Включване на генератори за паралелна работа - Studiopedia
Както вече беше отбелязано, за да се включат постояннотокови генератори за паралелна работа, е необходимо напреженията на клемите им да са еднакви и полярността на включвания генератор да съвпада с полярността на мрежата. В този случай напрежението на свързания генератор се настройва малко по-високо от напрежението на работещите генератори, така че веднага след затварянето на контактите на прекъсвача генераторът поема част от натоварването на работещите машини. След това, когато задвижващият двигател на свързания генератор се загрее, напрежението на неговите клеми се увеличава и в същото време напрежението на работещите машини се намалява, така че напрежението на гумите остава непроменено.
Процесът на преразпределение на натоварването протича по следния начин. Например, с увеличаване на тока на възбуждане на свързания генератор, неговото напрежение се увеличава, което увеличава натоварването и намалява скоростта на задвижващия двигател. В същото време честотният регулатор започва да действа, като увеличава подаването на гориво или пара (в зависимост от вида на задвижващия двигател) и възстановява скоростта на агрегата със съответно повишена мощност.
Ако е необходимо да се изключи един от генераторите, неговото възбуждане се намалява и в същото време се увеличава възбуждането на други машини, така че напрежението на гумите да остане постоянно. Тази операция се извършва, докато токът на генератора стане нула.
Трябва да се има предвид, че ако напрежението на изключения генератор се намали прекомерно, токът му може да промени посоката си и машината да премине в моторен режим, което може да доведе до авария. За да се избегне това, се планира да се инсталира реле за обратен ток, което изключва генератора, когато посоката на тока се промени.
Условията за паралелно свързване на SG са по същество същите като при генераторите за постоянен ток, но напреженията на SG се променят по големина и знак. Следователно ПГ означава съвпадението на моментните стойности на техните напрежения, т.е. u1=u2, което определя следните условия за включване на ПГ за паралелна работа.
- формите на кривите на напрежението u1 и u2 трябва да са еднакви;
- ефективните стойности на напрежението трябва да са равни една на друга;
- напреженията трябва да са във фаза;
- честотите трябва да са еднакви;
- последователността на фазите (за трифазни машини) трябва да бъде еднаква.
Изпълнението на първото условие се осигурява от проектирането на съвременните генератори, на второто - при монтажа, а на останалите - в зависимост от начина на изпълнение на операциите, свързани с включването на генератори за паралелна работа. Изпълнението им се контролира с волтметри, синхроноскопи и честотомери.
Ако не се спазват условията за включване на SG за паралелна работа, например ако стойностите на работното напрежение не са еднакви, могат да възникнат големи циркулационни токове. Ако третото и четвъртото условие не са изпълнени, възникват ударни напрежения.
Нека представим напреженията U1 и U2 като два вектора, единият от които е неподвижен, а другият се върти спрямо първия със скорост, равна на разликата в ъгловите скорости 2pf1-2pf2.
Нека в някакъв момент от време векторите U1 и U2 са разположени, както е показано на фиг. 120. Тяхната геометрична сума определя напрежението DU, под въздействието на което токът на биене Ib ще тече през веригата, изоставайки от напрежението DU във фаза с 90 °. За разлика от циркулиращия ток, биещият ток е близък във фаза до напрежението U2 и е в противофаза с напрежението U1. Така в разглеждания момент токът е активен и несамо натоварва генераторите, но влияе и върху работата на задвижващите двигатели.
Напрежението на биене възниква при несинхронна работа на генераторите и зависи от големината на честотното несъответствие и от фазовия ъгъл между напреженията. Максималната стойност, равна на 2Um, се достига от напрежението на биене при ъгъл на фазово изместване 180°.
И така, неспазването на условията за безаварийно включване на генератори за паралелна работа води до възникване на преходни процеси, които са придружени от удари на изравнителния ток между генераторите и механичния момент върху валовете на задвижващите двигатели. Тези явления обикновено са придружени от значителни отклонения в напрежението на корабната мрежа.
Всичко това може да доведе до факта, че не само включеният генератор няма да влезе в синхрон, но и други генератори, работещи паралелно, също могат да изпаднат от синхрон. Ето защо включването на генератор за паралелна работа с други вече работещи е много важна задача, която трябва да се извърши при стриктно спазване на всички условия, гарантиращи паралелната работа на главния генератор на корабната електроцентрала.
Процесът на позволяване на алтернаторите да работят паралелно, когато горните условия са изпълнени, се нарича синхронизация.
