2) Условия параллельного включения синхронного генератора по способу точной синхронизации. Условия синхронизации генераторовУсловия синхронизации синхронных генераторовКоличество просмотров публикации Условия синхронизации синхронных генераторов - 1263 Основные сведения Синхронизация синхронных генераторов Подготовка СГ к включению на параллельную работу и сам процесс включения на зываются синхронизацией. Существует три способа синхронизации 1. точная; 2. грубая; 3. самосинхронизация. Эти способы рассмотрены ниже. Для безударного включения СГ на параллельную работу крайне важно выполнить следующие условия синхронизации: 1. равенство напряжения Uсети и ЭДС Еподключаемого генератора, т. е. |U| = | Е| . 2. равенство частот сети fи подключаемого генератора f , т. е. f= f . 3. совпадение по фазе одноименных векторов фазных напряжений обоих генерато- ров, или, иначе, равенство нулю угла сдвига по фазе указанных векторов, т. е. φ = 0°. 4. одинаковый порядок чередования фаз 3-фазных генераторов, ᴛ.ᴇ. А- В -Си А-В- С. На практике это означает, что выводы А, В и С каждого генератора должны при включении на шины, подключаться к шинам соответственно А, В и С ГЭРЩ. Объясним, как проверяется выполнение этих условий и что нужно делать при их на- Рушении. Для проверки выполнения первого условия используют вольтметр с переключате лем, позволяющим поочередно измерить напряжение на шинах ( сети ) и на зажимах генератора, включаемого на шины. В случае если напряжение подключаемого генератора больше ( меньше ) напряжения на ши нах, то поступают так: 1. при ручном регулировании вручную уменьшают ( увеличивают ) ток возбужде- ния подключаемого генератора при помощи реостата возбуждения, рукоятка которого вы- ведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора; 2. при автоматическом управлении уменьшают ( увеличивают ) ток возбуждения воздействием на регулятор уставки напряжения автоматического регулятора напряжения ( АРН ) генератора, рукоятка которого выведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора. Для проверки выполнения второго условия используют частотомер с переключате- лем, позволяющим поочередно измерить частоту напряжения на шинах ( сети ) и на зажи- мах генератора, включаемого на шины. В случае если частота тока подключаемого генератора больше ( меньше ) частоты тока на шинах, то у подключаемого генератора уменьшают ( увеличивают ) подачу топлива дизе- лю поворотом рукоятки управления серводвигателя в сторону ʼʼМеньшеʼʼ ( ʼʼБольшеʼʼ ). Эта рукоятка выведена выведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора. Для проверки выполнения третьего условия используют ламповый или стрелочный синхроноскоп. Включить генераторный автомат нужно в момент, когда погаснут все 3 лам- пы ( если синхроноскоп включен по схеме ʼʼна темнотуʼʼ ), либо верхняя ( если синхроно- скоп включен по схеме ʼʼна вращение огняʼʼ ), либо если стрелка синхроноскопа займет положение ʼʼ12 часовʼʼ. Проверка выполнения четвертого условия в процессе эксплуатации судна не дела- ется. Это объясняется тем, что необходимый порядок подключения генераторов к шинам обеспечивают специалисты-электромонтажники судоверфи. По этой причине судовым электромеханикам нет нужнобности проверять выполнение этого условия. При этом после выполнения ремонтно-профилактических работ, в ходе которых гене ратор отсоединялся от шин ГЭРЩ, проверка выполнения этого условия обязательна. В случае если все условия синхронизации выполнены, то включение генератора на шины ГРЩ будет безударным, а сам генератор после включения останется работать в режиме холостого хода. 10.3. Последствия нарушений условий синхронизации. От того, какое именно условие не выполнено, зависят последствия нарушения условий синхронизации. Рассмотрим поочередно нарушение каждого из перечисленных условий. 1. При нарушении первого условия | U| ≠ | E|. В этом случае в замкнутой цепи, образованной последовательно включенными че- рез шины ГЭРЩ обмотками статоров СГ, возникнет т.н. уравнительный ток. Этот ток, протекая через обмотки статоров обоих генераторов, подмагничивает ге- нератор с меньшим напряжением и размагничивает генератор с большим напряжением. В результате напряжения параллельно включенных генераторов выравняются. Вместе с тем уравнительный ток нагружает обмотки статоров обоих генераторов, нагревая их и линии электропередачи между генераторами и не позволяя использовать ге- нераторы по току полностью. 2. При нарушении второго условия синхронизации f ≠ f . Сразу после включения генератора на шины возникнет переходный процесс, характер которого зависит от значения разности частот обоих генераторов. В случае если разность частот менее 0,75 Гц, то после подключения генератора его ротор со вершит несколько колебательных движений ( качаний) с постепенно убывающей амплиту- дой и затем под действием собственной синхронизирующей мощности втянется в синхро- низм. После этого роторы обоих генераторов станут вращаться с одинаковой скоростью. В случае если эта разность составляет несколько герц, ротор подключенного генератора мо- жет не войти в синхронизм и будет перемещаться относительно ротора другого генерато- ра. Возникающие при этом механические толчки на валу могут привести к тому, что не только подключенный генератор не войдет в синхронизм, но могут выпасть из синхро- низма другие параллельно работающие генераторы. 