Паралельна робота синхронних генераторів

На електричних станціях установлюють кілька генераторів, які працюють паралельно, віддаючи свою енергію на спільні шини. При цьому, залежно від потрібної потужності вмикають таку кількість СГ, яка б забезпечувала повне навантаження кожного з них. Це збільшує ККД генераторів, сприяє підвищенню надійності електропостачання і поліпшує використання устаткування.

На підприємствах харчової і переробної промисловості, та де є СГ, їх не тільки вмикають на паралельну роботу між собою але і з мережею. Таке роблять коли потужності власної електростанції для потреб підприємства не вистачає і потрібна додаткова потужність. Тут же наголосимо, що паралельна робота генераторів і паралельна робота генератора з мережею не зовсім одне і теж. Так, якщо генератори, які використовують для паралельної роботи, звичайно мають однакові або несуттєво відмінні потужності, то мережу можна розглядати як джерело (генератор) нескінченної потужності до якого паралельно вмикають джерело із обмеженою потужністю. Останнє, обумовлює певні особливості умов включення на паралельну роботу.

При включені СГ на паралельну роботу з мережею необхідним є виконання наступних умов:

1. Напруги мережі (або діючого генератора) і генератора, який вмикають повинні дорівнювати одна другій. Якщо ж буде різниця фазних напруг, то об’єкт (генератор або мережа) з меншою напругою буде являти собою навантаження по відношенню до об’єкта з більшою напругою.

2. В момент включення синусоїди напруги мережі і ЕРС генератора повинні бути зсунуті між собою за фазою на 180°, тобто після включення на паралельну роботу напруги мережі і генератора повинні збігатися за фазою (діяти узгоджено відносно споживачів). У противному випадку у системі обов’язково з’явиться зрівняльний струм. Виникнення цього струму в обмотці статора спричинить раптове навантаження генератора, що створює механічний поштовх на ротор у напрямі, зворотному напряму обертання ротора і машина може вийти із ладу.

3. Частота напруги генератора повинна дорівнювати частоті мережі (іншого генератора). При невиконанні цієї умови у системі буде мати місце неперіодичне коливання напруги у межах від 0 до 2 U _ф.

4. Генератор і мережа повинні мати однаковий порядок чергування фаз. Інакше отримаємо режим короткого замикання, який є аварійним.

Усі операції по підготовці генератора до його вмикання на паралельну роботу називають синхронізацією. Момент вмикання генератора у мережу визначають з використанням комплексу вимірювальних приладів – вольтметрів, частотомірів, а також спеціальних приладів – синхроноскопів. Останні, можуть бути лампові або стрілочні. На сучасних електростанціях синхронізацію здійснюють спеціальні автоматичні пристрої.

Підготовка до вмикання на паралельну роботу (синхронізація) є найвідповідальнішим етапом у комплексі заходів пов’язаних з безаварійною і ефективною роботою генераторів. Вона може здійснюватися за двома способами – точної і грубої синхронізації.

За способом точної синхронізації передбачається, що ротор збудженої машини обертається із строго синхронною частотою. При цьому напругу на затискачах статорних обмоток СГ контролюють вольтметрами, а частоту – частотомірами. Щоб змінити напругу генератора, а вона, нагадаємо, повинна дорівнювати напрузі мережі, змінюють струм в обмотці збудження (ротора). Частота напруги у статорних обмотках генератора (повинна дорівнювати частоті мережі) визначається частотою обертання ротора. Отже цю величину регулюють за рахунок частоти обертання приводної турбіни. Відповідність порядків чергування фаз генератора і мережі перевіряють фазопокажчиком. Момент вмикання статорних обмоток генератора у мережу з використанням лампового синхроноскопу може бути визначений двома способами.

За першим із способів, який отримав назву “на згасання світла”, лампи розжарювання приєднують до однойменних фаз генератора та мережі і паралельно одній із ламп вмикають нульовий вольтметр U ₀, чутливий на початку шкали (рис. 4.41, а).

Якщо напруги генератора і мережі не дорівнюють одна одній або не співпадають між собою за фазою, лампи синхроноскопу горять. Вмикають генератор на паралельну роботу тоді, коли лампи погаснуть, а стрілка нульового вольтметру підійде до нуля. Якщо лампи гаснуть неодночасно, а по черзі, то це свідчить про те, що порядок чергування фаз генератора і мережі неоднаковий. Для того щоб змінити чергування фаз, треба поміняти місцями два будь-яких проводи на затискачах генератора.

Другий спосіб, який отримав назву “на обертання світла” використовують значно частіше ніж попередній. Тут одну із ламп синхроноскопу приєднують до однойменних фаз генератора і мережі, а дві інші – до різнойменних (рис. 4.41, б). Паралельно лампі, приєднаній до однойменних фаз, вмикають нульовий вольтметр. При наявності різниці частот ЕРС в обмотках генератора і напруги мережі лампи по черзі гаснутимуть і загорятимуться. Оскільки лампи синхроноскопу звичайно розміщують по колу, то відбувається так зване “обертання світла”.

Коли ротор генератора обертається із збільшеною частотою ніж потрібно і частота ЕРС у його статорних обмотках більша за частоту напруги мережі, то світло обертається за годинниковою стрілкою, якщо із меншою частотою, то проти обертання годинникової стрілки. Таким чином тут видно, у який бік потрібно корегувати частоту обертання ротора генератора – збільшувати або зменшувати. Це є суттєвою перевагою даного способу. Генератор на паралельну роботу вмикають у момент коли обертання світла припиняється, лампа, ввімкнена до однойменних фаз, не світиться, стрілка нульового вольтметру вказує на нуль, а дві інші лампи синхроноскопу світяться однаково яскравим світлом.

Зауважимо, як першим так і за другим способами робоча напруга ламп U _л синхроноскопу повинна бути не меншою за подвійну фазну напругу мережі – U _л ³ 2 U _ф. Оскільки при напрузі (15...20)% від номінальної напругу лампи нитка ламп практично не розжарюються, то точно визначити різницю напруг між генератором і мережею за допомогою тільки ламп не можна. Отже використання нульового вольтметра у схемах точної синхронізації є обов’язковим.

Спосіб грубої синхронізації, або інакше самосинхронізації, дає можливість вмикати генератори на паралельну роботу за короткій проміжок часу навіть при значних коливаннях частоти та напруги мережі. У порівнянні із точною синхронізацією, він має дві принципові відміни. По-перше, тут у момент включення статорних обмоток у мережу машина може працювати в асинхронному режимі – частота обертання ротора СГ може відрізнятися від номінальної (синхронної) на (2...5)%. По-друге, у мережу вмикають не збуджений генератор. Постійний струм в обмотку ротора (збудження) подають відразу після включення статорних обмоток СГ у мережу. Внаслідок збудження поля ротора його полюс “підтягується” до полюсу поля статора, яке обертається з синхронною частотою. Це призводить до збільшення частоти обертання ротора до синхронної – машина втягується в синхронізм. Тривалість процесу втягування ротора у синхронізм звичайно складає 1–2 с.

Дата добавления: 2014-01-04