Синхронизацията осигурява следните основни изисквания:
- изравнителният ток в първия момент на включване трябва да бъде възможно най-малък;
- след включване генераторите трябва да останат в синхрон;
- процесът на синхронизация не трябва да предизвиква отклонения на параметрите на корабната мрежа над допустимите.
Синхронните генератори могат да се включват за паралелна работа чрез фина синхронизация, груба синхронизация и самосинхронизация, като тези методи на превключване се извършваткакто ръчно от оператора, така и автоматично.
Точно време. При точна синхронизация напрежението на свързания SG трябва леко да надвишава напрежението на гумите, а скоростта на въртене на SG трябва да бъде близка до номиналната. За да направите това, обикновено на главното разпределително табло има бутони за управление на сервомоторите SB1 и SB2 (фиг. 121), които действат върху регулаторите на скоростта на PD задвижващите двигатели. Включвайки сервомотора Ml или M2 в една или друга посока, увеличете или намалете скоростта на въртене на свързания SG до желаната стойност. След това с помощта на СС синхроноскопа улавят момента на близко съвпадение във фазата на напрежението на гумите и напрежението на свързания ПГ и превключват Q за включване на генератора за паралелна работа.
Синхроноскопите от 2 вида са получили най-голямо приложение: на лампи с нажежаема жичка и синхрони. В най-простия случай синхроноскопът може да бъде направен на една лампа, свързана между същите фази на мрежата и генератора, който е включен.
В практиката най-често се използва схема на синхроноскоп с 3 лампи, като са възможни 2 варианта за нейното изпълнение. За угасването на лампите и за "въртенето на огъня". В първия случай лампите се включват между едни и същи фази A-A, B-B, C-C. В този случай на всяка лампа напрежението на биене може да се променя с честота, равна на разликата f3=f1-f2, виж фиг. 122. Освен това моментът, в който лампата изгасне, показва съвпадението на векторите на напрежение U1 и U2, т.е. всички лампи ще горят с пулсиращ огън.
Във втория случай се използват схеми за въртене на огъня, една от лампите се включва между едноименни фази, например A-A, а другите две се включват между противоположни фази, виж фиг. 123.
В резултат на това веригата дава ефект на въртене на огъня със скорост, пропорционална на честотната разлика, докато посоката на въртящия се огън зависи отизостава или изпреварва вектора на напрежението на включения генератор от вектора на мрежовото напрежение.
Тук моментът на включване на превключвателя на генератора се избира според два фактора: възможно е ниската скорост на въртене на огъня и моментът, в който лампите са изключени между същите фази.
Вторият тип синхроноскоп, направен на синхрони, е стрелково устройство, в което се върти със скорост, равна на честотата на мрежата, а моментът на включване се определя от позицията му.
След свързване на SG постепенно, по познат начин, увеличавайте натоварването му, за което действате с помощта на бутони на регулаторите на задвижващите двигатели: за свързания генератор в посока увеличаване на скоростта, за работния - в посока намаляване в такива граници, че честотата на мрежата да остане непроменена.
При идентични генератори и малка стойност на Xc (еквивалентно индуктивно съпротивление на свързващата верига), най-високата стойност на циркулиращия ток
В този случай изравнителният ток е равен на ударния ток на късо съединение на един генератор.
По този начин включването на SG за паралелна работа по метода на прецизна синхронизация трябва да бъде предшествано от измервания и сравнения на следните стойности на работещите и свързаните генератори: напрежение, честота, ъгъл на изместване d между векторите на напрежението.
Генераторът е свързан към системата при следните условия:
На клемите на едни и същи фази на два несинхронно работещи генератора възниква напрежение на биене, чиято обвивка е показана на фиг. 125. Тази крива се характеризира с периода на биене tb и максималната стойност на напрежението Ubmax.
Свързването на генератора за паралелна работа трябва да се извърши в точката, където ub=0, тъй като горните условия са изпълнени.Въпреки това, като се има предвид определена продължителност на работата на превключвателя, операторът трябва да действа върху своята верига за управление не във времето, съответстващо на ub = o, а с известно изпреварване, равно на времето на работа на устройството tav. Горното води до високи изисквания към точността на извършване на операциите по синхронизация на генератора.
Груба синхронизация Различава се от фината синхронизация по това, че генераторът е свързан към шините не директно, а чрез реактивното съпротивление Xp, включено във всяка фаза, което, след като SG се изтегли в синхрон, се изключва от контактори K1 и K2 (фиг. 124). Въвеждането на съпротивление между генераторите ограничава циркулиращите токове дори при значителни фазови измествания на напрежението на генератора и следователно не изисква специална точност при избора на момента на включване на превключващото устройство.
Най-високата стойност на ударния ток
където U е напрежението на синхронизирания генератор.
Реакторът за синхронизиране на генератори с мощност 50–1500 kW има индуктивно съпротивление 1,3–1,8 (o e) при честотна разлика 2 Hz и тегло на намотката 90 kg.
Правилното изчисление и избор на реактора, както и установяването на допустими граници за честотната разлика на синхронизираните генератори гарантират, че генераторите се изтеглят в синхрон в рамките на 1,5–3 s. Максималните скокове на токове и спадове на напрежението не надвишават допустимите стойности.Тъй като процесът на груба синхронизация е доста бърз, реакторите са проектирани за краткосрочна работа.
Липсата на необходимост от точен избор на момента на включване на генератора е съществено предимство на метода за груба синхронизация, а недостатъците му включват наличието на специални реактори и превключващи устройства.
Самосинхронизиране. По време на самосинхронизиране скоростта на въртене на свързания генератор се довежда до стойност, близка до номиналната стойност, и без възбуждане се свързва към гумите на работещия генератор, след което се прилага възбуждане и генераторът се изтегля в синхрон
Тъй като ЕМП на свързания генератор е нула, максималната стойност на изравнителния ток в момента на затваряне на контактите ще бъде половината от възможния максимален ток при синхронизиране на възбудените генератори.Но изравнителният ток все още е значителен и може да причини големи краткотрайни спадове на напрежението в мрежата. Токовият скок при свързване на генератора зависи от съотношението на мощността на работещите и свързаните генератори. При включен SG паралелно работещ генератор със същата мощност може да понижи напрежението до 50% от номиналното напрежение, а за генератори, чиято мощност представлява 25-30% от мощността на ES, до 15-20%. Генераторите с различни мощности по време на самосинхронизация са надеждно привлечени в синхрон.В този случай първоначалният ток на статора е (2–4,5) Inom, спадовете на напрежението са до 20–40%, времето за синхронизиране е до 1–1,5 s с приплъзване ±2–3%.
Методът на самосинхронизация не може да се прилага, когато и двата генератора работят с товар и са включени за паралелна работа, за да се прехвърли целият товар към един генератор или да се създаде въртящ се резерв на мощност в системата.
Самосинхронизирането на генераторите е изключително просто, тъй като при този метод на включване на SG не е необходимо да се улавят моментите на съвпадение на фазите на ЕМП на свързаните и работещи генератори. Въпреки това, поради възможни големи спадове на напрежението, този метод на синхронизация не се използва в корабни електроцентрали и може да се използва само в някои електрическиинсталации, например в задвижващи електрически инсталации.
Автоматична синхронизация. Включването на ПГ за паралелна работа по метода на прецизната синхронизация изисква съответните знания и умения от обслужващите. Ако генераторът е включен неправилно, корабът може да остане напълно или частично без електричество. В същото време мощността и механизмите, от които зависи жизнеспособността на кораба, могат да бъдат загубени.
В момента се използват устройства за автоматична точна синхронизация на генераторите, които позволяват включване на ПГ за паралелна работа практически без токови удари и спадове на напрежението в корабната мрежа.
В този случай трябва да се спазват следните вече известни условия:
- приплъзването не надвишава допустимата стойност;
- ъгълът на фазово изместване между сравняваните напрежения в момента на затваряне на контактите на прекъсвача е близо до нула;
- разликата между амплитудите на сравняваните напрежения не надвишава допустимата стойност.
При полуавтоматична фина синхронизация настройката на честотата на свързания генератор се извършва ръчно дистанционно от контролния панел със специален ключ, а машината се включва от сигнала на синхронизатора.
При ръчна фина синхронизация операциите по регулиране на честотата и включване на машината се извършват ръчно дистанционно с управление на синхроноскопа и честотните броячи, инсталирани на контролния панел.
За осъществяване на автоматична, полуавтоматична и ръчна синхронизация, на контролния панел са инсталирани ключове за синхронизация в допълнение към автоматичния синхронизатор и синхроноскоп. Тези ключове са универсални пакетни превключватели с две работни позиции: "Автоматична синхронизация" и "Ръчна синхронизация" и нулева позиция, когато всички веригиотворен.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: