Включення генераторів на паралельну роботу - Студопедія
Як зазначалося, для включення генераторів постійного струму на паралельну роботу необхідно, щоб напруги на затискачах їх були однаковими і щоб полярність генератора, що включається, відповідала полярності мережі. При цьому напруга генератора, що підключається, встановлюють кілька вище напруги працюючих генераторів, щоб відразу ж після замикання контактів вимикача генератор прийняв на себе частину навантаження працюючих машин. Потім у міру прогріву приводного двигуна генератора, що підключається, напруга на його затискачах збільшують і одночасно зменшують напругу працюючих машин так, щоб напруга на шинах залишилася без зміни.
Процес перерозподілу навантаження протікає в такий спосіб. Наприклад, при збільшенні струму збудження генератора, що підключається, зростає його напруга, від чого збільшується навантаження і знижується частота обертання приводного двигуна. При цьому починає діяти регулятор частоти, збільшуючи подачу палива або пари (залежно від типу приводного двигуна), і відновлює частоту обертання агрегату відповідно збільшеної його потужності.
При необхідності відключення одного з генераторів зменшують його збудження та одночасно збільшують збудження інших машин так, щоб напруга на шинах залишалася постійною. Цю операцію виробляють доти, поки струм генератора стане рівним нулю.
Слід мати на увазі, що при надмірному зменшенні напруги генератора, що відключається, його струм може змінити напрям і машина перейде в руховий режим, що може призвести до аварії. Щоб уникнути цього, передбачається встановлення реле зворотного струму, що відключає генератор при зміні напрямку струму.
Умови паралельного включення СГ, сутнісно, самі, як і генераторів постійного струму, але напруги СГ змінюються за величиною і за знаком. Тому у СГ мають на увазі збіг миттєвих значень їх напруг, т. е. u1=u2, що визначає такі умови включення СГ на паралельну роботу.
- форми кривих напруг u1 та u2 повинні бути однаковими;
- діючі значення напруги мають бути рівні між собою;
- напруги повинні збігатися по фазі;
- частоти мають бути однаковими;
- порядок чергування фаз (для 3-фазних машин) має бути однаковим.
Виконання першої умови забезпечується конструкцією сучасних генераторів, останнього-при монтажі, а решти-в залежності від того, як проводяться операції, пов'язані з включенням генераторів на паралельну роботу. Виконання їх контролюється вольтметрами, синхроноскопами та частотомірами.
При недотриманні умов включення СГ на паралельну роботу, наприклад, при нерівності діючих значень напруги, можуть виникнути великі зрівняльні струми. При невиконанні третьої та четвертої умов виникають напруження биття.
Представимо напруги U1 і U2 у вигляді двох векторів, один з яких нерухомий, а інший обертається відносно першого зі швидкістю, що дорівнює різниці кутових швидкостей 2pf1-2pf2.
Нехай у певний момент часу вектори U1 та U2 розташовані так, як показано на рис. 120. Їх геометрична сума визначає напругу DU, під впливом якого ланцюгом піде струм биття Iб, що відстає від напруги DU по фазі на 90°. На відміну від зрівняльного струму, струм биття близький по фазі до напруги U2 і знаходиться в протифазі з напругою U1. Таким чином, в даний момент струм є активним і нетільки навантажує генератори, а й впливає роботу приводних двигунів.
Напруга биття виникає при несинхронній роботі генераторів і залежить від величини неузгодженості частот та від кута зсуву фаз між напругами. Максимального значення, що дорівнює 2Um, напруга биття досягає при куті зсуву фаз, що дорівнює 180°.
Отже, невиконання умов безаварійного включення генераторів на паралельну роботу призводить до виникнення перехідних процесів, що супроводжуються поштовхами зрівняльного струму між генераторами та механічного моменту на валах приводних двигунів. Ці явища зазвичай супроводжуються значними відхиленнями напруги суднової мережі.
Все це може призвести до того, що не тільки генератор, що включається, не увійде в синхронізм, але можуть випасти з синхронізму та інші паралельно працюючі генератори. Ось чому включення генератора на паралельну роботу з іншими, що вже працюють, є вельми відповідальним завданням, яке повинно виконуватися при дотриманні всіх умов, що гарантують паралельну роботу ГА суднової електростанції.
