script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Уравнительный ток при синхронизации

Параллельная работа генераторов постоянного тока

Дата публикации: 25 февраля 2013 .
Категория: Статьи.

Общие положения

В ряде случаев целесообразно питать определенную группу потребителей от двух или нескольких генераторов постоянного тока, которые при этом работают совместно на общую сеть. В этом случае в периоды малых нагрузок можно часть генераторов отключить, чем достигается экономия на эксплуатационных расходах. Если должно быть обеспечено бесперебойное питание потребителей при всех условиях, то нужно иметь резервный генератор. Необходимая мощность резервного генератора при совместной работе нескольких генераторов будет меньше. Возможно также выведение генераторов в плановый или аварийный ремонт без какого-либо или без серьезного нарушения бесперебойного обеспечения потребителей электроэнергией.

Для совместной работы используются генераторы независимого, параллельного или смешанного возбуждения. При этом они подключаются к сети параллельно. Последовательное включение генераторов применяется в редких случаях.

При параллельной работе генераторов необходимо соблюсти следующие условия: 1) при включении генератора на параллельную работу с другими не должно возникать значительных толчков тока, способных вызвать нарушения в работе генераторов и потребителей; 2) генераторы должны нагружаться по возможности равномерно, пропорционально их номинальной мощности.

При нарушении последнего условия полное использование мощности всех генераторов невозможно: когда один генератор нагружается полностью, другие недогружены, а дальнейшее увеличение общей нагрузки невозможно, так как отдельные генераторы будут перегружаться. Кроме того, при неравномерной нагрузке генераторов суммарные потери всех генераторов могут быть больше, а общий коэффициент полезного действия (к. п. д.) – меньше, чем при равномерной нагрузке.

В параллельной работе генераторов независимого и параллельного возбуждения нет никаких существенных различий. Поэтому ниже сначала рассмотрим параллельную работу генераторов параллельного возбуждения, а затем укажем на особенности параллельной работы генераторов смешанного возбуждения.

Включение на параллельную работу

Схема параллельной работы двух генераторов параллельного возбуждения показана на рисунке 1. Пусть генератор 1 уже работает на сборные шины и необходимо подключить к этим шинам генератор 2.

Тогда надо соблюсти следующие условия: 1) полярность генератора 2 должна быть такой же, как и генератора 1 или шин Ш, т. е. положительный (+) и отрицательный (–) зажимы генератора 2 должны с помощью рубильника или другого выключателя Р2 соединиться с одноименными зажимами сборных шин; 2) электродвижущая сила (э. д. с.) генератора 2 должна равняться напряжению на шинах. При соблюдении этих условий при подключении генератора 2 к шинам с помощью рубильника не возникает никакого толчка тока и этот генератор после его включения будет работать без нагрузки, на холостом ходу.

Рисунок 1. Схема параллельной работы генераторов параллельного возбуждения

Для выполнения и проверки этих условий включения поступают следующим образом. Генератор 2 приводят во вращение с номинальной скоростью и возбуждают до нужного напряжения. Его напряжение измеряют с помощью вольтметра V1 и вольтметрового переключателя П, для чего последний ставят в положение 2 – 2. Напряжение шин измеряют тем же вольтметром в положении переключателя ШШ. Чтобы одновременно проверить соответствие полярностей, вольтметр V1 должен быть магнитоэлектрического типа. Тогда при включении вольтметра по схеме, изображенной на рисунке 1, отклонения его стрелки при правильной полярности генератора 2 и шин будут происходить в одну и ту же сторону. Если полярность генератора 2 неправильна, то необходимо переключить два конца от его якоря. Нужное значение напряжения генератора достигается путем регулирования его тока возбуждения iв2 с помощью реостата.

Возможен также другой способ контроля правильности условий включения – с помощью вольтметра V2, подключенного к зажимам одного полюса рубильника Р2. Если другой полюс (нож) рубильника включить, то при равенстве напряжений и правильной полярности генераторов показание вольтметра V2 будет равно нулю.

При включении генератора 2 с неправильной полярностью в замкнутой цепи, образованной якорями обоих генераторов (рисунок 1) и шинами, э. д. с. обоих генераторов будут складываться. Так как сопротивление этой цепи мало, то возникают условия, эквивалентные короткому замыканию, что приводит к аварии. При правильной полярности, но неравных напряжениях генераторов в указанной цепи возникает уравнительный ток

значение которого также может оказаться большим.

При включении нагрузки уравнительный ток вызывает увеличение тока одного генератора и уменьшение тока другого, в результате чего генераторы нагружаются неодинаково.

