 2, то по півобмотках протікають рівні і протилежні струми, а при рівності опорів ділянок між точками 1 і 2 RП1 і RП2 рівні і протилежні напруги на них. В цьому випадку результуюча напруга на вторинній обмотці рівна нулю і вторинна обмотка ТПР не створює ніякого впливу на первинну обмотку цього трансформатора, включену послідовно у вимірювальне коло коректора напруги. Таким чином, при автономній роботі пристрій УПР не створює ніякого впливу на роботу генератора.

Встановлення статизму за реактивною потужністю

Для встановлення статизму за реактивною потужністю перемикач ТВ 2

встановлюється в положення ―статизм‖ (рис.13. 5), шунтуючи ділянку опору RП2

між точками 1-3.

Оскільки в цьому випадку опір ділянок RП1 та RП2 не буде рівний, то порушиться рівність напруг на них і результуюча напруга на вторинній обмотці не буде дорівнювати нулю. Відповідно до напруги вторинної обмотки трансформатора ТПР виникає напруга на первинній обмотці. Трансформатор ТПР розраховано таким чином, що його сердечник не насичений. Навантаженням трансформатора

ТПР є активні опори, тому напруга, яка індукується в первинній обмотці ТПР,

пропорційна струму навантаження генератора і співпадає з ним по фазі.

Так як первинна обмотка ТПР включена послідовно у вимірювальне коло коректора, то напруга на вимірювальному органі коректора рівна геометричній сумі напруг генератора та первинної обмотки ТПР.

На рис.13. 6 представлена векторна діаграма напруг і струмів генератора.

Вимірювальний орган коректора включений на лінійну напругу UСВ фаз С і В генератора, трансформатор струму ТТ включений у фазу А. При відсутності навантажувального струму напруга на вимірювальному органі коректора дорівнює лінійній напрузі UСВ.

Рис. 13. 5. Схема пристрою паралельної роботи (УПР)