Включение генераторов на параллельную работу. Способы включения генераторов на параллельную работуВключение генераторов на параллельную работу
На электрических станциях обычно устанавливают несколько синхронных генераторов, включаемых параллельно для совместной работы (рис. 92). Наличие нескольких генераторов вместо одного суммарной мощности дает преимущества, объясняемые теми же соображениями, которые были изложены применительно к параллельной работе трансформаторов. При включении синхронного генератора в сеть на параллельную работу необходимо соблюдать следующие условия: ЭДС генератора Приведение генератора в состояние, удовлетворяющее всем указанным условиям, называют синхронизацией. Несоблюдение любого из условий синхронизации приводит к появлению в обмотке статора больших уравнительных токов, чрезмерное значение которых может явиться причиной аварии. Включить генератор в сеть с параллельно работающими генераторами можно или способом точной синхронизации, или способом самосинхронизации Способ точной синхронизации. Сущность этого способа состоит в том, что, прежде чем включить генератор в сеть, его приводят в состояние, удовлетворяющее всем вышеперечисленным условиям. Момент соблюдения этих условий, т. е. момент синхронизации, определяют прибором, называемым синхроноскопом. По конструкции синхроноскопы разделяют на стрелочные и ламповые. Рассмотрим процесс синхронизации генераторов с применением лампового синхроноскопа, который состоит из трех ламп 1, 2, 3, расположенных в вершинах равностороннего треугольника. При включении ламп по схеме «на погасание» (рис. 93, а) момент синхронизации соответствует одновременному погасанию всех ламп. Предположим, что звезда ЭДС генератора
Рис. 92. Включение синхронных генераторов на параллельную работу: Г1– Г4 – синхронные генераторы, ПД1–ПД4 – приводные двигатели
В момент синхронизации векторы ЭДС и напряжений занимают положение, при котором  лампы вспыхивают часто. Изменяя частоту вращения первичного двигателя, добиваются равенства  , о чем будет свидетельствовать погасание ламп на длительное время. В этот момент и следует замкнуть рубильник, после чего генератор окажется подключенным к сети.
Способ самосинхронизации. Ротор невозбужденного генератора приводят во вращение первичным двигателем до частоты вращения, отличающейся от синхронной не более чем на 2–5%, затем генератор подключают к сети. Для того чтобы избежать перенапряжений в обмотке ротора в момент подключения генератора к сети, ее замыкают на некоторое активное сопротивление. Так как в момент подключения генератора к сети его ЭДС равна нулю (генератор не возбужден), то под действием напряжения сети в обмотке статора наблюдается резкий бросок тока, превышающий номинальное значение тока генератора. Вслед за включением обмотки статора в сеть подключают обмотку возбуждения к источнику постоянного тока и синхронный генератор под действием электромагнитного момента, действующего на его ротор, втягивается в синхронизм, т. е. частота вращения ротора становится синхронной. При этом ток статора быстро уменьшается.
Рис. 93. Ламповый синхроноскоп
При самосинхронизации в генераторе протекают сложные электромеханические переходные процессы, вызывающие значительные механические воздействия на обмотки, подшипники и муфту, соединяющую генератор с турбиной. Влияние этих воздействий на надежность генератора учитывается при проектировании синхронных генераторов. Способ самосинхронизации (грубой синхронизации) обычно применяют в генераторах при их частых включениях. Этот способ прост и легко автоматизируется.
Похожие статьи:poznayka.org Включение синхронного генератора на параллельную работу
Существуют два способа включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью: способ точной синхронизации и способ самосинхронизации (грубой синхронизации) При включении синхронного генератора на параллельную работу с сетью по способу точной синхронизации стремятся к тому, чтобы при включении не возникало больших бросков тока. Большие толчки тока вызывают большие моменты, действующие как на ротор, так и на статор, и силы, которые могут привести к разрушению обмотки статора. Для того чтобы исключить броски тока при включении генератора, необходимо выполнить следующие условия: равенство ЭДС генератора Е0и напряжения сети Uc; равенство частот генератора fг и сети f; ЭДС генератора Е0н напряжение сети Ucдолжны находиться в противофазе; чередование фаз ЭДС генератора и напряжения сети должны быть одинаковым (для трехфазных генераторов). На рис. 3.1, а представлена схема включения трёхфазного генератора GS на параллельную работу. При включении генератора GS на параллельную работу выполнение первого условия проверяется по вольтметрам, включённым в сеть и на выводы генератора. Равенства Е0 = Uc добиваются путем регулирования тока возбуждения генератора GS.
Рис. 3.1. Схема включения трёхфазного синхронного генератора на параллельную работус сетью. Лампы синхроноскопа включены по схеме на потухание света
Остальные условия проверяются с помощью специальных приборов, называемых синхроноскопами. Простейшим синхроноскопом является ламповый. На рис. 3.1 показана одна из возможных схем включения лампового синхроноскопа для трёхфазного синхронного генератора. Здесь лампы включены между точками А'— А'' , В'— В'' и С'–С'', каждая пара из которых относится к одной фазе. В момент включения выключателя Q напряжения между этими точками ΔU должны быть равны нулю и все три лампы должны погаснуть. При этом напряжение Ucи ЭДС Е0для каждой фазы действуют навстречу друг другу, т. е. они находятся в противофазе Uc= Е0.
Лампы гаснут при напряжениях, равных 30—60% номинального напряжения, поэтому, для того чтобы точно выбрать момент включения выключателя Q параллельно лампе 1 между точками А'—А" включают так называемый нулевой вольтметр. Стрелка этого вольтметра при медленных колебаниях, соответствующих потуханию и загоранию ламп, покажет нуль, когда напряжение между точками А'—А" равно нулю. С помощью лампового синхроноскопа можно определить соответствие порядка чередования фаз сети и генератора. Если при схеме включения ламп по рис. 3.1.будет наблюдаться вращение света, то это будет означать, что сеть и генератор имеют разный порядок чередования фаз. Изменить порядок чередования фаз сети или генератора можно путем переключения двух фаз между собой. В настоящее время на электрических станциях применяются более сложные синхроноскопы, позволяющие автоматизировать процесс включения генератора на параллельную работу. Включение синхронного генератора на параллельную работу методом точной синхронизации занимает довольно много времени (до 10 мин). Для ускорения включения применяют способ самосинхронизации. Включение этим способом проводится следующим образом. Приводным двигателем скорость невозбужденного ротора генератора доводится почти до номинальной (синхронной). Затем обмотка якоря включается в сеть при быстром вслед за этим включением тока в обмотку возбуждения. После переходного процесса генератор втягивается в синхронизм и оказывается включённым на параллельную работу. Недостаток метода самосинхронизации – значительные токи в процессе синхронизации. Он используется при необходимости быстро включать машину в систему Включив синхронный генератор на параллельную работу с сетью, следует его нагрузить. Так как он является источником переменного тока, то его нагрузка будет состоять из активной и реактивной мощностей. Практическое осуществление этих нагрузок будет рассмотрено в последующих параграфах.
Похожие статьи:poznayka.org Параллельная работа синхронных генераторов.Обычно на электростанциях устанавливают несколько синхронных генераторов для параллельной работы на общую электрическую сеть. Это обеспечивает увеличение общей мощности электростанции (при ограниченной мощности каждого из установленных на ней генераторов), повышает надежность энергоснабжения потребителей и позволяет лучше организовать обслуживание агрегатов. Электрические станции, в свою очередь, объединяют для параллельной работы в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим образом решать задачу производства и распределения электрической энергии. Таким образом, для синхронной машины, установленной на электрической станции или на каком-либо объекте, подключенном к энергосистеме, типичным является режим работы на сеть большой мощности, по сравнению с которой собственная мощность генератора является очень малой. В этом случае с большой степенью точности можно принять, что генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности т. е. что напряжение сети Uc и ее частота fc являются постоянными, не зависящими от нагрузки данного генератора.Включение генератора на параллельную работу с сетью. В рассматриваемом режиме необходимо обеспечить возможно меньший бросок тока в момент присоединения генератора к сети. В противном случае возможны срабатывание защиты поломка генератора или первичного двигателя.Ток в момент подключения генератора к сети будет равен нулю, если удастся обеспечить равенство мгновенных значений напряжений сети uс и генератора uг :Ucm sin (?ct — ?с ) = Uгm sin (?г — ?г )На практике выполнение данного условия сводится к выполнению трех равенств: значений напряжений сети и генератора Ucm = Uгm или Uc = Uг ; частот ?c = ?г или fс = fг ; их начальных фаз ?с = ?г (совпадение по фазе векторов ?c и ?г). Кроме того, для трехфазных генераторов нужно согласовать порядок чередования фаз.Совокупность операций, проводимых при подключении генератора к сети, называют синхронизацией. Практически при синхронизации генератора сначала устанавливают номинальную частоту вращения ротора, что обеспечивает приближенное равенство частот fс ? fг а затем, регулируя ток возбуждения, добиваются равенства напряжения Uc = Uг . Совпадение по фазе векторов напряжений сети и генератора (?с = ?г) контролируется специальными приборами — ламповым и стрелочными синхроноскопами.Ламповые синхроноскопы применяют для синхронизации генераторов малой мощности, поэтому обычно их используют в лабораторной практике. Этот прибор представляет собой три лампы, включенные между фазами генератора и сети. На каждую лампу действует напряжение ?u = uс — uг , которое при fс ? fг изменяется с частотой ?f = fc — fг , называемой частотой биений. В этом случае лампы мигают. При fс ? fг разность ?и изменяется медленно, вследствие чего лампы постепенно загораются и погасают.Обычно генератор подключают к сети в тот момент, когда разность напряжений ?u на короткое время становится близкой нулю, т. е. в середине периода погасания ламп. В этом случае выполняется условие совпадения по фазе векторов ?c и ?г . Для более точного определения этого момента часто применяют нулевой вольтметр, имеющий растянутую шкалу в области нуля. После включения генератора в сеть дальнейшая синхронизация частоты его вращения, т. е. обеспечение условия n2 = n1 , происходит автоматически.Генераторы большой мощности синхронизируют с помощью стрелочных синхроноскопов, работающих по принципу вращающегося магнитного поля. В этих приборах при fс ? fг стрелка вращается с частотой, пропорциональной разности. частот fс — fг , в одну или другую сторону в зависимости от того, какая из этих частот больше. При fс = fг стрелка устанавливается на нуль; в этот момент и следует подключать генератор к сети. На электрических станциях обычно используют автоматические приборы для синхронизации генераторов без участия обслуживающего персонала.Довольно часто применяют метод самосинхронизации, при котором генератор подключают к сети при отсутствии возбуждения (обмотка возбуждения замыкается на активное сопротивление). При этом ротор разгоняют до частоты вращения, близкой к синхронной (допускается скольжение до 2%), за счет вращающего момента первичного двигателя и асинхронного момента, обусловленного индуцированием тока в демпферной обмотке. После этого в обмотку возбуждения подают постоянный ток, что приводит к втягиванию ротора в синхронизм. При методе самосинхронизации в момент включения генератора возникает сравнительно большой бросок тока.? morez.ru Включение генераторов на параллельную работу
Синхронные генераторы включаются в сеть способами точной синхронизации или самосинхронизации. Выбор способа определяется инструкциями для конкретных машин и сложившимися в данный момент условиями. В соответствии ПТЭ генераторы, как правило, должны включаться в сеть способом точной синхронизации. При использовании точной синхронизации должна быть введена блокировка от несинхронного включения. Допускается использование при включении в сеть способа самосинхронизации, если это предусмотрено техническими условиями на поставку или специально согласовано с заводом-изготовителем генератора. При ликвидации аварий в энергосистеме турбогенераторы мощностью до 220 МВт включительно и все гидрогенераторы разрешается включать на параллельную работу способом самосинхронизации. Турбогенераторы большей мощности разрешается включать этим способом при условии, что кратность сверхпереходного тока к номинальному, определенная с учетом индуктивных сопротивлений блочных трансформаторов и сети, не превышает 3.0, т.е. I"/Iн≤3,0. При использовании способа точной синхронизации ТГ включается в сеть после достижения номинальной скорости (3000 об/ мин, 1500 об/ мин) и подаче тока возбуждения. При этом должны быть выполнены три условия: 1. Uг=Uс. Напряжения генератора и сети равны по величине. 2. fг=fс. Частота генератора равна частоте сети.
Рис. 4.5. Диаграммы напряжений генератора и системы при точной синхронизации
Несоблюдение условий синхронизации вызывает появление разности напряжений (ΔU) и уравнительного тока (Iyp), который в определенном случае равен двойному ударному току (2∙Iу) при КЗ на выводах ТГ и может вызвать тяжёлые нарушения в генераторе и системе. В нормальных условиях допустима величина ΔU генератора и сети 5 — 10 % от номинального, в аварийных может достигать 20 %, (определяется заводом-изготовителем). При подгонке частоты скольжение допускается в размере 0,3—0,4 %, при этом в момент включения генератора угол между векторами напряжений не более 15—20 ° электрических градусов. После включения в сеть ротор генератора после нескольких колебаний втягивается в синхронизм, при этом процесс контролируется по приборам на щите управления. Точная синхронизация проводится либо вручную с контролем по колонке синхронизации, либо с помощью автоматических синхронизаторов с автоматическими уравнителями напряжения и частоты, воздействующими на регулятор возбуждения и двигатель приводного механизма регулятора турбины (АСТ-4А, АСТ-4Б, УБАС-1, УБАС-2). При ручной точной синхронизации должна быть включена блокировка от несинхронных включений. Не разрешается включение в сеть генератора при очень быстром подходе стрелки синхроноскопа к черте или ее перемещении рывками, что говорит о большой разнице в частотах или неисправности цепей синхронизатора. Особенно сложна синхронизация этим способом в аварийных условиях, когда наблюдается колебание частоты, при этом общее время синхронизации затягивается, усугубляя развитие аварии. При несинхронном включении в сеть уравнительный ток при фазовом смещении 180 ° и наличии мощной энергосистемы (
При этом усилия в лобовых частях пропорциональны квадрату тока статора, что может привести к их разрушению, поскольку генераторы по ГОСТ должны выдерживать однократный ударный ток трёхфазного короткого замыкания на их выводах Во избежание таких ошибок обязательно проверяются цепи синхронизации после ремонта вторичных цепей (например, путем выделения генератора на свободную систему шин и подачей синхронных напряжений от ТГ и СШ). Для предотвращения неправильных действий персонала из-за ошибочных действий на ТГприменяют полуавтоматические и автоматические синхронизаторы. При использовании полуавтоматических синхронизаторов операции регулирования частоты и напряжения производятся персоналом, контроль напряжения биения осуществляется двумя реле напряжения, а контроль дополнительной разницы частот — реле времени. Уставка одного из реле напряжения определяет угол опережения включения выключателя (δоп). На ТЭС применяют автоматические синхронизаторы с постоянным временем опережения. Ранее применялись АСТ-4А и АСТ-4Б, УБАС-1, УБАС-2 в настоящее время используются более современные устройства на базе микросхем и микроконтроллеров. При включении генераторов способом самосинхронизации ротор раскручивается до скорости, близкой к синхронной, и без возбуждения включается в сеть. Затем сразу включением АГП подается возбуждение и генератор втягивается в синхронизм. При этом для предотвращения коммутационного перенапряжения обмотка возбуждения (ОВ) должна быть замкнута на якорь или специальное гасительное сопротивление. Максимально возможный бросок тока в момент включения:
где: Из формулы видно, что токи в статоре при использовании этого способа не зависят от скольжения и не превышают значений токов короткого замыкания. При включении ТГ через блочные трансформаторы эти токи еще снижаются. Вхождение машины в синхронизм определяется электромагнитным моментом, обусловленным возбуждением, а также моментом явнополюсности. Кроме того, у ТГ большую роль играет асинхронный электромагнитный момент взаимодействия поля статора с токами наведенными в бочке ротора. Преимуществами данного метода включения всеть являются простота, малая вероятность ошибок, возможность быстрого включения при авариях, К недостаткам метода следует отнести значительный толчок тока и понижение напряжения на шинах в момент включения генераторов:
Чем больше мощность системы по сравнению с мощностью ТГ, тем меньше понижение напряжения сети при включении ТГ и меньший толчок ощущают генераторы.
Правила эксплуатации рекомендуют при включении машин способом самосинхронизации следующее: подключение в нормальных условиях должно производиться при скольжениях 2—3 %; устройство форсировки возбуждения должно автоматически включаться при включении АГП; при включении со скольжением 3—5 % и менее возбуждение подается без выдержки времени, а при больших скольжениях с задержкой, достаточной для его снижения. Операция включения способом самосинхронизации производится либо вручную, либо полуавтоматически. При ручном включении частота вращения устанавливается близкой к синхронной (в пределах 2 %), генератор включается в сеть, а АГП включается автоматически от блок-контакта выключателя статора генератора. Для облегчения синхронизации уставка АРВ перед включением ставится в положение 20—30 % номинальной нагрузки, а реостат электромашинного возбудителя в положение холостого хода. У системы возбуждения с ВЧ возбудителями и полупроводниковыми выпрямителями из-за особенности работы схемы, отключение резистора самосинхронизации следует производить с выдержкой времени 0,8—0,9 с после включения ТГ для исключения коммутационных перенапряжений. В схеме полуавтоматической синхронизации используется реле разности частот, которое подает импульс на включение выключателя генератора при достижении скорости, близкой к синхронной скорости, после этого автоматически включается АГП. После синхронизации и включения в сеть генераторы принимают активную нагрузку с определенной скоростью, которая лимитируется тепловыми расширениями турбины или условиями блока в целом. Скорость повышения напряжения на генераторах и синхронных компенсаторах не ограничивается. Скорость набора и изменения активной нагрузки для всех генераторов определяется условиями работы турбины или котла. Скорость изменения реактивной нагрузки генераторов и синхронных компенсаторов с косвенным охлаждением обмоток, турбогенераторов газотурбинных установок, а также гидрогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток не ограничивается; на турбогенераторах с непосредственным охлаждением обмоток эта скорость в нормальных режимах должна быть не выше скорости набора активной нагрузки, а в аварийных условиях не ограничивается [21]. Следует помнить, что при нагревании током обмоток статора и ротора удлинения или расширения меди и стали не равны и вызывают аксиальные перемещения обмоток и изоляции и могут вызвать повреждения, особенно в роторе. Поэтому набор активной и реактивной нагрузок должен быть пропорциональным, если это делается не при авариях.
РАЗДЕЛ 4.
stydopedia.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
в момент подключения его к сети должна быть равна и противоположна по фазе напряжению сети 
, частота ЭДС генератора 
должна быть равна частоте переменного напряжения в сети 
; 
; 
вращается с угловой частотой 
, превышающей угловую частоту вращения 
звезды напряжений сети 
; 
; 
. B этом случае напряжение на лампах определяется геометрической суммой 
; 
; 
; 
; 
, т. е. 
, и все три лампы одновременно гаснут (рис. 93, в). При большой разности угловых частот 
3. Векторы одноименных фаз напряжения совпадают.
) составит:
.
,
— относительное сопротивление сети, приведённое к мощности генератора; 
— сверхпереходное сопротивление генератора.
.
