1-48 / 3 синхронизация генераторных агрегатов.Условия.Способы

3. Синхронизация генераторных агрегатов. Условия. Способы.

Для того, чтобы синхронные генераторы можно было использовать для параллельной работы с другими генераторами или сетью, прежде всего необходимо, чтобы и генераторы, и сеть имели одинаковые номинальные напряжения и частоту и одинаковое число фаз.

Для предотвращения появления нежелательных уравнительных токов необходимо, чтобы все синхронные генераторы, преобразователи и накопители, используемые для параллельной работы, имели бы одинаковую, как правило, синусоидальную форму кривой напряжения.

Во избежание перегрузки какого-либо из генераторов при параллельной работе надо обеспечить, чтобы активные и реактивные нагрузки между ними распределялись пропорционально их номинальной мощности. Это условие проще всего выполняется, когда генераторы имеют идентичные внешние характеристики, т.е. генераторы имеют одинаковые системы возбуждения и приводятся во вращение однотипными двигателями. Наиболее благоприятным случаем включения синхронного генератора на параллельную работу является отсутствие тока (равенство нулю его установившегося значения) у включаемого генератора сразу после включения. Действительно, сила тока фазы синхронного генератора I=E-U/jX, где E – ЭДС генератора; U – напряжение сети; Х – сопротивление фазы статора генератора.

Для того, чтобы сила тока генератора была равна нулю, необходимо выполнение условия E=U, т.е. ЭДС генератора и напряжение сети должны быть не только равными по действующему значению, но и совпадать по фазе. Это условие должно выполняться для всех фаз, поэтому необходимо перед включением генератора убедиться, что у него обеспечен такой же порядок чередования фаз, как уже у работающих генераторов или сети. Необходимый порядок чередования фаз проще всего обеспечить подключением генераторов одноименными выводами U, V,W.

Процесс включения синхронных генераторов на параллельную работу при выполнении указанных выше условий называется синхронизацией. Существуют три вида синхронизации: точная, грубая и самосинхронизация, которые могут осуществляться обслуживающим персоналом вручную или происходить в автоматизированном и автоматическом режимах. Каким бы образом ни осуществлялась синхронизация, в ее процессе необходимо выполнение следующих условий: - уравнительный ток в первый момент включения должен быть возможно меньшим; - после включения все генераторы должны оставаться в режиме параллельной работы; - отклонения параметров электрической энергии при синхронизации не должны быть выше допустимых.

При точной синхронизации синхронный генератор на параллельную работу должен включаться в тот момент, когда его ЭДС по значению и фазе равна напряжению на шинах электростанции. В этом случае при включении ток генератора равен нулю. Практически ЭДС и частота генератора устанавливаются несколько выше (на несколько процентов) соответственно напряжения и частоты на шинах А, В, С. Команда на включение генератора также подается несколько раньше момента совпадения ЭДС и напряжения по фазе из-за наличия времени срабатывания аппаратуры.

Примерная последовательность включения синхронного генератора на параллельную работу: запускают двигатель, приводящий генератор и устанавливают частоту вращения несколько (на несколько процентов) большей номинальной, возбуждают генератор и устанавливают на его выводах напряжение также несколько выше номинального.

Значения напряжения и частоты контролируются по приборам Р11 и Р12, подключенным на выводы генератора, и по приборам РО1, РО2, РО3 – на шины.

Для определения момента времени, когда необходимо включить выключатель Q служит синхроноскоп. В простейшем ламповом синхроноскопе используются лампы накаливания. Существуют два способа включения ламп: на погасание и на вращения огня; в первом лампы включаются на одноименные выводы генератора и шин, а во втором первая лампа включена на одноименные выводы, вторая – на разноименные.

Стрелочный синхроноскоп представляет собой сельсин, имеющий трехфазную обмотку статора и однофазную обмотку ротора. Ручная точная синхронизация – весьма ответственная и достаточно трудоемкая операция. Особенно трудно выполнять синхронизацию в экстремальных режимах. Неправильный выбор момента включения может привести к большим броскам тока и момента, что опасно для генераторов и двигателей привода. Для исключения возможных ошибок процесс включения генераторов методом точной синхронизации рекомендуется автоматизировать.

При грубой синхронизации не обеспечиваются идеальные условия для включения генератора, поэтому для ограничения значения ударного тока в цепь включаемого генератора вводится реактор L, который после синхронизации обычно отключается.

Примерная последовательность включения синхронного генератора методом грубой синхронизации: запускают двигатель привода, подогревают его и доводят его частоту вращения до значения несколько выше номинального; возбуждают генератор и устанавливают на его выводах напряжение, несколько превышающее номинальное; по приборам, имеющимся на ГРЩ, убеждаются в примерном равенстве частоты и напряжения генератора и на шинах ГРЩ; выключателем Q13 включают генератор на шины через реактор L; после окончания переходного процесса выключателем Q12 генератор подключается на шины напрямую, а цепь реактора отключается от генератора выключателем Q13.

Метод грубой синхронизации находит ограниченное применение на судах речного флота. Применение этого метода приводит к определенным усложнениям судовой электростанции, а при автоматизации процесса синхронизации достоинства этого метода, по сравнению с методом точной синхронизации, далеко не очевидны.

В случае самосинхронизации на шины подключается невозбужденный генератор, а возбуждение подается после окончания переходного процесса.

Примерная последовательность включения синхронного генератора на параллельную работу методом самосинхронизации: запускают двигатель привода, подогревают его и доводят его частоту вращения до значения несколько выше номинального; обмотка возбуждения переключателем Q2 отключается от системы возбуждения и включается на разрядный резистор R1. Напряжение на выводах генератора при этом практически равно нулю; с помощью выключателем Q1 вращающийся, но не возбужденный генератор подключается на шины.

При достаточно близком совпадении частоты вращения магнитного поля, образующегося в генераторе после его подключения на шины, с частотой вращения индуктора ударный ток генератора будет вполне допустимым. Под действием асинхронного вращающего момента частота вращения генератора приблизится к синхронной. А если индуктор явно полюсный, то возникший реактивный синхронный момент сделает частоту вращения синхронной; после окончания переходного процесса обмотка индуктора переключателем Q2 отключается от резистора и подключается к схеме возбуждения. Процесс самосинхронизации заканчивается.

Метод самосинхронизации не нашел широкого применения на судах речного флота.