Параллельная работа генераторов параллельного возбуждения

При параллельной работе двух или более генераторов их напряжения U всегда равны, так как генераторы включены на общие шины. Поэтому для случая работы двух генераторов их уравнения можно записать в следующем виде:

U = Eа1Iа1 × Rа1 = Eа2Iа2 × Rа2, (1)

После включения генератора 2 (рисунок 1) на шины его можно нагрузить током. Для этого нужно увеличить э. д. с. генератора Eа2, которая станет больше U, в результате чего в якоре генератора 2 возникнет ток Iа2 [смотрите уравнение (1)]. Тогда при неизменном токе нагрузки ток Iа1 уменьшается. Если э. д. с. Eа1 останется постоянной, то разность Eа1Iа1 × Rа1 не будет уже равна прежнему значению напряжения на шинах и U увеличится. Поэтому для поддержания U = const одновременно с увеличением Eа2 нужно уменьшать Eа1. Изменение Eа1 и Eа2 возможно двояким путем: изменением тока возбуждения iв или скорости вращения n. В обоих случаях генератор и его первичный двигатель изменят свою мощность. В эксплуатационных условиях обычно изменяют ток возбуждения. В этом случае первичный двигатель работает на своей естественной характеристике n = f(P). При изменении нагрузки двигателя его скорость также изменится и его регулятор в случае использования теплового или гидравлического двигателя изменит подачу топлива, пара или воды в двигатель.

Таким образом, если желательно, например, генератор 1 разгрузить и передать его нагрузку на генератор 2, то поступают следующим образом: уменьшают iв1 (или n1) и одновременно увеличивают iв2 (или n2) до тех пор, пока не будет I1 = 0. После этого генератор 1 можно отключить от сети. Если бы ток iв1 был уменьшен слишком сильно, то возникло бы положение, при котором Eа1 div > .uk-panel’>» data-uk-grid-margin>

Источник

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

  • главная
  • инфо
  • блог
  • словарь электромеханика
  • электроника
  • крюинговые компании
    • Одесса/Odessa
    • Николаев/Nikolaev
  • Обучение
    • Предметы по специальности
      • АГЭУ
      • АСЭЭС
      • Диагностика и обслуживание судовых технических средств
      • Мехатронные системы
      • Микропроцессоры
      • Моделирование электромеханических систем
      • МПСУ
      • САЭП
      • САЭЭС
      • СДВС
      • СИВС
      • Силовая электроника
      • Судовые компьютерные ceти
      • СУЭ и ОСУ
      • ТАУ
      • Технология судоремонта
      • ТЭП
      • ТЭЭО и АС
    • Общие предметы
      • Безопасность жизнедеятельности
      • Высшая математика
      • Ділова українська мова
      • Интеллектуальная собственность
      • Культурология
      • Материаловедение
      • Охрана труда
      • Политология
      • Системы технологий
      • Судовые вспомогательные механизмы
      • Судовые холодильные установки
    • I курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • II курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • III курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • IV курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
    • V курс
      • конспекты
      • ргр
      • контрольные
      • лабораторные
      • курсовые
      • зачёты
      • экзамены
  • Теория
    • английский
    • интернет-ресурсы
    • литература
    • тематические статьи
  • Практика
    • типы судов
    • пиратство
    • видеоуроки
  • мануалы
  • морской словарь
  • технический словарь
  • история
  • новости науки и техники
    • авиация
    • автомобили
    • военная техника
    • робототехника

04.10.2014

Параллельная работа генераторов переменного тока

Параллельная работа генераторов переменного тока требует соблюдения более сложных условий, чем параллельная работа генераторов постоянного тока.

Для включения синхронного генератора параллельно с другим необходимо:

1) равенство напряжений работающего и подключаемого генераторов;
2) равенство их частот;
3) совпадение порядка чередования фаз;
4) равенство углов сдвига между э. д. с. каждого генератору и напряжением на шинах.

Последнее условие сводится к геометрически одинаковому наложению роторов генераторов относительно обмоток своих статоров.

Процесс приведения генераторов в такое состояние, при котором все перечисленные условия будут выполнены, называется синхронизацией генераторов.

Если генераторы синхронизированы, то включение их на параллельную работу протекает спокойно, без появления в системе каких-либо дополнительных толчков тока. Если хотя бы одно из условий не выдержано, то между генераторами появляются значительные уравнительные токи, которые не позволяют осуществить параллельную работу генераторов, а в некоторых случаях могут даже вызвать их повреждение.

Рассмотрим параллельную работу двух синхронных генераторов.

Если генераторы одинаковы, электродвижущие силы и скорости вращения их равны, то при отсутствии внешней нагрузки (т. е. при холостом ходе) в цепи обмоток статоров генераторов тока не будет, так как э д. с. взаимно уравновешиваются.

Уравнительный ток

При включении внешней нагрузки оба генератора начнут отдавать одинаковую, мощность. При индуктивной нагрузке напряжение каждого уменьшится на одну и ту же величину, причем между э. д. с. генератора и его напряжением появится некоторый сдвиг, по фазе определяемый углом δ. Мощность, отдаваемая генератором во внешнюю цепь, пропорциональна этому углу.

Предположим, что мы увеличили возбуждение, а следовательно, и э. д. с. первого генератора и уменьшили возбуждение второго так, что общее напряжение генераторов осталось прежним.
Так как мощность, развиваемая первичными двигателями, осталась неизменной, то как общая мощность, так и мощности, отдаваемые каждым из генераторов, также не изменились. Не изменился и ток внешней нагрузки: I — общий и I/2 — для каждого генератора.