3. Последствия нарушения третьего условия ( φ ≠ 0°) зависят от взаимного поло- жения роторов в момент включения генератора на параллельную работу. Рассмотрим 3 характерных случая: а ) генератор включен при положении стрелки синхроноскопа ʼʼбез пяти минут 12 часовʼʼ ( при этом стрелка синхроноскопа должна вращаться по часовой стрелке ). В этом случае он сразу же перейдет в генераторный режим и снимет часть нагрузки с работающего генератора. При этом на валах обоих генераторов возникнут динамические моменты: тормозно го характера у подключенного генератора и подкручивающего у работающего. После этого нужно постепенно подачу топлива увеличивать у подключенного генера тора и одновременно уменьшать у работающего. В момент времени, когда показания кило ваттметров обоих генераторов станут одинаковыми, нужно перестать изменять подачу топ- лива. б ) генератор включен при положении стрелки синхроноскопа ʼʼпять минут после 12 часовʼʼ. В этом случае он сразу же перейдет в двигательный режим и добавит нагрузку на работающий генератор. При этом на валах обоих генераторов возникнут динамические моменты: подкручи вающий у подключенного и тормозной у работающего генератора. В результате ʼʼподкручиванияʼʼ подключенный генератор может пойти ʼʼвразносʼʼ и и будет отключен защитой по обратной мощности. В случае если защита не сработала, что должна быть при небольшом, неопасном значении обратной мощности подключенного генератора, нужно сразу после включения начать увели чивать подачу топлива у подключенного генератора и уменьшать у работающего. В момент времени, когда показания киловаттметров обоих генераторов станут оди- наковыми, нужно перестать изменять подачу топлива. в ) генератор включен на шины при положении стрелки синхроноскопа ʼʼ6 часовʼʼ. В этом случае ротор подключенного генератора ʼʼперевернутʼʼ по отношению к ро- тору работающего. При этом в замкнутой цепи, образованной последовательно включенными через шины ГЭРЩ обмотками статоров СГ, напряжение работающего генератора и ЭДС под- ключенного суммируются ( совпадают по фазе ). Поскольку обмотки статоров имеют незначительное сопротивление, под действием двойного напряжения U+ E= 220 + 220 = 440 В в цепи возникнет ток короткого замы- кания. В результате отключится один или оба автоматических выключателя ( в последнем случае судно обесточится ). Из сказанного следует, что процесс синхронизации генераторов - достаточно ответ ственный. В соответствии с Правилами технической эксплуатации электрооборудования су- дов, именно вахтенный механик должен выполнять все действия, связанные с синхрони- зацией, переводом и распределением нагрузки при параллельной работе генераторов. Судовой электромеханик включает на параллельную работу генераторы только в двух случаях – при использовании методов грубой синхронизации или самосинхрониза- ции. referatwork.ru 3 синхронизация генераторных агрегатов.Условия.Способы3. Синхронизация генераторных агрегатов. Условия. Способы. Для того, чтобы синхронные генераторы можно было использовать для параллельной работы с другими генераторами или сетью, прежде всего необходимо, чтобы и генераторы, и сеть имели одинаковые номинальные напряжения и частоту и одинаковое число фаз. Для предотвращения появления нежелательных уравнительных токов необходимо, чтобы все синхронные генераторы, преобразователи и накопители, используемые для параллельной работы, имели бы одинаковую, как правило, синусоидальную форму кривой напряжения. Во избежание перегрузки какого-либо из генераторов при параллельной работе надо обеспечить, чтобы активные и реактивные нагрузки между ними распределялись пропорционально их номинальной мощности. Это условие проще всего выполняется, когда генераторы имеют идентичные внешние характеристики, т.е. генераторы имеют одинаковые системы возбуждения и приводятся во вращение однотипными двигателями. Наиболее благоприятным случаем включения синхронного генератора на параллельную работу является отсутствие тока (равенство нулю его установившегося значения) у включаемого генератора сразу после включения. Действительно, сила тока фазы синхронного генератора I=E-U/jX, где E – ЭДС генератора; U – напряжение сети; Х – сопротивление фазы статора генератора. Для того, чтобы сила тока генератора была равна нулю, необходимо выполнение условия E=U, т.е. ЭДС генератора и напряжение сети должны быть не только равными по действующему значению, но и совпадать по фазе. Это условие должно выполняться для всех фаз, поэтому необходимо перед включением генератора убедиться, что у него обеспечен такой же порядок чередования фаз, как уже у работающих генераторов или сети. Необходимый порядок чередования фаз проще всего обеспечить подключением генераторов одноименными выводами U, V,W. Процесс включения синхронных генераторов на параллельную работу при выполнении указанных выше условий называется синхронизацией. Существуют три вида синхронизации: точная, грубая и самосинхронизация, которые могут осуществляться обслуживающим персоналом вручную или происходить в автоматизированном и автоматическом режимах. Каким бы образом ни осуществлялась синхронизация, в ее процессе необходимо выполнение следующих условий: - уравнительный ток в первый момент включения должен быть возможно меньшим; - после включения все генераторы должны оставаться в режиме параллельной работы; - отклонения параметров электрической энергии при синхронизации не должны быть выше допустимых. При точной синхронизации синхронный генератор на параллельную работу должен включаться в тот момент, когда его ЭДС по значению и фазе равна напряжению на шинах электростанции. В этом случае при включении ток генератора равен нулю. Практически ЭДС и частота генератора устанавливаются несколько выше (на несколько процентов) соответственно напряжения и частоты на шинах А, В, С. Команда на включение генератора также подается несколько раньше момента совпадения ЭДС и напряжения по фазе из-за наличия времени срабатывания аппаратуры. Примерная последовательность включения синхронного генератора на параллельную работу: запускают двигатель, приводящий генератор и устанавливают частоту вращения несколько (на несколько процентов) большей номинальной, возбуждают генератор и устанавливают на его выводах напряжение также несколько выше номинального. Значения напряжения и частоты контролируются по приборам Р11 и Р12, подключенным на выводы генератора, и по приборам РО1, РО2, РО3 – на шины. Для определения момента времени, когда необходимо включить выключатель Q служит синхроноскоп. В простейшем ламповом синхроноскопе используются лампы накаливания. Существуют два способа включения ламп: на погасание и на вращения огня; в первом лампы включаются на одноименные выводы генератора и шин, а во втором первая лампа включена на одноименные выводы, вторая – на разноименные. Стрелочный синхроноскоп представляет собой сельсин, имеющий трехфазную обмотку статора и однофазную обмотку ротора. Ручная точная синхронизация – весьма ответственная и достаточно трудоемкая операция. Особенно трудно выполнять синхронизацию в экстремальных режимах. Неправильный выбор момента включения может привести к большим броскам тока и момента, что опасно для генераторов и двигателей привода. Для исключения возможных ошибок процесс включения генераторов методом точной синхронизации рекомендуется автоматизировать. При грубой синхронизации не обеспечиваются идеальные условия для включения генератора, поэтому для ограничения значения ударного тока в цепь включаемого генератора вводится реактор L, который после синхронизации обычно отключается. Примерная последовательность включения синхронного генератора методом грубой синхронизации: запускают двигатель привода, подогревают его и доводят его частоту вращения до значения несколько выше номинального; возбуждают генератор и устанавливают на его выводах напряжение, несколько превышающее номинальное; по приборам, имеющимся на ГРЩ, убеждаются в примерном равенстве частоты и напряжения генератора и на шинах ГРЩ; выключателемQ13 включают генератор на шины через реактор L; после окончания переходного процесса выключателем Q12 генератор подключается на шины напрямую, а цепь реактора отключается от генератора выключателем Q13. Метод грубой синхронизации находит ограниченное применение на судах речного флота. Применение этого метода приводит к определенным усложнениям судовой электростанции, а при автоматизации процесса синхронизации достоинства этого метода, по сравнению с методом точной синхронизации, далеко не очевидны. В случае самосинхронизации на шины подключается невозбужденный генератор, а возбуждение подается после окончания переходного процесса. Примерная последовательность включения синхронного генератора на параллельную работу методом самосинхронизации: запускают двигатель привода, подогревают его и доводят его частоту вращения до значения несколько выше номинального; обмотка возбуждения переключателем Q2 отключается от системы возбуждения и включается на разрядный резистор R1. Напряжение на выводах генератора при этом практически равно нулю; с помощью выключателем Q1 вращающийся, но не возбужденный генератор подключается на шины. При достаточно близком совпадении частоты вращения магнитного поля, образующегося в генераторе после его подключения на шины, с частотой вращения индуктора ударный ток генератора будет вполне допустимым. Под действием асинхронного вращающего момента частота вращения генератора приблизится к синхронной. А если индуктор явно полюсный, то возникший реактивный синхронный момент сделает частоту вращения синхронной; после окончания переходного процесса обмотка индуктора переключателем Q2 отключается от резистора и подключается к схеме возбуждения. Процесс самосинхронизации заканчивается. Метод самосинхронизации не нашел широкого применения на судах речного флота. studfiles.net Лаб.№1. Синхронизация генераторовЛабораторная работа №1 СИНХРОНИЗАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ Цель работы; изучить методы и получить навыки включения генераторов на параллельную работу и регулирования нагрузки генераторов. Программа работы 1. Изучить порядок включения на параллельную работу генераторов методом самосинхронизации и точной синхронизации. 2. Ознакомиться со стендом учебной электростанции, 3. Произвести включение генераторов на параллельную работу методом точной синхронизации. Пояснения к работе Синхронизацией называется приведение к возможной близости частоты, величины, положения вектора напряжения в любой момент времени одной электрической системы по отношению к другой и включение на параллельную работу, т.е. соблюдение следующих условий: — равенство действующих значений напряжений подключаемого генератора и сети, Uг = Uc; — равенство частот напряжений генератора и сети, fг = fс; — совпадение фаз одноименных напряжений генератора и сети. Для трехфазных систем при этом требуется одинаковый порядок чередования фаз. Понятие о методе самосинхронизации. При самосинхронизации генератор включается в сеть без возбуждения при частоте вращения, примерно равной синхронной. Сразу после включения подаётся возбуждение и генератор за 1-2 секунды втягивается в синхронизм. Включение генератора методом самосинхронизации осуществляется в следующем порядке: — генератор разворачивается первичным двигателем до частоты вращения, отличающейся от синхронной не более, чем на 2 - 3 %; — шутовой реостат должен быть установлен на положение, соответствующее возбуждению, которое обеспечит U Гном на холостом ходу, при этом АГП - в отключённом состоянии; — включается выключатель генератора, и после этого включается АГП (в цепи возбуждения появляется ток). После включения в сеть генератор кратковременно работает как асинхронный. Асинхронный момент скольжения подтягивает ротор генератора к синхронной частоте вращения. После подачи возбуждения появляется синхронный момент, который постепенно нарастает по мере увеличения тока в обмотке ротора. В результате вал генератора не испытывает резких механических толчков. В момент включения в сеть невозбуждённый генератор потребляет значительный реактивный ток. Вращающееся магнитное поле, создаваемое этим током, наводит ЭДС в обмотке ротора генератора. Во избежание повреждения изоляции из-за перенапряжений, обмотка ротора до включения: должна быть замкнута на гасительное сопротивление устройства АГП. Самосинхронизация не приемлема: а) для турбогенераторов мощностью более 3 МВт, работающих на общие сборные шины генераторного напряжения, если периодическая слагающая переходного тока включения генератора при самосинхронизации превышает номинальный ток более чем в 3,5 раза; б) если генератор выпал из параллельной работы с остальными генераторами станции или системы, но несёт нагрузку. Способ точной синхронизации. Способом точной синхронизации можно включать на параллельную работу генераторы любых типов, а также синхронные компенсаторы. В момент включения генератора в сеть необходимо строгое выполнение условий синхронизации. Несоблюдение хотя бы одного из этих условий при точной синхронизации приводит к большим толчкам тока, опасным не только для подключаемого генератора, но и для устойчивой работы энергосистемы. Разность напряжений при включении генератора в сеть допускают равной 5 - 10 % номинального напряжения. Угол расхождения векторов напряжения синхронизируемых источников в момент включения не должен превышать 15 градусов, допустимая разность частот при включении - 0,1 %. Регулирование активной и реактивной нагрузки генератора. После включения генератора на параллельную работу производится его загрузка активной и реактивной мощностью. Из курса «Электрические машины» известна формула активной мощности генератора:
где Е0 - линейное значение ЭДС генератора, индуктируемой током возбуждения; U0 - линейное напряжение на генераторных шинах; xd - синхронная реактивность генератора по продольной оси; ϴ - угол между Е0 и U0 (рис. 1.1, рис. 1.2). При холостом ходе генератора угол ϴ увеличивается. Увеличение активной мощности генератора, выдаваемой в сеть, сопровождается увеличением активной мощности, подводимой к генератору первичным двигателем, а значит увеличением отпуска пара в паровую турбину или воды в гидротурбину. Это увеличивает вращающий момент турбины, ранее уравновешенный синхронным электромагнитным моментом генератора. Возникает динамический (избыточный) вращающий момент, вызывающий ускорение вращения сверх синхронной скорости - увеличивается угол ϴ. При этом возрастает активная нагрузка генератора до тех пор, пока она не уравновесит момент на валу при некотором новом угле ϴ2. Наступит новый установившийся синхронный режим с увеличением активной нагрузки при ϴ2 > ϴ1,. При увеличении активной нагрузки уменьшается угол φ между напряжением и током статора и несколько увеличивается ток статора I1 . Это ясно видно из рис. 1.1 по длине и положению вектора I1 • xd до и после увеличения ϴ.
Рис. 1.1. Увеличение активной мощности Рис. 1.2. Увеличение реактивной мощности Реактивная нагрузка изменяется при изменении тока возбуждения (рис. 1.2). Увеличение или уменьшение тока возбуждения соответственно увеличивает или уменьшает ЭДС генератора Е0. Увеличение Е0 при неизменной активной нагрузке Р, неизменном напряжении и постоянном хd требует уменьшения угла ϴ. Это объясняется тем, что увеличение Е0 при неизменных параметрах уравнения активной мощности U и ϴ должно увеличивать активную мощность генератора Р. Подача же механической энергии от турбины остается прежней. В результате возникает тормозящий динамический момент, и скорость вращения ротора замедляется, уменьшая ϴ до тех пор, пока не наступит равновесие: Ртурб = Рген. Как видно из рис. 1.2, с увеличением Е0 при Р = const увеличивается угол φ и величина тока I1. Таким образом, происходит увеличение реактивной нагрузки. Описание лабораторного стенда Щит управления учебной электростанцией состоит из трех панелей, соединенных вместе. В левой части расположена электроаппаратура управления и сигнализации генератором 1 и его первичным двигателем. В правой части щита управления расположена аппаратура управления и сигнализации генератором 2. Для включения генераторов на параллельную работу предусматривается панель синхронизации, которая состоит из колонки синхронизации и наклонного пульта с ключами управления. Визуальный контроль за выполнением условий точной синхронизации производится с помощью колонки синхронизации: двух вольтметров, двух частотомеров и синхроскопа, который даёт возможность контролировать совпадение векторов напряжений одноименных фаз (рис. 1.3). Колонка синхронизации подключается специальным ключом управления (синхроскоп включается от отдельного ключа).
Рис. 1.3. Схема включения измерительных приборов колонки синхронизации Сами генераторы расположены в подвальном помещении, там же находятся первичные двигатели постоянного тока, трансформаторы тока, сборные шины. Так как пульт панели установлен в лаборатории на первом этаже, а управляемые агрегаты в подвальном помещении, то применяется дистанционное управление. На нижней вертикальной панели пульта размещены рукоятки регулировочных реостатов (рис. 1.4). Порядок выполнения работы На учебной электрической станции производится включение на параллельную работу двух синхронных генераторов методом точной синхронизации. Для выполнения работы необходимо: 1. Осмотреть щит управления учебной электростанции, убедиться, что все ключи и рубильники отключены, реостаты находятся в крайних положениях в соответствии с маркировкой и надписями. 2. Подать напряжение на цепи управления учебной электростанции включением рубильников в силовой сборке лаборатории (производится преподавателем).
Рис. 1.4. Щит управления учебной электростанции 1, Г - генераторный выключатель; 2, 2' - форсировка возбуждения; 3, 3' - АРВ; 4, 4' - ватт-метр-варметр; 5, 5' - первичный двигатель; 9 - синхроскоп; 10 - колонка синхронизации; 11 - ШСВ; 12, 12' - пусковой реостат двигателя постоянного тока; 13, 13' - реостат регулирования оборотов двигателя постоянного тока; 14,14' - реостат возбуждения генератора 3. Включить в работу двигатель постоянного тока: а) включить ключ управления «первичный двигатель»; б) постепенно вывести пусковой реостат двигателя в правое положение, наблюдая за показаниями амперметра в цепи якоря двигателя так, чтобы не было значительных толчков пускового тока; в) убедиться по приборам, что двигатель работает нормально. 4. Включить в работу синхронный генератор 1: а) отключить АГП ключом; б) включить рабочее возбуждение генератора ключом управления; в) реостатом регулирования возбуждения поднять напряжение статора генератора U = 220 В; г) реостатом регулировки оборотов двигателя постоянного тока установить частоту генератора f = 50 Гц. 5. Включить ключ «генераторный выключатель» - подать напряжение на систему шин. 6. Повторить пункты 3,4,5 для генератора 2. 7. Включить ключ управления «колонка синхронизации». По вольтметрам и частотомерам колонки синхронизации убедиться в совпадении напряжений и частот двух генераторов. 8. Включить ключ «синхроскоп». Произвести более точную регулировку оборотов генераторов 1 и 2. При скорости вращения стрелки синхроскопа 3 -5 об/мин, когда стрелка подходит к нулю, производится включение шиносоединительного выключателя (ШСВ). Команда на включение ключа ШСВ подаётся с небольшим опережением до подхода стрелки синхроскопа к нулю с учетом собственного времени выключателя так, чтобы в момент касания контактов выключателя стрелка синхроскопа была на нуле. 9. После успешного включения генератора на параллельную работу стрелка синхроскопа останавливается. Таким образом, два генератора оказываются включенными на параллельную работу и можно производить их загрузку активной и реактивной мощностью. Контрольные вопросы 1. Почему нельзя включать методом самосинхронизации на параллельную работу генераторы, выпавшие из синхронизма? 2. Что такое напряжение и частота биения? 3. Какие приборы входят в состав колонки синхронизации? 4. Какие отклонения допустимы по частоте, напряжению, углу расхождения напряжения при включении генераторов на параллельную работу по методу точной синхронизации? 5. Как регулируется активная и реактивная мощность на валу генератора? studfiles.net Метод грубой синхронизацииПри этом методе генератор подключается на шины ГРЩ через реактор. Необходимо выполнение следующих условий синхронизации. 1) |Uc|=|Eг| (возможно приблизительное выполнение условия). 2) fс=fг (возможно приблизительное выполнение условия). 3) Одинаковый порядок чередования фаз. Момент включения произвольный. Включение сопровождается токами биения и ударами по валу двигателя, которые ограничиваются реактором. К достоинствам метода можно отнести простоту, надежность и непродолжительность. При правильном расчете и выборе реактора провал напряжения при включении генератора не превышает 20%.
Рисунок 13.2. Схема грубой синхронизации Метод самосинхронизацииНа шины ГРЩ подключается невозбужденный генератор при выполнении следующих условий. 1) fсfг. 2) Одинаковый порядок чередования фаз. Подключаемый генератор разгоняют при помощи приводного двигателя до подсинхронной скорости, обмотка возбуждения генератора отключена от источника ЭДС. В произвольный момент невозбужденный генератор включают при помощи генераторного автомата на шины и одновременно или с некоторой задержкой подают возбуждение. Генератор под действием синхронизирующего момента втягивается в синхронизм. Включение генератора сопровождается провалом напряжения в сети, величина которого достигает 50% номинального, а также ударом по валу двигателя.
Рисунок 13.3. Схема самосинхронизации Вопрос 14Паралельна робота синхронних генераторів. Умови синхронізації та наслідки їх порушення. Условия синхронизацииПодготовка СГ к включению на параллельную работу и сам процесс включения называются синхронизацией. Перед включением СГ на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия синхронизации:
Если все условия синхронизации выполнены, то включение генераторов на шины ГРЩ будет безударным, а сам генератор после включения останется работать в режиме холостого хода. Последствия нарушения условий синхронизацииС целью упрощения объяснения будем считать, что:
Нарушение первого условия синхронизации |Uс ||Ег|
Рисунок 14.1 – Схема замещения СЭЭС(а) и векторные диаграммы при |Uс|>|Ег| (б), при |Uс|<|Ег| (в) При включении генератора G2на параллельную работу в момент включения автоматаQFобразуется замкнутый контур (см. рис. 14.1), в котором действуют два источника ЭДС, причем векторыинаправлены встречно. Образуется результирующая ЭДС, под действием которой в контуре течет реактивный уравнительный ток. Таким образом., если |Uс||Ег|, то при включении автомата QF возникает уравнительный ток, который носит реактивный характер, подмагничивая генератор с меньшей ЭДС и размагничивая генератор с большей ЭДС. В результате напряжения на обоих генераторах выравниваются, однако, реактивный уравнительный ток дополнительно нагружает обмотки статора. Т.к. уравнительный ток является индуктивным, то включение будет безударным, без механических толчков на валу генератора. studfiles.net 2) Условия параллельного включения синхронного генератора по способу точной синхронизации.При включении генератора способом точной синхронизации необходимо выполнение следующих условий: Равенство по абсолютному значению напряжения включаемого генератора UT(Ur « Ег) и напряжения сети Uc\. Равенство угловой скорости вращения включаемого генератора со, {или частоты /г) и угловой скорости вращения генераторов энергосистемы сос (или частоты /с) ; Совпадение по фазе векторов напряжения генератора и напряжения сети в момент включения выключателя. Выполнение указанных условий обеспечивает включение генератора в сеть без броска уравнительного тока, без толчка активной мощности на вал генератора, без глубоких качаний. 3) Почему ток, протекающий в обмотке статора называется уравнительнымПараллельное соединение имеет ряд недостатков. При неравенстве ЭДС параллельно соединённых элементов между элементами начинают протекать уравнительные токи, при этом элементы с большей ЭДС отдают ток элементам с меньшей ЭДС. Элементы с большей ЭДС, разряжаясь, подзаряжают элементы с меньшей ЭДС. 4) В каком случае при включении генератора возникают биения напряженияОднако практически затруднительно выполнить точно указанные условия. Включение генератора допускается производить в условиях, когда существуют некоторая разность частот генератора и сети и разность абсолютных значений напряжения генератора и напряжения сети. Допустимое значение разности частот составляет 0,1—0,2 Гц, разности напряжений генератора и сети — 5—10% номинального. Разность напряжений генератора и сети, в случае когда их частоты неодинаковы, периодически изменяется от нуля до максимального значения. Эта разность получила название напряжения биений, или напряжения скольжения Us. 5) Чем опасен ток биенияНеодинаковый порядок чередования фаз сопровождается образованием в обмотках статоров генераторов токов КЗ. Природа токов уравнительного и биения одинакова – оба возникают под действием ЭДС. Разница заключается в том, что уравнительный ток возникает при |Uс |¹|Ег |и имеет реактивный характер, а ток биения появляется при несинхронном включении (φ¹0) и имеет значительную активную составляющую, которая вызывает толчки (удары) по валу генератора. 6) Какие различают основные режимы работы синхронного генератораУ синхронных машин различают нормальные и анормальные режимы. Под нормальными понимают такие режимы, которые допускаются продолжительно, без любых ограничений. К ним относятся: работа машин с разной нагрузкой от минимально возможного по технологическим условиям к номинальному; работа с коэффициентами мощности, которые отличаются от номинального; работа при отклонении напряжения на выводах генератора в пределах 5 % номинального; работа при отклонении частоты в сети в пределах2,5 % номинальной; работа при отклонении температуры охлаждающего среды от номинальной температуры и т.п. Допустимые границы отклонения параметров при таких режимах лимитируются нагреванием разных частей синхронных машин ( обмотки статора и ротора, конструктивные элементы и т.д.) и указываются в государственных стандартах и у данных предприятий-производителей. Так, например, предприятиями гарантируется нормальная работа турбогенераторов при отклонении напряжения статора на5 % от номинальной; при этом продолжительно допустимый ток соответственно меняется на5 %. К анормальным относятся режимы работы синхронных машин, которые связаны со значительными аварийными перегрузками или потерей возбуждения, работа с недовозбуждением, асинхронный ход, работа при отказе системы охлаждения, а также при значительных величинах несинусоидальности и несимметрии напряжения в сети. Асинхронный режим синхронных машин появляется при потере возбуждения (обрыв или шунтирования обмотки возбуждения), а также при выпадении машины из синхронизма, связанному с колебаниями в энергосистеме (короткие замыкания, неповнофазные режимы, резкий сброс или наброска нагрузки и т.п.). studfiles.net Синхронизация синхронных машинПосле разгона ротора синхронной машины до подсинхронной скорости ее необходимо включить в сеть. Однако для безаварийного включения необходимо выполнить ряд условий. Процедура выполнения этих условийназывается синхронизацией. Первым основным и обязательным условием для любого способа синхронизации является проверка правильности чередования фаз сети и подключаемой машины. Включение в сеть машины, имеющей обратное чередование фаз, вызовет последствия более тяжелые, чем несинхронное включение. Такое включение машины сопровождается возникновением электромагнитного момента, противоположного моменту, развиваемому разгонным двигателем, а также появлением чрезмерных токов в статоре машины. Результатом может быть не только повреждение синхронизируемой машины, но и поломка вала разгонного двигателя. Проверку правильности чередования фаз необходимо производить при первом включении машины, а также после ремонтных работ в ее первичных цепях. Эта проверка должна производиться при помощи одного и того же трансформатора напряжения, подключенного к системе шин, на которую поочередно подается напряжение от подключаемой машины и от сети. Выполнение других условий зависит от используемого способа синхронизации. Различают способ точной синхронизации и способ самосинхронизации. Способ точной синхронизации.Этот способ используется при включении в сеть синхронных машин. Он состоит в том, что синхронизируемую машину сначала разворачивают разгоннымдвигателем (кроме асинхронного электродвигателя) до частоты вращения, близкой к синхронной, а затем возбуждают и при определенных условиях включают всеть. Условиями, необходимыми для включения синхронизируемой машины всеть (в данном случае ее необходимо рассматривать как генератор), являются:
Первое условие обеспечивается путем регулирования тока возбуждения машины, а для выполнения второго и третьего условий необходимо изменение вращающего момента на ее валу, что достигается изменением, например, количества пара или воды, пропускаемых через турбину. Выполнение условий точной синхронизации может быть осуществлено вручную или автоматически. При ручной синхронизации все операции по регулированию возбуждения и подгонке частоты выполняет дежурный персонал, а при автоматической синхронизации – автоматические устройства. При точной ручной синхронизации напряжения и частоты контролируются по установленным на щи- те управления двум вольтметрам и двум частотомерам, а сдвиг по фазе напряжений – по синхроноскопу. Последний позволяет не только уловить момент совпадения фаз напряжений, но также определить, вращается ли генератор быстрее илимедленнее, чем работающие. Указанные приборы объединяют в так называемую «колонку синхронизации». Вольтметр и частотомер, относящийся к синхронизируемому генератору, подключают к его трансформатору напряжения, авольтметр и частотомер, относящиеся к работающим генераторам (или сети), обычно подключают к трансформатору напряжения сборных шин станции. Синхроноскоп подключают одновременно к обоим трансформаторам напряжения. При соблюдении всех вышеуказанных условий разность напряжений генератора и сети равна нулю, поэтому уравнительного тока между ними не возникает.Включение генератора в сеть при значительном неравенстве напряжений по величине и при большом угле δош расхождения по фазе вызовет появление уравнительного тока I"вкли связанных с ним последствий. Особенно опасно включение генератора при несовпадении напряжений по фазе, так как именно фазовый сдвиг вызывает толчки тока статора и электромагнитного момента на валу. Влияние фазового сдвига на величину тока включения может быть проиллюстрировано векторной диаграммой (рис 2.15).
Рис. 2.15. К определению допустимой угловой ошибки при синхронизации Из векторной диаграммы видно, что при равенстве напряжений системы и генератора Uс= Eг= U
где хd,,-cверхпереходное индуктивное сопротивление генератора по продольной оси; xc– сопротивление системы. При сдвиге 180° (включение в противофазу) ток значительно превышает ток короткого замыканияна выводах генератора:
Возникающий при этом момент вращения может в несколько раз превышатьмомент на валу генератора при коротком замыкании на его выводах. От этого могут разрушиться лобовые части обмотки статора или одна из обмоток трансформатора, через который генератор подключается к сети. Включение в противофазу может случиться при неисправности во вторичных цепях или при неправильном включении синхронизирующего устройства. При значительной разности частот трудно безошибочно выбрать момент длявключения генератора. Кроме того, если даже момент включения будет выбран удачно, то из-за большой начальной разности между синхронной скоростью и скоростью вращения ротора ротор генератора не успеет затормозиться и удержаться в синхронизме, что вызовет появление недопустимо больших колебаний тока статора и вращающего момента ротора. Поэтому при большой скорости вращения, а также при резких качаниях стрелки синхроноскопа включать генератор не допустимо. Точной ручной синхронизации свойственны следующие недостатки:
Во избежание механических повреждений ручная синхронизация выполняется с автоматическим контролем синхронизма, который запрещает включение выключателя синхронизируемой машины при несоблюдении условий синхронизации. Ручная синхронизация при отключенной блокировке от несинхронноговключения запрещается. Способ самосинхронизации. При способе самосинхронизации (этот способ используется как дополнительный к основному) синхронизируемая машина с обмоткой возбуждения, замкнутой на гасительное сопротивление при отключенном АГП включается в сеть без возбуждения. Частота машины и частота сети должны при этом расходиться не болеечем на 2% . Начальный ток включения (ток самосинхронизации ) определяется по формуле:
и, следовательно, он меньше, чем при коротком замыкании на выводах машины,так как ток короткого замыкания в этом случае определится как
Синхронизируемая машина возбуждается сразу же после включения в сеть и плавно (в течение 1…2 с.) входит в синхронизм. Как видно, включение машины по способу самосинхронизации в первый момент эквивалентно короткому замыканию за сверхпереходным реактивным сопротивлением генератора. Остаточное напряжение на шинах, к которым подключается машина
где xдоп– сопротивление блочного трансформатора (в блочной схеме) или реактора (при реактором пуске), приведенное к мощности генератора. Именно вследствие понижения напряжения на шинах при самосинхронизации, этот способ нежелателен для синхронизации генераторов на электростанциях собщими сборными шинами генераторного напряжения.Для мощных блочных станций способ самосинхронизации допустим, однако выигрыш во времени по сравнению с пуском теплового блока исчезающе мал. Поэтому в настоящее время в нормальных условиях на всех электростанциях, как правило, применяется способ точной синхронизации, а самосинхронизация может применяется лишь в аварийных условиях, например после потери генератором возбуждения, при включении резервных гидрогенераторов, при трехфазном АПВ с самосинхронизацией генераторов и т.п. studfiles.net Автоматическая синхронизация генераторовГенераторы включаются на параллельную работу с электрической сетью методом точной синхронизации или методом самосинхронизации. В первом случае необходимо выполнить условия:
и при замыкании контактов выключателя
При включении генератора методом точной синхронизации дежурный персонал подгоняет напряжение и частоту генератора к напряжению и частоте сети (системы), далее по синхроноскопу определяет условие синфазности напряжений генератора и сети (с учетом собственного времени включения выключателя) и включает выключатель генератора. При точном выполнении указанных условий синхронизации включение генератора в сетьпроисходит без толчка тока. Во избежание недопустимого включения генератора с разностью фаз или значении напряжений генератора исети предусматривается устройство блокировки от несинхронного включения. Устройство состоит изреле напряжения, размыкающего свои контакты в цепи включения выключателя при несоблюдении (с допустимыми отклонениями) условий синхронизации. Включение генератора в сеть методом точной синхронизации допускается, если напряжение генератора отличается от напряжения сети по фазе не более чем на 15° (эл. угол), по модулю - не более чем на20 %, а по частоте - не более чем на 0.1 %, или 0.05 Гц. При автоматической точной синхронизации устройства автоматики доводят напряжение и частоту генератора до их значении в сети, улавливают момент синфазности напряжений и включают генератор в сеть. Способ самосинхронизации генератора заключается во включении его в сеть без возбуждения (с отключенным автоматом гашения поля) при подсинхронной частоте вращения ротора с последующей подачей возбуждения; в момент включения генератора в сеть на выводах системы возбуждения должно быть напряжение, соответствующее возбуждению холостого хода генератора. Устройство автоматики воздействует на турбину, доводит частоту вращения агрегата до подсинхронной (разность частот генератора и сети не должна превышать 1 Гц, или 2%), затем включает невозбужденный генератор в сеть и подает на него возбуждение. Возникающий в первый момент включения асинхронный момент подтягивает частоту вращения генератора к подсинхронной, а появляющийся при подаче возбуждения синхронный момент обеспечивает втягивание генератора в синхронизм. В первый момент включения генератора в сеть по методу самосинхронизации наблюдается значительный бросок тока статора и резкое изменение момента на валу агрегата. Включение генератора в сеть методом самосинхронизации требует меньше времени, чем включение методом точной синхронизации. Поэтому метод самосинхронизации рекомендуется применять при ликвидации аварий в энергосистеме, а метод точной синхронизации в нормальных условиях работы Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) АРВ осуществляется с целью поддержания напряжения на выводах генератора или у потребителей. Кроме того, АРВ повышает устойчивость параллельной работы генераторов, облегчает самозапуск двигателей и увеличивает четкость работы PЗ за счет уменьшения затухания токов КЗ. Сущность АРВ состоит в том, что автоматический регулятор воспринимает изменение напряжения или тока и преобразует их в изменение тока возбуждения генератора. Устройства АРВ, реагирующие на знак и величину отклонения входных параметров, называются регуляторами пропорционального действия. Регуляторы сильного действия реагируют не только на величину, но и на скорость изменения этих параметров. Такие регуляторы более эффективны, но сложнее. АРВ пропорционального действия в зависимости от характера их входных и выходных сигналов можно разделить на несколько видов: - компаундироавние полным током (вх. сигнал - ток) - компаундироавние полным током с коррекцией напряжения (вх. сигнал - ток и напряжение) - фазовое компаундироавние с коррекцией напряжения (вх. сигнал - ток и напряжение) - релейная форсировка (вх. сигнал - напряжение)
lektsia.com |
|
|||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
