Паралельна робота дизель-генераторів у режимі синхронізації

Відповідно до ГОСТ генератори повинні забезпечувати тривалу стійку паралельну роботу між генераторами однієї серії та генераторами різних серій при граничному співвідношенні потужностей від 1:3 до 3:1.

Розрізняють три варіанти досягнення стійкої паралельної роботи генераторів:

установкою однакового статизму за реактивним струмом (за статичними характеристиками);
з зрівняльними сполуками змінного струму;
з зрівняльними сполуками постійного струму.

За першими двома варіантами паралельна робота може здійснюватися між генераторами зі статичним збудженням і безщітковими генераторами. За третім варіантом - тільки між генераторами зі статичним збудженням.

Найбільш поширеним є другий варіант паралельної роботи, що забезпечує високу точність підтримки напруги, хорошу рівномірність розподілу реактивних навантажень, високий рівень стійкості, гальванічну розв'язку по ланцюгах ротора і системи збудження.

Паралельна робота за статичними характеристиками розглядається як резервний варіант, що здійснюється в тих випадках, коли з яких-небудь причин неможливий другий варіант, або в тих випадках, коли передбачена лише короткочасна паралельна робота на час переведення навантажень з одного генератора на інший і параметри регулювання при паралельній роботи з цієї причини не обговорюються.

При паралельній роботі за статичними характеристиками на генераторах встановлюють однаковий статизм реактивного струму (зазвичай = 3%).

Це забезпечує стійкість та задовільний розподіл реактивних навантажень, проте точність підтримкинапруги виявляється невисокою.

Паралельна робота за третім варіантом здійснюється шляхом з'єднання обмоток збудження паралельно працюючих генераторів і можлива лише між генераторами однієї серії, що мають однакову напругу збудження, або в тих випадках, коли напруги збудження розходяться не більше ніж (10-15%).

У цьому варіанті має місце гальванічний зв'язок між обмотками збудження і ланцюгами систем збудження всіх паралельно працюючих генераторів, тому несправність ланцюга одного з генераторів може викликати пошкодження в будь-якій з паралельно працюючих машин.

Вимоги до паралельної роботи генераторів

Відповідно до ГОСТ 14965 до паралельної роботи генераторів висуваються такі вимоги:

1. Паралельна робота має бути стійкою;

2. Нерівномірність розподілу реактивних навантажень при паралельній роботі з зрівняльними сполуками в тепловому стані генераторів, що встановився, не повинна перевищувати +10% номінальної реактивної потужності генератора меншої потужності при зміні сумарного навантаження від 20 до 100% і за умови, що нерівномірність + 10% номінальної активної потужності генератора меншої потужності.

3. Нерівномірність розподілу реактивних навантажень при паралельній роботі за статичними характеристиками в тепловому стані генераторів не повинна перевищувати +10% від номінальної реактивної потужності меншого генератора при зміні сумарного навантаження від (75 до 100)% і при нерівномірності розподілу активних навантажень. При цьому при зміні сумарного навантаження від (20 до 75)% реактивне навантаження на генераторах має розподілятися таким чином, щоб струми збудженняперевищували номінальні значення.

4. Генератори повинні допускати включення на паралельну роботу методом самосинхронізації при ковзанні трохи більше 5%

Стандарти не обумовлюють розподіл реактивних навантажень в тепловому стані генераторів, що не встановився, або у варіанті паралельної роботи холодних і нагрітих машин.

У цих випадках нерівномірність розподілу реактивних навантажень може помітно перевищувати обумовлену пп. 2, 3, що не слід розглядати як ознаку незадовільної паралельної роботи дизельних електростанцій, так як з прогріванням холодних машин реактивні навантаження на генераторах вирівнюються.

Зазначимо, що з паралельної роботі зі статичним характеристикам при зміні сумарного навантаження від (20 до 100)% та умовах, обумовлених у п 3., зазвичай нерівномірність розподілу реактивних навантажень вдається обмежити нормою 15%.

Тому на практиці оптимальним слід визнати такий варіант налаштування, при якому при навантаженнях 20-75% вказана нерівномірність не перевищує 15%, а при навантаженнях 75-100% - 10%.

