Параллельная работа генераторов переменного тока: Параллельная работа судовых генераторов. Главное условие включения генераторов переменного тока на параллельную работу

Параллельная работа генераторов, преимущества и рекомендации

Параллельная работа генераторов используется не только при проведении технического обслуживания электростанции, которая является основным источником энергии. Она может быть осуществлена и по ряду других причин. К ним относятся: обеспечение повышенной надежности питания ответственных потребителей, компенсация увеличения потребляемой мощности, а также многие другие.

Параллельная работа генераторов переменного тока подразумевает под собой совместную работу электрогенераторов при общей нагрузке. Необходимость в параллельной работе возникает, когда нагрузка питания колеблется в широких пределах, а также для повышения надежности системы электроснабжения.

Схема параллельного соединения генераторов

Когда необходимо параллельное подключение?

Если оборудование было выбрано исходя из максимально возможной нагрузки, то в случае ее снижения оно будет работать не на полную мощность. Кроме того, КПД генератора при небольших нагрузках намного ниже номинального, поэтому можно говорить о том, что работа при небольшой нагрузке является неэкономичной: снижается моторесурс, наблюдается повышенный износ оборудования, увеличенный расход топлива. В этом случае целесообразно использовать несколько генераторов и в зависимости от нагрузки включать необходимое количество для параллельной работы.

Установка одного прибора имеет и другой недостаток. При выходе его из строя полностью прекращается питание установки. Этот недостаток можно компенсировать параллельным включением нескольких приборов. Иногда параллельную работу используют, когда мощность нагрузки превышает допустимую мощность электрооборудования.

Нужно отметить, что в случае использования генератора для резервного электроснабжения параллельная работа НЕВОЗМОЖНА. Дело в том, что резервное электроснабжение уже изначально направлено на питание нагрузки от одного генератора переменного тока. Именно поэтому параллельная работа возможна лишь в случае постоянного электроснабжения.

Варианты параллельного подключения

Параллельная работа с другим электрогенератором используется для повышения надежности системы электроснабжения и для компенсации роста мощности в пиковые часы. Параллельная работа с сетью используется редко в случаях, если нужно обеспечить бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника питания. В этом случае генератор работает с сетью кратковременно, только в период перевода нагрузки на на данную генераторную установку и обратно.

Основные достоинства

• Параллельная работа позволяет расширить рабочие мощностные диапазоны оборудования
• При помощи подключения дополнительного оборудования и распределения нагрузки между ними можно обеспечить эффективную работу.
• Всегда можно дополнить установку генераторами для увеличения суммарной мощности в случае роста энергопотребления.
• Повышается надежность системы и предотвращаются перебои с электроэнергией , что невозможно сделать при использовании одного мощного электрогенератора.

• Стоимость генераторов
• Монтаж генераторов
• Ремонт электростанций

Включение генераторов на параллельную работу

Генератор постоянного тока включается на параллельную работу с другим уже работающим генератором в следующем порядке:

1) подключаемый генератор пускают в ход в соответствии с предписаниями;
2) напряжение подключаемого генератора доводят до величины на 2—3 в большей, чем напряжение на шинах распределительного щита;
3) включают автомат подключаемого генератора;
4) одновременным вращением маховиков регуляторов возбуждения обоих генераторов добиваются равномерного распределения нагрузок между двумя генераторами, при этом необходимо следить по вольтметру, чтобы напряжение на шинах главного распределительного щита оставалось без изменения.

В дальнейшем во время работы генераторов необходимо следить за постоянством напряжения на шинах и за равномерным распределением нагрузки между генераторами.

При включении синхронного генератора на параллельную работу с другим уже работающим генератором способом ручной точной синхронизации необходимо:

1) подключаемый генератор пустить в ход в соответствии с предписаниями;
2) рукоятки переключателей измерительных приборов и приборов синхронизации установить в нужное положение;
3) довести частоту включаемого генератора путем повышения скорости вращения его первичного двигателя до частоты работающего генератора;
4) довести напряжение включаемого генератора до напряжения работающего;
5) при совпадении фаз обоих генераторов включить автомат подключаемого генератора;
6) перевести часть нагрузки работающего генератора на подключаемый воздействием на регуляторы оборотов первичных двигателей;
7) убедиться в отсутствии искрения под щетками у возбудителя и в исправной работе подшипников.

Совпадение фаз генераторов проверяется с помощью синхроноскопа или по лампам синхронизации.

Если пользуются синхроноскопом, то следует добиться медленного вращения стрелки, в момент нахождения стрелки в положении, соответствующем синхронизации включается автомат генератора, после чего синхроноскоп отключают.

При использовании ламп синхронизации (по схеме на «темное» включение) надо достигнуть того, чтобы свечение ламп было кратко-временным и следовало через наиболее длительные промежутки времени, при потухании ламп автомат генератора включают и затем отключают лампы синхронизации.

При включении на параллельную работу методом самосинхронизации все необходимые операции производятся следующим образом:

1) подключаемый генератор пускается в ход в соответствии с предписаниями;
2) рукоятки переключателей измерительных приборов устанавливаются в нужное положение;
3) у подключаемого генератора на холостом ходу скорость вращения поднимается до величины, близкой к номинальной;
4) регулятор возбуждения возбудителя устанавливается в положение, обеспечивающее самовозбуждение возбудителя, и поднятие напряжения генератора на холостом ходу до величины, равной рабочему напряжению на шинах щита;
5) установить переключатель регулятора напряжения генератора в положение «Автоматическое регулирование»;
6) добиться разности частот сети и подключаемого генератора не более 1—2 гц (для быстрого перевода оборотов в частоту пользоваться таблицей). Увеличение скорости вращения подключаемого генератора при подходе к синхронной скорости вращения производить плавно и медленно;
7) при достижении указанной разницы частот включить автомат генератора и вслед за этим рубильник гашения поля, т. е. включить возбуждение. Категорически запрещается включать возбуждение раньше подключения генератора к шинам.

Как правило, синхронизация генераторов (независимо от метода) должна производиться при включенных автоматических регуляторах напряжения, однако при необходимости синхронизация может производиться и при отключенных автоматических регуляторах.
После включения генератора переменного тока на параллельную работу установочные реостаты регуляторов напряжения всех генераторов должны находиться в одинаковом положении.

Если возникает необходимость изменить напряжение на шинах, желательно передвинуть на одинаковое число делений установочные реостаты всех генераторов.

Такая регулировка может быть произведена сначала на одном генераторе, а затем последовательно на всех остальных параллельно работающих.

Параллельная работа генераторов переменного тока. Условия и преимущества

02 января 2021 г.

Метод соединения генератора переменного тока или синхронного генератора параллельно с другим генератором переменного тока или синхронным генератором или с общими шинами известен как параллельная работа генераторов переменного тока или синхронизация генераторов.

Необходимость параллельной работы:

На большинстве электростанций вместо одного большого блока (генератора переменного тока) используется несколько небольших блоков. Также в стране есть несколько электростанций. При параллельном соединении всех генераторов переменного тока генераторы образуют единый большой блок и питают различные нагрузки.

Параллельная работа с большим количеством соединенных между собой генераторов называется бесконечной шиной. Бесконечная шина имеет такие характеристики, как постоянное напряжение на клеммах, очень маленькое синхронное сопротивление и постоянная частота шины. Несмотря на то, что дешевле установить один или два больших блока для питания нагрузки, для такой практики есть ряд веских причин.

Преимущества параллельной работы:

Ниже приведены преимущества параллельной работы нескольких блоков для обеспечения общей нагрузки по сравнению с одним большим блоком.

• Когда несколько малых генераторов работают на общую нагрузку. Планируя работы по техническому обслуживанию и ремонту отдельных генераторов один за другим, можно поддерживать непрерывность снабжения. В случае одного большого генератора переменного тока питание прерывается, если непрерывность питания является первоочередной задачей.
• Использование большого генератора переменного тока при малых нагрузках нерентабельно. Управляя несколькими небольшими установками, мы можем либо отключать, либо снова подключать генераторы к параллельной работе в зависимости от требований нагрузки.
• Можно легко установить новый дополнительный генератор с существующими параллельно работающими генераторами, когда потребность в нагрузке превышает существующую мощность. Тем самым уменьшая первоначальные капитальные затраты по сравнению с затратами, необходимыми для покупки нового одного большого генератора переменного тока в ожидании увеличения спроса на нагрузку.
• Машины будут работать с номинальной мощностью, что повысит эффективность.
• При наличии внутренней неисправности генератора. Соответствующий генератор отключается, в то время как остальные генераторы будут работать без прерывания подачи питания.
• Из-за ограничения мощности генератора переменного тока, который можно построить. Электростанция с одним большим генератором переменного тока не может удовлетворить требования большой нагрузки (более 1200 МВА). Такой большой генератор невозможно построить по физическим и экономическим соображениям.

Условия для параллельной работы генераторов:

Не рекомендуется напрямую подключать генератор переменного тока к другому генератору или шине под напряжением. Это связано с тем, что нулевое значение ЭДС статора приведет к короткому замыканию. Процесс правильного соединения генератора переменного тока (входящего генератора переменного тока) с другими существующими генераторами переменного тока (рабочими генераторами), работающими параллельно или с бесконечными шинами, известен как «Синхронизация генератора переменного тока».

Для правильной синхронизации генераторов должны быть выполнены следующие условия,

• Величина напряжения на клеммах, генерируемого входящим генератором переменного тока, должна быть такой же, как у работающих генераторов переменного тока или сборных шин.
• Частота, при которой генерируется напряжение на входе, должна быть такой же, как и у сборных шин.
• Чередование фаз входящего напряжения генератора должно быть идентично чередованию фаз напряжения шин, т. е. противоположно по фазе относительно локальной цепи через якоря и шины.

Несоблюдение любого условия из вышеперечисленных приводит к протеканию циркуляционных токов (необычному протеканию тока) во входящем генераторе переменного тока и вызывает потери из-за перегрева частей генератора переменного тока. Вышеупомянутые условия для синхронизации могут быть достигнуты путем,

1. Напряжение выравнивается путем изменения возбуждения поля.
2. Регулируя скорость вращения первичного двигателя, можно управлять частотой генератора.
3. Для выравнивания чередования фаз входящего генератора переменного тока в основном используются два метода.
   • Синхронизация методом ламп.
   • Синхроскоп синхронизации генератора.

Параллельная работа генератора переменного тока

Параллельная работа генератора переменного тока — это метод добавления генератора переменного тока в существующую систему под напряжением с другим генератором переменного тока. Когда возникает потребность в мощности для питания нагрузки, возникает необходимость в дополнительном генераторе. Таким образом, к действующей системе подключаются дополнительные синхронные генераторы для обеспечения необходимой мощности.

Пять крупнейших спортивных клубов в…

Пожалуйста, включите JavaScript

Если вы не знаете о конструкции генератора переменного тока. Читайте здесь.

Как правило, в энергосистеме генераторы переменного тока подключаются параллельно со многими другими генераторами переменного тока. Операция параллельного соединения двух или более таких генераторов переменного тока требует надлежащей синхронизации. Параллельная работа двух или более генераторов имеет определенные преимущества.

Прежде чем перейти к параллельной работе генератора переменного тока, нам нужно знать, почему параллельная работа необходима в энергосистемах?

Зачем нужна параллельная работа?

Параллельная работа генератора необходима для выполнения одного или многих из следующих условий.

• Для питания больших нагрузок необходима параллельная работа генераторов, что не может быть обеспечено одним генератором.
• В условиях малой нагрузки вместо включения всех генераторов лучше включить один генератор и отключить другие генераторы.
• Если какой-либо из генераторов отключается из-за какой-либо проблемы или технического обслуживания, параллельно работает другой генератор переменного тока для обеспечения непрерывной подачи.
• В случае увеличения потребности в электроэнергии можно добавить еще один генератор переменного тока для удовлетворения потребности.
• Параллельная работа двух или более генераторов снижает эксплуатационные расходы и затраты на производство энергии.

Поскольку энергосистемы переменного тока взаимосвязаны, возникает необходимость в параллельной работе генераторов переменного тока. Всякий раз, когда вы посещаете электростанции, такие как тепловая электростанция, атомная электростанция и т. д., вы можете наблюдать генераторы переменного тока, подключенные параллельно.

Условия для параллельной работы

Мы не можем просто соединить два генератора переменного тока параллельно друг другу, потому что многие параметры, такие как напряжение, частота и последовательность фаз напряжения, будут иметь значение при параллельном соединении. Итак, нам нужно учитывать эти параметры при выполнении параллельных операций.

Неправильная синхронизация может привести к выходу из строя всей энергосистемы и повреждению генераторов, трансформаторов и других компонентов энергосистемы. Для правильной синхронизации генераторов должны быть выполнены следующие три условия.

1. Напряжение на клеммах входящего генератора переменного тока должно быть таким же, как напряжение на шине.
2. Скорость входящей машины должна иметь ту же частоту, что и частота шины.
3. Последовательность фаз входного напряжения генератора должна быть идентична фазе напряжения на сборной шине. Переключатель должен быть замкнут в тот момент, когда два напряжения имеют правильное фазовое соотношение.

Синхронизация однофазных генераторов

Процесс соединения генератора параллельно с другим генератором или с бесконечной системой сборных шин называется синхронизацией. Различные способы синхронизации генераторов обсуждаются ниже.

Метод темной лампы

Предположим, генератор-2 должен быть синхронизирован с генератором-1, который уже подключен. Это делается с помощью двух ламп, Lamp1 и Lamp2, которые подключены, как показано на рисунке ниже.

Если скорость нового генератора переменного тока-2 не будет доведена до скорости генератора-1, то его частота также будет другой, следовательно, между напряжениями двух генераторов будет разность фаз.

Эта разность фаз будет непрерывно изменяться в соответствии с изменением их частот. Из-за этого результирующее напряжение на клеммах будет претерпевать изменения.

Результирующее напряжение какое-то время будет максимальным и какое-то время минимальным. Соответственно ток тоже будет максимальным и минимальным.

Из-за изменения тока в лампах в лампе возникает мерцание с частотой ( f2-f1 ). Лампа погаснет и попеременно загорится.

Затемнение указывает на то, что два напряжения E1 и E2 находятся в точном противофазе и, следовательно, через лампы не протекает результирующий ток. Синхронизация выполняется в середине темного периода. Следовательно, этот метод синхронизации называется методом синхронизации Dark Lamp.

Метод яркой лампы

В приведенном выше методе синхронизации иногда очень сложно определить правильный момент нулевого напряжения. Следовательно, мы должны перейти к другому эффективному методу синхронизации.

Метод синхронизации с яркой лампой является более резким и точным методом синхронизации. В этом методе лампы Lamp1 и Lamp2 подключаются параллельно фазе, как показано на рисунке ниже.

Метод Bright Lamp Синхронизация генераторов

Тот же процесс, что и в методе темной лампы, повторяется для синхронизации двух генераторов переменного тока в методе яркой лампы. В этом случае лампа будет светиться ярче всего, когда два напряжения находятся в фазе с напряжением на шине, потому что результирующее напряжение на них будет вдвое больше напряжения каждого генератора переменного тока. Синхронизация выполняется в середине яркого периода.

Синхронизация трехфазных генераторов переменного тока

Два ярких и один темный метод синхронизации

В этом методе параллельное соединение генераторов переменного тока осуществляется тремя лампами (L1, L2, L3) и тремя выключателями (S1, S2, S3), каждый на три фазы. Среди них одна лампа (L2) подключена к соответствующей фазе (Y), а две другие лампы (L1 и L3) перекрестно соединены между двумя другими фазами (R и B), как показано на рисунке ниже.

Первичный двигатель входящего генератора-2 запускается и доводится до номинальной частоты вращения. Возбуждение вводного генератора переменного тока-2 регулируется таким образом, чтобы вводная машина индуцировала номинальное напряжение, равное напряжениям на сборных шинах.

Идеальный момент для замыкания выключателя синхронизации генератора наступает в тот момент, когда лампа прямого включения (L2) становится темной, а лампы перекрестного включения (L1 и L3) светятся одинаково ярко.

Если последовательность фаз неправильная, такого мгновения не произойдет, и все лампы одновременно погаснут.

Метод синхроноскопа

Синхронизация генераторов с помощью синхроноскопа обеспечивает более точную индикацию синхронизма, чем лампы. Если известно, что последовательность фаз правильная, то лучше всего использовать синхроноскоп.

Показанная ниже панель синхронизации содержит два вольтметра, лампы накаливания, частотомер и синхроноскоп. Вольтметры используются для измерения напряжения входящего и работающего генераторов переменного тока, а лампы накаливания проверяют разность фаз. Он имеет клеммы для подключения к двум клеммам генератора.

Синхроноскоп в панели синхронизации

Синхроноскоп – это однофазный прибор, используемый для индикации разности фаз и частот между двумя напряжениями. Это просто двигатель с расщепленной фазой, в котором крутящий момент развивается, если частоты двух напряжений различаются.

На синхроноскоп подаются напряжения от соответствующих фаз генератора-1 и генератора-2. Стрелка прикреплена к вращающейся части прибора. Он перемещается по циферблату либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки. В зависимости от того, какой из них, вы можете сказать, является ли новый входящий генератор быстрым или медленным.

Когда частоты двух генераторов равны, на вращающуюся часть прибора не действует крутящий момент, и стрелка останавливается.