Читайте также:  Вентилятор переменного тока это

Вместе с тем, так как э. д. с. обоих генераторов уже не равны, то между генераторами появится уравнительный ток Iу, протекающий только по цепи генераторов. Распределение токов в этом случае показано на рис. 1.

Как видим, ток в первом генераторе будет равен геометрической сумме токов внешней нагрузки I/2 и уравнительного Iу, а во втором — геометрической их разности.

Индуктивные сопротивления обмоток статоров генераторов значительно больше их активных сопротивлений. В связи с этим уравнительный ток будет отставать от разности э. д. с. генераторов почти на 90°.

При этом условии при сложении токов в первом генераторе и вычитании их во втором результирующий ток будет отставать от напряжения в каждом генераторе на различный угол.

Иными словами, каждый из генераторов будет работать при своем коэффициенте мощности, отличном от коэффициента мощности внешней сети. Если активная мощность, потребляемая внешней нагрузкой, близка к суммарной мощности обоих генераторов, то у перевозбужденного генератора действующий ток превысит номинальный ток генератора, чего допускать нельзя (перегрузка по току).

Отсюда следует, что при параллельной работе синхронных генераторов необходимо стремиться к тому, чтобы все генераторы работали с одним и тем же коэффициентом мощности, равным коэффициенту мощности сети.

Предположим теперь, что не изменяя возбуждения воздействием на регулятор первичного двигателя первого генератора, мы увеличили ему подачу топлива. В этом случае первичный двигатель разовьет увеличенный вращающий момент, под влиянием которого ротор первого генератора забежит вперед относительно ротора второго генератора, вращаясь в дальнейшем с прежней синхронной скоростью. Вследствие расхождения по фазе электродвижущих сил генераторов в их цепи возникнет разность э. д. с., под влиянием которой появится уравнительный ток.

Но уравнительный ток по своей фазе будет почти совпадать с э. д. с. первого генератора, т. е. явится для него током нагрузки, и будет почти противоположным э. д. с. второго генератора (будет уменьшать его нагрузку). В этом случае каждый из генераторов будет нести нагрузку, пропорциональную вращающему моменту, развиваемую его первичным двигателем.

При этом полюса более нагруженного генератора будут в пространстве находиться впереди полюсов менее нагруженного. Последнее обстоятельство равносильно тому, что у более нагруженного генератора угол сдвига фаз между э. д. с. и напряжением δ1 больше, чем у менее нагруженного δ2.

Следует отметить, что параллельная работа синхронных генераторов проходит устойчиво только при определенных значениях угла δ. Наиболее устойчива она при угле δ, равном 0°, что соответствует холостой работе генераторов; при угле, равном 90°, генератор выпадает из синхронизма и параллельная работа становится невозможной.

Неизменность угла δ зависит от постоянства скорости вращения первичного двигателя. При колебании скорости вращения вследствие изменения нагрузки или по каким-либо другим причинам угол δ может измениться до недопустимой величины. Поэтому надежность и устойчивость параллельной работы синхронных генераторов в значительной мере зависит от качества работы регуляторов оборотов первичных двигателей.

Необходимое для перераспределения нагрузок генераторов дистанционное управление подачей топлива первичным двигателям обеспечивается применением регуляторов с серводвигателем или с электромагнитным приводом клапанов подачи топлива. При включении напряжения серводвигатель или соленоид открывает клапан подачи топлива или пара. Степень открытия клапана, а следовательно, и количество подаваемого топлива регулируется продолжительностью включения серводвигателя или числом включенных соленоидов.

Уравнительное соединение между обмотками возбуждения генераторов

У синхронных генераторов с самовозбуждением и саморегулированием напряжения величина тока возбуждения, зависит от тока в цепи статора. В свою очередь при параллельной работе синхронных генераторов изменение тока возбуждения генератора влияет на величину его реактивного тока. Отсюда вытекает, что при параллельной работе синхронных генераторов с самовозбуждением и саморегулированием напряжения необходимо принимать специальные меры для обеспечения правильного распределения реактивного тока между ними.

В качестве такого мероприятия у генераторов одинаковой мощности предусматривают уравнительное соединение между их обмотками возбуждения (на стороне постоянного тока), как это изображено на рис. 2.

При замыкании автоматов генераторов подается ток на катушки контакторов К1 и К2, подключающих обмотки возбуждения к уравнительным шинам.

В результате параллельного соединения обмоток возбуждения любое изменение возбуждения одного генератора отражается и на величине возбуждения второго. Поэтому распределение реактивного тока между ними сохраняется правильным.

При параллельной работе генераторов разной мощности, уравнительное соединение выполняется в цепях схемы регулирования напряжения на стороне переменного тока (рис. 3).

Источник



Синхронизация генераторов (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6

§ 12.7. СИНХРОНИЗАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Способы синхронизации. Под синхронизацией понимают процесс включения синхронной машины на параллельную работу с другой синхронной машиной или с энергосистемой. Процесс включения может быть полностью автоматизирован. Все операции при этом выполняются без вмешательства персонала.

Автоматическая синхронизация применяется прежде всего на гидроэлектростанциях. Если при синхронизации часть операций по включению генератора выполняется человеком, то такая синхронизация называется полуавтоматической. В ряде случаев допускается осуществлять синхронизацию вручную без использования устройств автоматики.

Существует два способа включения синхронных генераторов на параллельную работу: самосинхронизация и точная синхронизация. При этом, несмотря на различие условий, в которых находится генератор, и тот и другой способы должны обеспечить включение генератора при допустимых значениях уравнительного тока и мощности и вхождение включенного генератора в синхронизм.

Самосинхронизация. Сущность ее заключается в том, что во время включения генератора при скорости, близкой к синхронной, автомат гашения поля (АГП) остается отключенным и обмотка ротора генератора оказывается замкнутой на разрядный резистор и отсоединенной от возбудителя. Таким образом, генератор включается в сеть невозбужденным (Е q =0). После включения выключателя генератора подается сигнал на включение АГП, который подключает обмотку ротора к возбудителю. Генератор возбуждается и втягивается в синхронизм. Для энергосистемы такое включение эквивалентно трехфазному короткому замыканию за сопротивлением генератора, поэтому действующее значение периодической составляющей переходного уравнительного тока

I ′ур= U с /(Х′ d + X с ) (12.7)

где Xc и Uc —приведенные к генераторному напряжению соответственно сопротивление и напряжение системы.

Наиболее тяжелым случаем является включение генератора на шины неограниченной мощности ( X с =0). При этом ток I ‘ур может достигать значений тока трехфазного короткого замыкания возбужденного генератора при повреждении на его выводах ( I ′к= E ′ q / X ′ q ). Во всех других случаях I ‘ур I ′к, поэтому при самосинхронизации генератор находится в более легких условиях, чем при коротких замыканиях. При самосинхронизации понижается напряжение в системе. Минимальное напряжение получается на выводах генератора U г = UcX ′ d /(Х′ d + X с ). Однако работа потребителей при этом, как правило, не нарушается (напряжение восстанавливается через 2—Зс). При самосинхронизации на ротор действует ряд вращающих моментов. Процесс вхождения в синхронизм зависит от их соотношения [98].

Самосинхронизацию рекомендуется применять как основной способ включения в тех случаях, когда уравнительный ток I ‘УР I г. ном . При этом на гидрогенераторах предусматривается автоматическая, а на турбогенераторах—полуавтоматическая самосинхронизация. Нужно отметить, что в ряде случаев при допустимой кратности уравнительного тока применяют способ автоматической или полуавтоматической точной синхронизации. Это относится, например, к генераторам с непосредственным охлаждением обмоток. В аварийных ситуациях самосинхронизацию допускается применять независимо от кратности уравнительного тока и способа охлаждения генератора. В схеме самосинхронизации применяют реле разности частот ИРЧ-01А. Действие реле основано на индукционном принципе. Оно выполнено на четырехполюсной магнитной системе.

На рис. 12.11 дана упрощенная схема полуавтоматической самосинхронизации с реле разности частот KF типа ИРЧ-0,1А.

Процесс самосинхронизации начинается с включения ключа синхронизации SA . При этом контактами SA .1— SA .3 на схему подается оперативный ток и обмотка напряжения KF .1 реле KF контактом SA .4 подключается к трансформатору напряжения Т V 1 шин электростанции (рис, 12,11,0), Обмотка KF .2 (рис.12.11,б) контактом SA .5 подключается к трансформатору напряжения TV 2 генератора спустя время t С. Р =1. 2 с (реле времени КТ), если выключатель и АГП генератора находятся в отключенном состоянии (вспомогательные контакты Q .2 и ASV замкнуты) и на выводах генератора отсутствует напряжение (контакт KV минимального реле напряжения KV замкнут). К обмотке подводится небольшое остаточное напряжение генератора, составляющее около U г. ост =0,2 В, так как генератор включается в сеть невозбужденным.

Магнитные потоки, создаваемые токами в обмотках реле, периодически смещаются по фазе на угол 0≤ δ ≤2 π со скоростью, пропорциональной разности частот синхронизируемых напряжений При этом подвижная система реле совершает колебательные движения.

Чем меньше разность частот, тем больше амплитуда колебаний При допустимой по условиям самосинхронизации разности частот реле кратковременно замыкает контакты KF в цепи обмотки промежуточного реле KL 1 (рис. 12.11, в). Оно срабатывает и контактом KL 1.1 самоудерживается, а контактом KL 1.4 подает воздействие на включение выключателя (рис 12.11, г) После этого в связи с замыканием вспомогательного контакта выключателя Q 1 включается АГП Реле KL 2, управляемое размыкающим контактом KL 1.2 реле KL 1, обеспечивает однократность действия. Реле имеет некоторое замедление при возврате, что необходимо для надежного включения выключателя и АГП.

Читайте также:  Измерение тока через добавочное сопротивление

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

После завершения процесса самосинхронизации обмотка KF .2 реле разности частот отключается от трансформатора напряжения TV 2 размыкающими контактами KV , KL 1.5 и вспомогательными контактами ASV и Q .2 (рис. 1211,6) Это необходимо для того, чтобы исключить повреждение обмотки, не рассчитанной на номинальное вторичное напряжение трансформатора TV 2. Для возврата реле KL 1 и других реле ключ SA переводится в отключенное положение.

Точная синхронизация. При точной синхронизации генератор включается в сеть возбужденным, поэтому уравнительный ток в момент включения определяется при прочих равных условиях значением напряжения биения Us , которое, как указывалось, равно геометрической разности ЭДС (напряжения) синхронизируемого генератора U r и системы U c .

На рис. 12.12, а дана векторная диаграмма для случая Ur = Uc = U , из которой следует, что Us =2 Usinδ /2. При этом уравнительный ток Iyp =[2 U /( Xr + Xc )] sinδ /2. Максимальное значение он приобретает в момент включения генератора ( U г = Eq » и Хг= Xd «) на шины системы неограниченной мощности (Хс=0) при угле δ=π. В этом случае уравнительный ток I УР » превышает в два раза сверхпереходный ток трехфазного короткого замыкания генератора I к «.

Очевидно, что устройство точной синхронизации должно обеспечивать включение при уравнительном токе I ур =0. Для выполнения этого условия необходимо обеспечить: равенство напряжений включаемого генератора Ur и системы U С ; совпадение по фазе указанных напряжений ( δ =0); равенство угловых скоростей включаемого генератора ω г и системы ω с . Если бы выключатель включался мгновенно ( t в. в =0), то в процессе точной синхронизации достаточно (для обеспечения I ур =0) было бы выполнить два первых требования и сигнал на включение при Us =0. В действительности t в. в ≠0, поэтому выключатель необходимо включать с некоторым опережением. Сигнал на включение можно подавать либо с постоянным углом опережения δo п , либо с постоянным временем опережения ton , равным времени включения выключателя t в. в . В соответствии с этим различают синхронизаторы с постоянным углом опережения и синхронизаторы с постоянным временем опережения.

На рис. 12.12, б показан характер изменения Us =ƒ( t ) для двух значений угловой скорости скольжения ωs = ω г -ωс. Так как угол δ = ωst , то при δ = δ оп каждому значению ωs соответствует определенное время, в частности t оп1 и t оп2 . В общем случае t оп отличается от t в. в , поэтому действие синхронизатора с постоянным углом опережения может сопровождаться значительным уравнительным током из-за включения выключателя не в момент оптимума ( Us =0), что является принципиальным недостатком синхронизатора с постоянным углом опережения. В настоящее время такие синхронизаторы уже не применяются.

Синхронизатор с постоянным временем опережения не имеет указанного недостатка. Если принять ton = t в. в , то выключатель должен при любых значениях ω s включиться в момент оптимума. Однако в действительности происходят отклонения из-за разброса времени t в. в и погрешности синхронизатора. При неравенстве абсолютных значений синхронизируемых напряжений форма огибающей напряжения биения искажается. Во всех случаях предполагается, что значение угловой скорости скольжения ω s в течение времени опережения t оп остается постоянным. В действительности имеет место некоторое угловое ускорение. В синхронизаторах, использующих напряжение биения в качестве воздействующей величины, например в синхронизаторе АСТ-4, эти обстоятельства не учитываются, что также вызывает погрешности в их работе. Таким образом, недостатки этих синхронизаторов обусловлены тем, что измерение угла δ между векторами синхронизируемых напряжений и угловой скорости скольжения ws производится косвенным способом, через напряжение биения. В связи с этим в современных синхронизаторах с постоянным временем опережения напряжение биения не используется. Такими устройствами являются синхронизаторы СА-1 и УТСЗ.

Синхронизатор СА-1 выпускается на основе разработок Московского энергетического института [77, 99, 100]. Принцип действия синхронизатора заключается в непосредственном измерении угла δ после предварительного преобразования его в напряжение постоянного тока Uδ (рис. 12.13, а). Причем угол опережения t оп , выбирается с учетом скорости изменения угла δ и его ускорения

В зависимости от знака скольжения синхронизатор разрешает включение при выполнении условий δ+δ o п =2 π или δ + δon =0. Так как зависимость между δ и Uδ имеет линейный характер, то условие срабатывания синхронизатора представим в виде

где U 2 π —значение Uδ при угле 2 π (0).

Упрощенная функциональная схема синхронизатора показана на рис. 12.13, б.

Измерительный преобразователь 1 осуществляет линейное преобразование угла δ в напряжение постоянного тока Uδ . Дифференцирующие усилители 2 и 3 дважды дифференцируют напряжение Uδ , а сумматор 4 реализует левую часть выражения (12.8). Полученное напряжение поступает на вход компаратора 5, который сравнивает его с напряжением U 2 π и через логическую часть устройства 10 разрешает включение, если выполняется условие (12.8). Дифференцирующие усилители 2 и 3, сумматор 4 и компаратор 5 составляют блок времени опережения Синхронизатор позволяет устанавливать t оп = 0,1. 1,0 с. Синхронизатор содержит устройство запрета по максимально допустимому углу опережения, состоящее из сумматора 6 и компаратора 7. При определении значения максимально допустимого угла опережения δ on max , соответствующего максимально допустимой скорости скольжения ω s max (δ on max =ω s max t оп ), неободимо учитытывать действительное ускорение в момент замыкания контактов выключателя. Угол δ on max устанавливается на сумматоре 6 в виде расчетного напряжения U δ on max , а поправка на ускорение вводится автоматически в сумматор в виде напряжения с выхода дифференцирующего усилиПолученное напряжение U ∑ сравнивается компаратором 7 с напряжением Uδ . Включение запрещается при U ∑ > Uδ .

Получить полный текст Подготовиться к ЕГЭ Найти работу Пройти курс Упражнения и тренировки для детей

Синхронизатор разрешает включение при максимально допустимых углах опережения, не превышающих 120°. Включение также запрещается, если разность абсолютных значений синхронизируемых напряжений превышает допустимое значение ΔU . Для этой цели в устройстве предусмотрен блок запрета 8. Предельная допустимая разность амплитуд синхронизируемых напряжений равна 15 В (номинальные напряжений равны 100 В). Узел блокировки 9 предотвращает неправильные срабатывания синхронизатора при переходных процессах в его элементах, возникающих в момент подачи или снятия синхронизируемых напряжений. Синхронизатор содержит уравнитель частот 11, воздействующий на систему регулирования частоты вращения генератора. Он разрешает включение, если частота сети ƒ c и частота генератора ƒг отличаются не более чем на 1 Гц. При угловой скорости скольжения, близкой к нулю, синхронизатор может отказать в действии. Для исключения этого уравнитель частот выполнен так, что он подгоняет ωs , не к нулю, а к некоторому минимальному значению.

Синхронизатор СА-1 не содержит устройства, уравнивающего синхронизируемые напряжения. Эта операция выполняется вручную в процессе синхронизации.

Синхронизатор УТСЗ , разработанный в ВНИИ «Электропривод» [101], является устройством точной синхронизации, обеспечивающим автоматизацию всего процесса включения синхронного генератора. Основными элементами синхронизатора являются (рис. 12.14): узел подгонки напряжения (УПН); узел подгонки частоты (УПЧ);

узел опережения (УО); узел включения (УВ) и узел блокировки (УБ). Рассмотрим функциональные схемы и работу этих узлов.

Узел опережения (УО) формирует сигнал на включение выключателя синхронизируемого генератора с заданным временем опережения ton без использования напряжения биения. Эго устройство, как и синхронизатор СА-1, осуществляет непосредственное измерение угла δ. Упрощенная функциональная схема УО и графики его работы показаны на рис. 12.15, а.

Напряжения сети U с и генератора Ur поступают на входы инвертирующих операционных усилителей 1 и 1′ и преобразуются ими в напряжения U 1с и U 1 r , которые, в свою очередь, с помощью операционных усилителей 2 и 2′ преобразуются в прямоугольные напряжения U 2 c и U 2 r , следующие с частотой сети ƒ c и частотой генератора ƒ r . Элементы 3 и 3′, содержащие дифференцирующие конденсаторы и инверторы (логические элементы НЕ), формируют из напряжений U 2 c и U 2г узкие импульсы с частотой сети ƒс и с частотой генератора ƒг. Напряжение U 2 c поступает также на вход инвертирующего операционного усилиНа выходе усилителя формируется пилообразное напряжение U з . Это напряжение подается на вход элемента 5 (фазового детектора), который управляется импульсами ƒг При поступлении очередного импульса на выходе элемента 5 появляется постоянное напряжение U δ , значение которого пропорционально углу δ между синхронизируемыми напряжениями Uc и U г . Таким образом осуществляется преобразование угла δ в постоянное напряжение Uδ .

На рис. 12.15,б рассмотрен случай, когда частота генератора выше частоты сети, поэтому фаза импульсов ƒг равномерно смещается во времени относительно фазы импульсов ƒс и пилообразного напряжения U з . В результате напряжение U δ приобретает ступенчатую форму. Оно максимально при δ—π и равно нулю при δ=0. Это напряжение поступает на вход дифференцирующего усилителя 6 и неинвертирующего усилиНапряжение dU δ / dt на выходе усилителя 6 пропорционально угловой скорости скольжения. Усилитель 7 имеет в цепи обратной связи три резисторных делителя, с помощью которых можно изменять значения напряжения U ‘ δ на его выходе. Сигналы с выхода усилителей 6 и 7, пропорциональные угловой скорости скольжения и углу δ , поступают на вход компаратора 10, на выходе которого формируется сигнал U 4 . Его передний фронт возникает при условии U ‘ δ = dUδ / dt , а задний фронт совпадает с моментом времени, когда δ =0, поэтому продолжительность сигнала U 4 равна времени опережения to п . Таким образом, в отличие от синхронизатора СА-1 здесь при определении t оп угловое ускорение ( d 2 Uδ / dt 2 ) не учитывается, что делает замер менее точным.

Читайте также:  Все крампеты в тока бока 2021

Источник

Синхронизация генераторов: способы и их преимущества

Синхронизация генераторов: способы и их преимущества

Электростанции средней и высокой мощности состоят из нескольких синхронных генераторов с параллельным подключением к сети переменного тока. Это предотвращает полное отключение потребителей при неисправностях оборудования. Для запуска машин необходима процедура безопасного включения. От ее продолжительности и условий протекания во многом зависит работоспособность оборудования станции.

Синхронные генераторы

Особенность работы синхронных ГУ состоит в том, что при запуске из состояния покоя ротор не может начать самостоятельное движение и нуждается в принудительном раскручивании до скорости вращения электромагнитного поля статора. При включении электромашин возникают пусковые токи, которые нередко сравнимы с показателями короткого замыкания, что может привести к снижению сетевого напряжения. При затяжном пуске резко возрастает риск перегрева рабочих узлов. Все эти нюансы учитывают при разгоне ротора до подсинхронной скорости, после чего генераторная установка включается в сеть с соблюдением ряда условий. Этот процесс и называется синхронизацией генератора с сетью.

Для чего нужна синхронизация генераторов и что это такое?

В перечень условий входят:

  • соблюдение идентичности чередования фаз электрической сети и машины;
  • равенство напряжений и частот:
  • совпадение по фазе векторов напряжений.

Перечисленные операции проводятся вручную или специальными автоматическими устройствами. Промежуточный вариант: часть операций выполняет персонал, а часть — автоматически. В современных системах электроснабжения предпочтение отдается автоматике. Для выполнения этой сложной и ответственной процедуры электростанции оборудуются автосинхронизаторами.

Способы синхронизации

Синхронизация генераторов

Применение одного из перечисленных методов позволяет предотвратить обесточивание шин, повреждение коммутационного оборудования и электрогенератора.

Синхронизация генераторов на параллельную работу осуществляется тремя способами:

  • точной синхронизации с выравниванием напряжения и частоты машины и сети с включением в момент совпадения фаз;
  • самосинхронизацией с замыканием обмотки возбуждения ГУ, приблизительно равных частотах и включении с последующим возбуждением;
  • синхронизацией через индуктивное сопротивление с включением при близких значениях напряжения и частоты (применяется в автономных электростанциях).

Перечисленные методы имеют достоинства и недостатки. Их выбор зависит от вида и назначения ГУ, ее мощности, требований к параметрам напряжения и частоты.

Точная синхронизация электростанций

Для выполнения всех ее условий требуется несколько минут времени и наличие особого навыка у персонала. Операция не опасна для оборудования, так как номинальное значение тока не превышается. Она используется на генераторных установках большой мощности, где время опережения задается автоматикой. Это позволяет предотвратить возникновение сверхтоков при включении.

При выполнении соблюдаются следующие критерии:

  • различие напряжений сети и генераторной установки не более 1 % при наличии АВР с функцией автоматической подгонки, а при его отсутствии или ручном регулировании — 5 %;
  • угол напряжений не более 10 градусов;
  • отклонение частот не более 0,1 %.

EP 25000 TE в контейнере с АВР

  • Модель: EP 25000 TE в контейнере с АВР
  • Мощность: 16 кВт
  • 1 079 740 руб.

H 6000E в контейнере

  • Модель: H 6000E в контейнере
  • Мощность: 6 кВт
  • 277 300 руб.

LT 3500 CL

  • Модель: LT 3500 CL
  • Мощность: 2.5 кВт
  • 21 000 руб.

Соблюдение условий достигается с помощью регулировки тока возбуждения машины и изменения вращающего момента вала. Контроль параметров производится по расположенным на пульте управления вольтметрам, частотометрам и синхроноскопу, которые подключают к трансформатору.

Недостатки точной синхронизации:

  • сложность подгонки всех параметров;
  • большой временной интервал, поскольку при авариях в системе может занимать несколько десятков минут, а важно обеспечить быстрое включение;
  • высокая вероятность механических повреждений при большом угле напряжений;
  • возможность использования только на высокомощных электростанциях с турбинами.

Преимущества способа заключаются в том, что при избежании ошибок переходные процессы при параллельном соединении генераторов очень незначительны и кратковременны.

2000 E-SERIES S с АВР

  • Модель: 2000 E-SERIES S с АВР
  • Мощность: 1600 кВт
  • 47 172 125 руб.

APD220P в кожухе с АВР

  • Модель: APD220P в кожухе с АВР
  • Мощность: 160 кВт
  • 3 057 805 руб.

LDG 3600 CL

  • Модель: LDG 3600 CL
  • Мощность: 2.97 кВт
  • 42 000 руб.

Способ самосинхронизации

Этот метод позволяет значительно сократить продолжительность подготовительных процедур и имеет единственное условие включения: разница скорости вращения генераторов должна быть не более 2-3 Гц. Точная подгонка остальных величин на производится.

При включении ГУ этим способом стремятся минимизировать время входа в синхронизм и изменения напряжения и тока. Для этого подключаемой машине дается перевозбуждение. Разность скоростей агрегатов должна быть не более 3-5 % их синхронной скорости вращения, а ускорение составляет не более 1 Гц/с. Лучше всего производить параллельное подключение генераторов при уменьшении разности их скоростей вращения. Сокращение процесса происходит при более высокой скорости подключаемой ГУ. В этом случае агрегат сразу берет на себя нагрузку и производит генерирование.

Недостаток самосинхронизации — снижение напряжения на шинах станции и броски тока в цепи генератора. Если мощность подключаемого дизельного агрегата равна общей мощности станции падение напряжения порой достигает 40 %, а броски тока в 2-4 раза превышают номинал.

Синхронизация дизель-генераторов и газовых электростанций через индуктивное сопротивление

Синхронизация генераторов

Метод через сопротивление часто называют грубой синхронизацией. Его достоинства заключаются в простоте операций и высокой вероятности безаварийного включения.

Его используют в автономных системах энергоснабжения.

Последовательность действий состоит в приведении Гу во вращение, возбуждении и последующем подключении на шины при достижении околосинхронных значений напряжения и частоты. Окончательная синхронизация происходит через сопротивление после возникновения электрической связи с сетью.

Недостаток способа — большие толки и качания. По этой причине он применяется в автономных системах, мощность которых значительно уступает станциям централизованного энергоснабжения.

1500T24 с АВР

  • Модель: 1500T24 с АВР
  • Мощность: 1500 кВт
  • 48 999 000 руб.

120T32 в контейнере с АВР

  • Модель: 120T32 в контейнере с АВР
  • Мощность: 120 кВт
  • 4 686 822 руб.

GG3300-X

  • Модель: GG3300-X
  • Мощность: 2.4 кВт
  • 37 434 руб.

Особенности автоматических синхронизаторов (АС)

Современные АС выполняют точную автоматическую синхронизацию с помощью микропроцессора. Они имеют соответствующее климатическое исполнение и выполняют:

  • регулирование частоты ГУ импульсами противоположных знаков для достижения оптимального значения;
  • регулирование напряжения с заданной точностью;
  • выбор установки времени опережения;
  • индикацию состояния АС и ГУ;
  • контроль и диагностику отказов с распознаванием неисправностей и недостоверности данных;
  • передачу информации по сети;
  • сохранение данных.

Устройства оснащаются программным обеспечением с моделью объекта регулирования для выбора предварительных настроек и обучения персонала. В них предусмотрены режимы ручного и автоматического тестирования. Оборудование выпускается в виде отдельного модуля, устанавливается в шкаф автоматики или предлагается как панель синхронизации. При этом функции у всех разновидностей одинаковые.

Основные положения правил технической эксплуатации

Синхронизация генераторов производится в соответствии с правилами технической эксплуатации и устройства электроустановок. Согласно стандартам РФ способ точной автоматической синхронизации предусматривается для турбогенераторов мощностью более 3 МВт и гидрогенераторов от 50 МВт. В аварийных ситуациях используется самосинхронизация без учета системы охлаждения и технических характеристик агрегатов.

Самосинхронизация допустима для турбогенераторов мощностью до 3 МВт и для установок этого типа с косвенным охлаждением, оснащенных трансформаторами. А также для гидрогенераторов мощностью до 50 МВт.

Ручные настройки применяются для генераторов до 15 МВт, а при работе двух и более параллельно подключенных ГУ используется автоматическое и полуавтоматическое оборудование. При ручном методе обязательна блокировка от несинхронного включения.

Соответствующие устройства размещаются на центральном или местном пульте управления, главном или блочном щите. Помимо автоматики все ГУ должны быть оборудованы ручными настройками с блокировкой от несинхронного включения.

При введении в сеть двух генераторов с общим выключателем их необходимо синхронизировать между собой самосинхронизацией, а затем с сетью точной настройкой.

Самосинхронизация обязательна при ликвидации аварий. При этом соблюдается правило, что сверхпереходный ток не превышает номинальный в 3 раза.

Процесс синхронизации может осуществляться только специально обученным персоналом. Для точной ручной настройки параметров необходимы специалисты высокой квалификации. Алгоритмы этого процесса постоянно совершенствуются, внедряются новые цифровые технологии, устройства управления. Важно выбрать правильный вариант оборудования.

Специалисты ГК «ЭнергоПроф» предоставляют комплексные услуги по оснащению систем автономного энергоснабжения блоками АВР с функцией блокировки и устройств АС. Мы производим синхронизацию ГУ с последующим техническим обслуживанием и обучаем персонал станции.

Электростанции средней и высокой мощности состоят из нескольких синхронных генераторов с параллельным подключением к сети переменного тока. Это предотвращает полное отключение потребителей при неисправностях оборудования. Для запуска машин необходима процедура безопасного включения. От ее продолжительности и условий протекания во многом зависит работоспособность оборудования станции.

Источник