Зазначимо також, що при оптимальному налаштуванні паралельної роботи підвищена нерівномірність розподілу активних навантажень не призводить, як показує досвід, суттєвого перекосу реактивних навантажень.

Так, при проведенні перевірки паралельної роботи двох однакових генераторів, активні навантаження між генераторами були розподілені щодо 7:3, при цьому при коефіцієнті потужності сумарного навантаження 0,8 коефіцієнти потужності генераторів дорівнювали відповідно 0,83 і 0,78.

Розподіл реактивних навантажень

Значення реактивних навантажень на паралельно працюючих генераторах обумовлюється двома чинниками:

величиною реактивного навантаження на загальнихшинах;
ступенем розбіжності зовнішніх характеристик генераторів.

Перший фактор визначає значення реактивних навантажень на генераторах при ідеальному її розподілі. Другий викликає перерозподіл реактивних навантажень між генераторами, тобто зумовлює ступінь нерівномірності її розподілу. Відповідно до ГОСТ 14965 нерівномірність розподілу реактивних навантажень визначається за такою формулою:

де - реактивні навантаження на генераторах, - номінальні реактивні потужності генераторів.

Стійкість паралельної роботи дизель-генераторів

Як відомо, розрізняють статичну та динамічну стійкість паралельної роботи. Під статичною стійкістю розуміють здатність паралельно працюючих генераторів зберігати стійкість при малих збурення режиму. Розрізняють два види порушення статичної стійкості:

1. Виникнення стійких незатухаючих коливань за збереження електричного зв'язку між генераторами;

2. Розвал паралельної роботи, викликаний наростанням струму між генераторами з відключенням вимикача, що з'єднує генератори.

Найбільшою мірою до автоколивань схильні генератори з непрямим компаундированием. Найбільш стійкі безщіткові генератори з тиристорним збудженням.

Великий запас стійкості і в діодних безщіткових генераторах, хоча на практиці в останньому випадку спостерігалися автоколивання. В цілому, чим вище форсувальна здатність системи збудження, тим менший генератор схильний до автоколивань.

Статична стійкість великою мірою залежить від сумісності приводного двигуна (дизеля) та генератора. Насправді спостерігалися випадки, коли генератор під час роботи з синхронним приводом (автономної чи паралельної) стійкий, але прироботі з дизелем на генераторі виникали незатухаючі коливання, зумовлені взаємним розгойдуванням генератора та дизеля.

Розвал паралельної роботи через втрату статичної стійкості відбувається у разі появи несправностей у схемі, наприклад, при обриві зрівняльних сполук.

У момент втрати стійкості починається форсування збудження однією генераторі і розбудження іншого.

Так як в динаміці процес супроводжується не тільки збільшенням різниці ЕРС між генераторами, але і зниженням індуктивних опорів до значень близьких до надперехідних, то зрівняльний струм між генераторами протягом 13 с наростає до значень, відповідних струмовій уставці спрацьовування секційного автомата (), паралельна робота розвалюється.

У практиці випробувань та експлуатації генераторів доводиться стикатися також і з динамічною нестійкістю паралельної роботи. Такі випадки спостерігалися при паралельній роботі за статичними характеристиками у разі, якщо генератор статично нестійкий при ємнісних навантаженнях.

При цьому вихідний режим паралельної роботи стійкий, тому що обидва генератори несуть змішане активно-індуктивне навантаження, однак, при накиданні навантаження, короткочасний перехід одного з генераторів в ємнісний квадрант, призводить до розвалу паралельної роботи.

Слід зазначити, що випадок, що розглядається, при низьких активних навантаженнях () може виявитися і статично нестійким, тому що зі зміною теплового стану генераторів їх статичні характеристики можуть «роз'їхатися» що переведе один з генераторів в ємнісний режим і паралельна робота розвалиться.

У таких випадках динамічна (і статична) нестійкість паралельної роботи змушує відмовитися від роботиза статичними характеристиками і перейти на роботу з вирівнювачами постійного струму (якщо робота з вирівнювачами змінного струму з якихось причин неможлива).