Параллельная работа генераторов

В последнее время СЭС компонуется из нескольких дизель-генераторов для использования их параллельной работы, т. е. одновременной работы на общую нагрузку. Это объясняется рядом преимуществ параллельной работы генераторов по сравнению с раздельной, а именно:
подключение разного числа генераторов в зависимости от изменения нагрузки обеспечивает более эффективное использование их мощности;
достигается бесперебойное энергоснабжение потребителей при переходе с одного генератора на другой или при выходе одного из них из строя;
обеспечивается возможность пуска мощных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором при допустимых снижениях напряжения.
Вместе с тем параллельная работа генераторов приводит к увеличению и усложнению аппаратуры, включающей генераторы на параллельную работу и распределяющей нагрузку между ними. Включение генераторов на параллельную работу возможно только при выполнении определенных условий, предупреждающих или ограничивающих значительные броски силы тока, момента сопротивления и колебания напряжения, которые могут нарушить нормальную работу СЭС.
Генераторы постоянного тока могут быть включены на параллельную работу при условии равенства э. д. с. подключаемого генератора и напряжения уже работающего генератора (сети) Ег=1! и встречного их направления (т. е. соединения однополярных выводов подключаемого и работающего генераторов).
Условиями для включения на параллельную работу синхронного генератора являются равенство Э.Д.С. генератора и напряжения сети, частот их токов (синхронная работа), совпадение фаз синусоид Э.Д.С. и напряжения (синфазная работа). Процесс, при котором синхронная машина приводится к синхронной и синфазной работе с другой синхронной машиной или сетью, механически не связанной с ней, называют синхронизацией.
Одинаковый порядок чередования фаз всех генераторов электростанции как предварительное условие устанавливается заранее.
Включение генератора переменного тока на параллельную работу может быть выполнено тремя методами — точной синхронизацией, самосинхронизацией и грубой синхронизацией.
Точная синхронизация заключается в соблюдении равенства частот тока, совпадения фаз и значений Э.Д.С. подключаемого и напряжения работающего генераторов, что обеспечивает плавное вхождение в синхронизм подключаемого генератора. Частота тока контролируется по частотомерам и при необходимости регулируется изменением частоты вращения вала первичного двигателя (дизеля) подключаемого генератора. Равенство Э.Д.С. и напряжения достигается регулированием силы
тока возбуждения подключаемого генератора и контролируется по вольтметрам.
Совпадение фаз синхронизируемого (подключаемого) и работающего генераторов определяют нулевым вольтметром, ламповым или стрелочным синхроскопом (рис. 1). Во время несовпадения фаз вольтметр РУ дает изменяющиеся показания, а лампы Ш горят с переменным накалом. В момент совпадения фаз при Е=1 показания вольтметра будут равны нулю, а лампы погаснут, так как геометрическая сумма Э.Д.С. и напряжения будет равна нулю.
На рис. 1 показана схема «на погасание» — лампы синхронизации включены между одинаковыми фазами. Если лампы расположить в треугольник, подключив лампу в вершине треугольника к одинаковым фазам, а остальные две лампы включить на различные фазы, получим схему «на вращение огня». В этом случае при различии в частотах генераторов лампы будут загораться по кругу. Последовательность, в которой они загораются (по часовой или против часовой стрелки), указывает, что подключаемый генератор вращается соответственно быстрее или медленнее, чем работающие. В момент синхронизации лампа, расположенная в вершине треугольника, гаснет, а две другие горят с одинаковым накалом. В принципе для определения момента синхронизации достаточно одной лампы, включенной между одинаковыми фазами. Если линейное напряжение 380В, то последовательно включаются две' лампы напряжением 220 В.
Синхроскоп РЗ является более удобным прибором, так как позволяет не только установить совпадение фаз Э.Д.С. и напряжения синхронизируемых генераторов, но и определить частоту вращения подключаемого генератора по отношению к работающему.
Конструктивно синхроскоп представляет собой сельсин с трехфазной обмоткой на статоре и однофазной на роторе. На валу ротора укреплена стрелка.
Шкала имеет посередине нуль и по сторонам от него надписи «Быстро» и «Медленно». Взаимодействие магнитных полей обмоток создает вращающий момент, под действием которого ротор вращается с частотой, пропорциональной разности частот тока работающего и подключаемого генераторов. Вращение стрелки, например, в сторону надписи «Быстро» свидетельствует, что частота тока подключаемого генератора больше, чем частота работающего, и ее необходимо уменьшить. При равенстве частот и совпадении фаз стрелка синхроскопа займет нулевое положение, соответствующее синхронной и синфазной работе генераторов.
При самосинхронизации синхронизируемый генератор включается при частоте вращения, близкой к синхронной, но без возбуждения (обмотка возбуждения генератора в момент включения замкнута на резистор). Затем генератор возбуждается н входит в синхронизм. Самосинхронизация проще точной синхронизации, но сопровождается значительными провалами напряжения ввиду того, что включение невозбужденного генератора происходит аналогично включению асинхронного короткозамкнутого двигателя и также сопровождается бросками силы тока статора, равными (5-=-7) 1вон.
При грубой синхронизации не требуется точного соблюдения условий синхронизации. В схеме грубой синхронизации генераторов (рис. ^) генератор 02 с напряжением и частотой тока, незначительно отличающимися от напряжения и частоты тока сети (работающего генератора 01), в целях ограничения броска силы тока включается на параллельную работу сначала через реактор Ь контактом К2, а после падения броска силы тока и вхождения генератора 02 в синхронизм — непосредственно на шины автоматическим выключателем С}Р2. После этого контакт К2 размыкается. Сдвиг по фазе Егг и 1)т\ в момент включения может быть различным. Для ограничения броска силы тока и провала напряжения в пределах допустимых значений реактор должен иметь индуктивное сопротивление, значительно превышающее сумму индуктивных сопротивлений генераторов. Грубая синхронизация проще точной и автоматизация ее осуществляется более простыми средствами.
Все три способа синхронизации могут выполняться вручную, полуавтоматически или автоматически. При полуавтоматической синхронизации оператор подготовляет условия синхронизации, а элементы схемы в нужный момент включают генератор.
Методом грубой синхронизации производится включение на параллельную работу как главных, так и стояночных генераторов на земснаряде проекта Р36. На ГРЩ в качестве резервной установлена аппаратура для точной синхронизации.
На ряде земснарядов предусматривается кратковременная параллельная работа вспомогательного и стояночного генераторов только для перевода нагрузки с одного генератора на другой в целях обеспечения бесперебойного питания потребителей.
После достижения синхронизма необходимо равномерно (в общем случае пропорционально мощности генераторов) распределить реактивную и активную нагрузки между работающими генераторами. Реактивная нагрузка обусловливается индуктивным током, возникающим в результате разности э.д.с. генератора и напряжения сети. Этот ток не создает активной мощности (при 9-900 Р = /3~Ш сох ? = 0). передаваемой на вал первичного двигателя, но нагружает обмотки генератора. Реактивная нагрузка распределяется увеличением силы тока возбуждения нагружаемого генератора 11-уменьшением силы тока возбуждения разгружаемого генератора. Активная нагрузка распределяется между генераторами изменением вращающего момента первичных двигателей. С увеличением вращающего момента (подачи топлива в дизель) генератор принимает на себя большую нагрузку. Распределение реактивных и активных нагрузок между генераторами обеспечивается соответственно автоматическими регуляторами напряжения генераторов и автоматическими регуляторами частоты вращения первичных двигателей. Для удовлетворительного распределения нагрузок соотношение номинальных мощностей генераторов не должно превышать 3:1.
Согласно Правилам Речного Регистра РСФСР неравномерность распределения активных и реактивных нагрузок параллельно работающих генераторов должна быть не более ±10%. Для поддержания правильного распределения активных и реактивных нагрузок дизель-генераторы одинаковой мощности должны иметь идентичные нагрузочные характеристики дизелей п~1(Р) и внешние характеристики генераторов ^=/(7) — зависимости соответственно частоты вращения от мощности и напряжения от силы тока нагрузки. При различной мощности дизель-генератор большей мощности должен иметь характеристики регулирования с меньшим статизмом (наклоном) и, наоборот, ДГ меньшей мощности — с большим статизмом.

Похожие статьи