Процес включення генераторів змінного струму на паралельну роботу під час виконання зазначених вище умов називається синхронізацією.
Синхронізація передбачає виконання таких основних вимог:
- зрівняльний струм у перший момент включення має бути можливо меншим;
- після включення генератори повинні залишатися у синхронізмі;
- процес синхронізації не повинен викликати відхилення параметрів суднової мережі вище за допустимі.
Синхронні генератори можуть включатися на паралельну роботу способами точної синхронізації, грубої синхронізації та самосинхронізації, причому ці способи включення здійснюютьсяяк вручну-оператором, так і автоматично.
Точна синхронізація. При точної синхронізації напруга СГ, що підключається, повинна дещо перевищувати напругу на шинах, а частота обертання СГ повинна бути близькою номінальною. Для цього зазвичай на ГРЩ мають кнопкові пости управління серводвигунами SB1 і SB2 (рис. 121), що впливають на регулятори частоти обертання приводних двигунів ПД. Включаючи серводвигун Ml або М2 в ту чи іншу сторону, підвищують або знижують частоту обертання СГ, що підключається до потрібного значення. Потім, користуючись синхроноскопом SS, вловлюють момент близького збігу по фазі напруги на шинах і напруги СГ, що підключається, і вимикачем Q включають генератор на паралельну роботу.
Найбільшого застосування отримали синхроноскопи 2-х типів: на лампах розжарювання та сельсинах. У найпростішому випадку синхроноскоп може бути виконаний на одній лампі, включений між однойменними фазами мережі і генератора, що включається.
На практиці найчастіше використовується 3-х лампова схема синхроноскопа, причому можливо 2 варіанти її виконання. На згасання ламп та на «обертання вогню». У першому випадку лампи включені між однойменними фазами А-А, В-, С-С. У цьому випадку на кожній лампі напруга биття може змінюватися з частотою рівної різниці f3 = f1-f2 див. рис. 122. Причому момент згасання лампи свідчить про збіг векторів напруги U1 і U2, тобто всі лампи горітимуть пульсуючим вогнем.
У другому випадку використовуються схеми обертання вогню, одна з ламп включена між однойменними фазами, наприклад А-А, а дві інші між різноіменними, див. рис. 123.
В результаті схема дає ефект обертання вогню, зі швидкістю - пропорційної різниці частот, при цьому напрямок вогню, що обертається, залежить від того,відстає або випереджає вектор напруги генератора, що включається від вектора напруги мережі.
Тут момент включення генераторного вимикача вибирається за двома факторами: можливо низька швидкість обертання вогню, і момент згасання ламп включеними між однойменними фазами.
Другий тип синхроноскопа виконаний на сельсинах, представляє стрілочний прилад в якому обертається зі швидкістю, що дорівнює частоті мережі, і за її положенням визначається момент включення.
Після підключення СГ поступово, відомим способом збільшують його навантаження, для чого впливають за допомогою кнопкових постів на регулятори приводних двигунів: у генератора, що підключається, у бік збільшення частоти обертання, у працюючого-у бік зниження її в таких межах, щоб частота мережі залишалася незмінною.
При однакових генераторах та малому значенні Хс (еквівалентний індуктивний опір сполучного ланцюга) найбільше значення зрівняльного струму
При цьому зрівняльний струм дорівнює ударному струму короткого замикання одного генератора.
Таким чином, включенню СГ на паралельну роботу способом точної синхронізації повинні передувати виміри і порівняння наступних величин генератора, що працює і підключається: напруги, частоти, кута зсуву d між векторами напруги.
Підключення генератора до системи здійснюється при виконанні наступних умов:
На затискачах однойменних фаз двох несинхронно працюючих генераторів виникає напруга биття, що обгинає показана на рис. 125. Ця крива характеризується періодом биття tб та максимальним значенням напруги Uбmах.
Підключення генератора на паралельну роботу слід виробляти у точці, де uб=0, оскільки у своїй виконуються зазначені вище умови.Проте, враховуючи певну тривалість спрацьовування вимикача, оператор повинен впливати з його ланцюг управління над момент часу, відповідний uб=o, і з деяким випередженням tоп, рівним часу спрацьовування апарату tср. Сказане вище зумовлює високі вимоги щодо точності виконання операцій із синхронізації генераторів.
Груба синхронізація. Відрізняється від точної синхронізації тим, що генератор підключається на шини не прямо, а через реактивний опір Хр, включене в кожну фазу, яке після втягування СГ в синхронізм відключається контакторами К1 і К2 (рис. 124) . Введення опору між генераторами обмежує зрівняльні струми навіть при значних зрушеннях напруги генераторів по фазі і тому не вимагає особливої точності при виборі моменту комутаційного включення апарату.
Найбільше значення зрівняльного струму
де U-напруга генератора, що синхронізується.
Реактор для синхронізації генераторів потужністю 50 - 1500 кВт має індуктивний опір 1,3-1,8 (о) при різниці частот 2 Гц, масу обмотки 90 кг.
Правильний розрахунок і вибір реактора, а також встановлення допустимих меж різниці частот генераторів, що синхронізуються, забезпечують втягування в синхронізм генераторів протягом 1,5—3 с. Максимальні сплески струмів і провали напруги при цьому не перевищують допустимих значень розраховуються на короткочасну роботу.
Відсутність необхідності в точному виборі моменту включення генератора є істотною перевагою способу грубої синхронізації, а до його недоліків слід віднести наявність спеціальних реакторів та комутаційних апаратів
Самосинхронізація. При самосинхронізації частоту обертання генератора, що підключається, доводять до значення, близького до номінального, і без збудження приєднують до шин працюючого генератора, потім подають збудження, і генератор втягується в синхронізм
Так як ЕРС генератора, що підключається, дорівнює нулю, то максимальне значення зрівняльного струму в момент замикання контактів буде вдвічі менше можливого максимального струму при синхронізації збуджених генераторів Однак зрівняльний струм все ж значний і може викликати великі короткочасні провали напруги в мережі. Стрибок струму при підключенні генератора залежить від співвідношення потужностей генератора, що працює і підключається. При включенні СГ у паралельно працюючого генератора, що має таку ж потужність, напруга може знизитися до 50% номінального, а у генераторів, потужність яких становить 25-30% потужності ЕС, - до 15-20%. Генератори різної потужності при самосинхронізації надійно втягуються в синхронізм При цьому початковий струм статора становить (2-4,5) ін. .
Спосіб самосинхронізації не може бути застосований, коли обидва генератори працюють з навантаженням і включення їх на паралельну роботу проводиться з метою переведення всього навантаження на один генератор або для створення в системі резервуру, що обертається, потужності.
Самосинхронізація генераторів здійснюється вкрай просто, так як при цьому способі включення СГ не потрібно вловлювати моменти збігу фаз ЕРС генераторів, що підключається і працює. Проте через можливі великі провали напруги цей спосіб синхронізації на суднових електростанціях застосування не знаходить і може використовуватися лише в окремих електричнихустановках, наприклад, у гребних електричних установках.
Автоматична синхронізація. Включення СГ на паралельну роботу способом точної синхронізації вимагає від обслуговуючого персоналу відповідних знань та навичок. При неправильному увімкненні генератора судно може повністю або частково залишитися без електроенергії. При цьому можуть втратити харчування та механізми, від яких залежить живучість судна.
В даний час застосовуються пристрої автоматичної точної синхронізації генераторів, які дозволяють проводити включення СГ на паралельну роботу практично без стрибків струму та провалів напруги в мережі.
При цьому необхідне дотримання наступних умов:
- ковзання вбирається у допустимої величини;
- кут зсуву фаз між порівнюваними напругами в момент замикання контактів вимикача близький до нуля;
- Різниця амплітуд порівнюваних напруг не перевищує допустимої величини.
При напівавтоматичній точної синхронізації підганяння частоти генератора, що підключається, здійснюється вручну дистанційно з пульта управління спеціальним ключем, а включення автомата-від сигналу синхронізатора.
При ручній точної синхронізації операції з припасування частоти та включення автомата виробляються дистанційно вручну з контролем за синхроноскопом та частотомірами, встановленими на пульті управління.
Для здійснення автоматичної, напівавтоматичної та ручної синхронізації на пульті управління крім автоматичного синхронізатора та синхроноскопа встановлені ключі синхронізації. Ці ключі є універсальними пакетними перемикачами на два робочі положення: «Автоматична синхронізація» і «Ручна синхронізація», і нульове положення, коли всі ланцюгирозімкнуті.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: