Условия для синхронизации генераторов

Условия для синхронизации генераторов

Условия синхронизации генераторов

При включении генераторов на параллельную работу с другими генераторами необходимо избегать чрезмерно большого толчка тока и возникновения ударных электромагнитных моментов и сил, способных вызвать повреждение генератора и другого оборудования, а также нарушить работу электрической сети или энергосистемы.

Поэтому необходимо отрегулировать надлежащим образом ре-жим работы генератора на холостом ходу перед его включением на параллельную работу и в надлежащий момент времени включить гене-ратор в сеть. Совокупность этих операций называется синхронизацией генератора.

Идеальные условия для включения генератора на параллельную работу достигаются при соблюдении следующих требований:

1) напряжение включаемого генератора должно быть равно напряжению сети или уже работающего генератора;

2) частота генератора должна равняться частоте сети

3) чередование фаз генератора и сети должно быть одинаково;

4) напряжения и должны быть в фазе.

При указанных условиях векторы напряжений генератора и сети совпадают и вращаются с одинаковой скоростью (рис. 7.1), разности напряжений между контактами выключателя при включении генератора равны нулю и поэтому при включении не возникает никакого толчка тока.

Равенство напряжений достигается путем регулирования тока возбуждения генератора и контролируется с помощью вольтметра. Изменение частоты и фазы напряжения генератора достигается изменением скорости вращения генератора. Правильность чередования фаз необходимо проверять только при первом включении генератора после монтажа или сборки схемы. Совпадение напряжений по фазе контролируется с помощью ламп, нулевых вольтметров или специальных синхроноскопов, а в автоматических синхронизаторах с помощью специальных измерительных элементов.

Неправильная синхронизация может вызвать серьезную аварию. Действительно, если, например, напряжения и будут в момент включения генератора на параллельную работу сдвинуты по фазе на 180°, то это эквивалентно короткому замыканию при удвоенном на-пряжении. Если генератор включается в сеть мощной энергетической системы, то сопротивление этой сети по сравнению с сопротивлением самого генератора можно принять равным нулю, и поэтому ударный ток при включении может превысить ток при обычном коротком за-мыкании в два раза. Ударные электромагнитные моменты и силы при этом возрастают в четыре раза.

Зарегистрировано немало случаев, когда неправильная синхронизация вызывала серьезные повреждения оборудования (повреждение обмоток, поломка крепежных деталей сердечников и полюсов, по-ломка вала, разрушение всего генератора).

Синхронизация с помощью лампового cинхроноскопа может осуществляться по схеме на погасание или на вращение света. Схема синхронизации на погасание света представлена на рис. 7.2, а, где слева изображен генератор Г1, уже работающий на шины станции и сеть, а справа – включаемый на параллельную работу генератор Г2 с вольтметром V, вольтметровым переключателем П и с ламповым синхроно-

скопом , каждая из ламп 1, 2, 3 которого включена между контактами одной и той же фазы или полюса выключателя . При соблюдении приведенных выше условий напряжения на всех лампах одновременно равны нулю и лампы не светятся, что и указывает на возможность включения генератора Г2 с помощью выключателя на параллельную работу. Достичь точного равенства частот и в течение даже небольшого промежутка времени практически невозможно (рис. 7.3, а), и поэтому напряжения , на лампах 1, 2, 3 (рис. 7.2, а) пульсируют с частотой (рис. 5-3), и если эта частота мала, то лампы загораются и погасают с такой же частотой. Частота соответствует частоте пульсаций напряжения (штриховые кривые на рис. 7.3, 6). Путем регулирования частоты генератора необходимо добиться того, чтобы частота загорания и погасания ламп была минимальна (период 3 – 5 сек).

При малой частоте лампы погасают раньше, чем напряжение дос-

тигнет нуля, и загораются также при > 0. Поэтому при схеме рис. 5.2, трудно выбрать правильный момент включения.

В этом отношении лучшей является схема рис. 7.2, б, в которой ла- мпа 1 включена так же, как на схеме рис. 7.2, а, а лампы 2 и 3 – между раз-

личными фазами генератора и сети. Поэтому в данном случае при соблю-

дении перечисленных выше условий и равенства лампа 1 не светится, а лампы 2 и 3 находятся под линейным напряжением и светятся с одинаковой яркостью, что и является критерием правильности момента включения. При лампы 1, 2 и 3 (рис. 7.2, б) загораются и погасают поочередно, и создается впечатление вращающегося света, причем при вращение происходит в одну сторону, а при – в другую.

Отметим, что если при осуществлении схемы рис. 5.2, а вместо одновременного погасания и загорания всех трех ламп получится вращение света, а при схеме рис. 7.2, б – одновременное погасание и загорание ламп, то это будет указывать на неправильность чередования фаз генератора и сети. При этом необходимо поменять местами начала двух фаз обмотки статора генератора.

Для более точного выбора момента включения параллельно одной из ламп рис. 7.2, а включают вольтметр, имеющий растянутую шкалу в области нуля (нулевой вольтметр).

Другие методы синхронизации. Синхронизация с помощью ламп и нулевого вольтметра применяется только для генераторов малой мощности. Для мощных генераторов пользуются электромагнитным синхроноскопом, к которому подаются напряжения генератора и сети. Этот прибор работает на принципе вращающегося магнитного поля, и при , его стрелка вращается с частотой в ту или иную сторону в зависимости от того, какая частота больше. При правильном моменте включения стрелка синхроноскопа обращена вертикально вверх.

При высоком напряжении приборы синхронизации включаются через трансформаторы напряжения. При этом необходимо позаботиться о том, чтобы фазировка (чередование фаз) этих трансформаторов была правильной.

Синхронизация генераторов является весьма ответственной операцией и требует от эксплуатационного персонала большого внимания. В особенности это важно в случае различных аварий, когда персонал работает в напряженной обстановке. В то же время именно при авариях необходима максимальная оперативность в производстве различных переключений и в синхронизации резервных или отключившихся во вре- мя аварий генераторов. Опыт показывает, что наибольшее количество ошибочных действий персонала падает как раз на период аварий.

Для исключения оши- бок персонала и облегчения его работы пользуются ав- томатическими синхронзаторами, которые осуществляют автоматическое регулирование и синхронизируемых генераторов в нужных направлениях и при достижении необходимых условий автоматически включают генераторы на параллельную работу. Однако подобные автоматические синхронизаторы также обладают недостатками (сложность, необходимость непрерывного и квалифицированного обслуживания и т. д.). К тому же во время аварий напряжение и частота в системе нередко беспрерывно и быстро меняются и поэтому процесс синхронизации с помощью автоматических синхронизаторов сильно затягивается (до 5—10 минут и даже более), что с точки зрения ликвидации аварии крайне нежелательно. Вследствие сказанного в последние годы широко внедрен метод грубой синхронизации, или С А м о с и н х р о н и з а ц и и.

Сущность метода самосинхронизации заключается в том, что генератор включается в сеть в невозбужденном состоянии ( =0) при

скорости вращения, близкой к синхронной (допускается отклонение до 2%). При этом отпадает необходимость в точном выравнивании частот, величины и фазы напряжений, благодаря чему процесс синхронизации предельно упрощается и возможность ошибочных действий исключается. После включения невозбужденного генератора в сеть, немедленно включается ток возбуждения и генератор втягивается в синхронизм (т. е. его скорость достигает синхронной и становится .

При самосинхронизации неизбежно возникновение значитель-ного толчка тока, так как включение невозбужденного генератора в сеть с напряжением эквивалентно внезапному короткому замыканию этого генератора при работе на холостом ходу с . Однако толчок тока при самосинхронизации будет все же меньше, так как, кроме со-противления генератора, в цепи будут действовать также сопротивления элементов сети (повышающие трансформаторы, линия и т. д.). Кроме того, включение генератора производится при включенном сопротивле-нии гашения поля, что также снижает величину ударного тока и способ-ствует быстрому затуханию переходных токов.

По действующим в России правилам метод самосинхронизации можно применять в случаях, когда толчок тока не будет превышать 3,5 . В большинстве случаев это условие выполняется. На рис. 7.4 пред-ставлены кривые, относящиеся к включению в сеть методом самосин-хронизации турбогенератора мощностью 100 мВт.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Условия синхронизации синхронных генераторов

Основные сведения

Синхронизация синхронных генераторов

Подготовка СГ к включению на парал­лельную работу и сам процесс включения называются синхронизацией.

Эти способы рассмотрены ниже.

Для безударного включения СГ на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия синхронизации:

1. равенство напряжения сети и ЭДС подключаемого генера­тора, т. е.

| .

равенство частот сети и подключаемого генератора т. е. =

3. совпадение по фазе одноименных векторов фазных напряжений обоих генераторов, или, иначе, равенство нулю угла сдвига по фазе указанных векторов, т. е. φ = 0°.

4. одинаковый порядок чередования фаз 3-фазных генераторов, т.е. 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 надо делать при их нарушении.

Для проверки выполнения первого условия используют вольтметр с переключателем, позволяющим поочередно измерить напряжение на шинах (сети) и на зажимах генератора, включаемого на шины.

Если напряжение подключаемого генератора больше (меньше) напряжения на шинах, то поступают так:

1. при ручном регулировании вручную уменьшают (увеличивают) ток возбуждения подключаемого генератора при помощи реостата возбуждения, рукоятка которого выведена 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 переключателем, позволяющим поочередно измерить частоту напряжения на шинах (сети) и на зажимах генератора, включаемого на шины.

Если частота тока подключаемого генератора больше (меньше) частоты тока на шинах, то у подключаемого генератора уменьшают (увеличивают) подачу топлива дизелю поворотом рукоятки управления серводвигателя в сторону «Меньше» («Больше»).

Эта рукоятка выведена выведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора.

Для проверки выполнения третьего условия используют ламповый или стрелочный синхроноскоп. Включить генераторный автомат надо в момент, когда погаснут все 3 лампы (если синхроноскоп включен по схеме «на темноту»), либо верхняя (если синхроноскоп включен по схеме «на вращение огня»), либо если стрелка синхроноскопа займет положение «12 часов».

Проверка выполнения четвертого условия в процессе эксплуатации судна не делается. Это объясняется тем, что необходимый порядок подключения генераторов к шинам обеспечивают специалисты-электромонтажники судоверфи.

Поэтому судовым электромеханикам нет надобности проверять выполнение этого условия.

Однако после выполнения ремонтно-профилактических работ, в ходе которых генератор отсоединялся от шин ГЭРЩ, проверка выполнения этого условия обязательна.

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 условия | U| ≠ | E|.

В этом случае в замкнутой цепи, образованной последовательно включенными через шины ГЭРЩ обмотками статоров СГ, возникнет т.н. уравнительный ток.

Этот ток, протекая через обмотки статоров обоих генераторов, подмагничивает генератор 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 генераторы по току полностью.

2. При нарушении условия синхронизации

Сразу после включения генератора на шины возникнет переходный процесс, харак­тер которого зависит от значения разности частот обоих генераторов.

Если разность частот менее 0,75 Гц, то после подключения генератора его ротор совершит несколько колебательных движений (качаний) с постепенно убывающей амплитудой и затем под действием собственной синхрони­зирующей мощности втянется в синхронизм.

После этого роторы обоих генера­торов станут вращаться с одинаковой скоростью.

Если эта разность составляет несколько герц, ротор подключен­ного генератора может не войти в синхронизм и будет перемещаться относительно ротора другого генератора.

Возникающие при этом механические толчки на валу могут привести к тому, что не только подключенный генератор не войдет в синхронизм, но могут выпасть из синхронизма другие параллельно работающие генераторы.

3. Последствия нарушения условия (φ ≠ 0°) зависят от взаимного положения роторов в момент включения генератора на параллельную работу.

Рассмотрим 3 характерных случая:

а) генератор включен при положении стрелки синхроноскопа «без пяти минут 12 часов» (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: тормозного характера у подключенного генератора и подкручивающего у работающего.

После этого надо постепенно подачу топлива увеличивать у подключенного генератора и одновременно уменьшать у работающего. В момент времени, когда показания кило ваттметров обоих генераторов станут одинаковыми, надо перестать изменять подачу топ-лива.

б) генератор включен при положении стрелки синхроноскопа «пять минут после 12 часов».

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: подкручивающий у подключенного и тормозной у работающего генератора.

В результате «подкручивания» подключенный генератор может пойти «вразнос» и будет отключен защитой по обратной мощности.

Если защита не сработала, что может быть при небольшом, неопасном значении обратной мощности подключенного генератора, надо сразу после включения начать увеличивать подачу топлива у подключенного генератора и уменьшать у работающего.

В момент времени, когда показания киловаттметров обоих генераторов станут одинаковыми, надо перестать изменять подачу топлива.

в) генератор включен на шины при положении стрелки синхроноскопа «6 часов».

В этом случае ротор подключенного генератора «перевернут» по отношению к ротору работающего.

При этом в замкнутой цепи, образованной последовательно включенными через шины ГЭРЩ обмотками статоров СГ, напряжение работающего генератора и ЭДС подключенного суммируются (совпадают по фазе).

Поскольку обмотки статоров имеют незначительное сопротивление, под действием двойного напряжения U+ E= 220 + 220 = 440 В цепи возникнет ток короткого замыкания.

В результате отключится один или оба автоматических выключателя (в последнем случае судно обесточится).

Из сказанного следует, что процесс синхронизации генераторов — достаточно ответственный.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации электрооборудования судов, именно вахтенный механик должен выполнять все действия, связанные с синхронизацией, 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 самосинхронизации.

БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА

Студенческий блог для электромеханика. Обучение и практика, новости науки и техники. В помощь студентам и специалистам

• главная
• инфо
• блог
• словарь электромеханика
• электроника
• крюинговые компании
  • Одесса/Odessa
  • Николаев/Nikolaev

• Обучение
  • Предметы по специальности
    • АГЭУ
    • АСЭЭС
    • Диагностика и обслуживание судовых технических средств
    • Мехатронные системы
    • Микропроцессоры
    • Моделирование электромеханических систем
    • МПСУ
    • САЭП
    • САЭЭС
    • СДВС
    • СИВС
    • Силовая электроника
    • Судовые компьютерные ceти
    • СУЭ и ОСУ
    • ТАУ
    • Технология судоремонта
    • ТЭП
    • ТЭЭО и АС
  • Общие предметы
    • Безопасность жизнедеятельности
    • Высшая математика
    • Ділова українська мова
    • Интеллектуальная собственность
    • Культурология
    • Материаловедение
    • Охрана труда
    • Политология
    • Системы технологий
    • Судовые вспомогательные механизмы
    • Судовые холодильные установки
  • I курс
    • конспекты
    • ргр
    • контрольные
    • лабораторные
    • курсовые
    • зачёты
    • экзамены
  • II курс
    • конспекты
    • ргр
    • контрольные
    • лабораторные
    • курсовые
    • зачёты
    • экзамены
  • III курс
    • конспекты
    • ргр
    • контрольные
    • лабораторные
    • курсовые
    • зачёты
    • экзамены
  • IV курс
    • конспекты
    • ргр
    • контрольные
    • лабораторные
    • курсовые
    • зачёты
    • экзамены
  • V курс
    • конспекты
    • ргр
    • контрольные
    • лабораторные
    • курсовые
    • зачёты
    • экзамены
• Теория
  • английский
  • интернет-ресурсы
  • литература
  • тематические статьи
• Практика
  • типы судов
  • пиратство
  • видеоуроки
• мануалы
• морской словарь
• технический словарь
• история
• новости науки и техники
  • авиация
  • автомобили
  • военная техника
  • робототехника

04.10.2014

Синхронизация генераторов

В предыдущей статье были определены условия, необходимые для синхронизации генераторов. Разберем, какими средствами осуществляется выполнение этих условий.

Порядок чередования фаз обмоток статора проверяется при монтаже генераторов и их первоначальном подключении к шинам главного распределительного щита (так называемая «фазировка»); Все остальные условия надо контролировать при каждом включении генераторов на параллельную работу.

Совпадение напряжений подключаемого генератора и на шинах щита проверяется по вольтметру и достигается регулировкой возбуждения генератора. Эту проверку рекомендуется производить с помощью одного вольтметра, подключаемого через переключатель поочередно к генератору или к шинам щита.

Совпадение частот контролируется по частотомеру и осуществляется регулировкой скорости вращения первичного двигателя. Регулировка производится с главного распределительного щита посредством органов дистанционного управления подачей топлива или пара. Для удобства сравнения частот обычно применяется сдвоенный частотомер, имеющий две шкалы, расположенные непосредственно одна под другой. Одна из этих шкал включена на генератор, а вторая — на шины щита.

Равенство углов сдвига фаз между э. д. с. каждого генератора и напряжением на шинах будет иметь место при условии совпадения по фазе синусоидальных кривых напряжений обоих генераторов.

Проверка такого совпадения выполняется либо с помощью ламп синхронизации, либо с помощью синхроноскопа.

Различают два способа включения ламп синхронизации: на «темное» и на «светлое» включение.

При первом способе лампы синхронизации включаются на одноименные фазы шин распределительного щита и обмоток статора подключаемого генератора (рис. 1).

Если скорости вращения генераторов несколько отличаются, одна от другой, то сила света ламп будет периодически изменяться от погасания до максимальной. Эти изменения силы света происходят у всех ламп одновременно. Когда фазы синусоидальных кривых напряжений на клеммах генератора и на шинах распределительного щита совпадают, все лампы гаснут и автомат генератора может быть включен.

Этот способ включения неудобен тем, что нельзя определить, вращается ли подключаемый генератор быстрее или медленнее работающего.

При втором способе между одноименными фазами обмоток генераторов включается только одна лампа, две же другие включаются на разноименные фазы (рис. 2). В этом случае все лампы будут загораться и гаснуть в разное время.

Если такие лампы расположить в вершинах равностороннего треугольника, то по направлению вспышек ламп можно судить о необходимости увеличения или уменьшения скорости вращения подключаемого генератора. В момент совпадения синусоид напряжений, т. е. в момент синхронизации генераторов, лампа, включенная на одноименные фазы, погаснет, а две другие будут гореть с одинаковой силой света.

Более удобно определять момент синхронизации по стрелочному синхроноскопу. Один из способов синхронизации генераторов называется способом точной синхронизации.

Синхронизация по этому способу является достаточно сложной и ответственной операцией, требующей высокой квалификации обслуживающего персонала, а в некоторых случаях и длительного времени для ее осуществления.

Гораздо проще и быстрее включение генераторов на параллельную работу осуществляется по методу самосинхронизации.

При этом способе генератор в невозбужденном состоянии разворачивается первичным двигателем до скорости, при которой его частота отличается от частоты на шинах на 1—2 гц (эта скорость называется подсинхронной скоростью), затем подключают его к шинам и немедленно дают ему возбуждение.

Для проверки частоты синхронизируемого генератора (при отсутствии специального частотомера, который может работать на напряжении, развиваемом генератором при остаточном магнетизме) его до подключения к шинам возбуждают, при достижении подсинхронной частоты быстро снимают возбуждение, не изменяя положения маховика регулятора возбуждения, затем включают автомат генератора и снова дают возбуждение.

Включение методом самосинхронизации сопровождается возникновением кратковременного броска тока, не превышающего обычно трехкратного значения номинального тока (при низкой величине коэффициента мощности) и поэтому безопасного для генератора.

С целью уменьшить бросок тока, возникающий при включении генератора, за последнее время стали применять метод грубой синхронизации генераторов через реактор.

При этом методе генератор, возбужденный до номинального напряжения так же, как и при методе самосинхронизации, доводится до подсинхронной скорости вращения. После этого включают генератор на шины сначала через реактор, а затем (через несколько секунд) на прямую. После включения генератора на шины реактор выключают. Соответствующим подбором сопротивления реактора можно достигнуть того, что ток включения генератора не будет превышать его номинального тока.

На рис. 3 дана схема автоматизированного включения генератора на параллельную работу методом грубой синхронизации. При нажатии кнопки «Вкл.» катушка контактора К, получив питание включает генератор Г на шины через реактор Р. Одновременно контактор подает питание на катушку реле времени РВ. Через 6—8 сек после включения контактора реле времени срабатывает и подает питание на катушку электромагнитного привода автомата генератора А. После включения автомата кнопка «Вкл». отпускается. Контактор К, лишившись питания, отключает реактор и катушку реле времени. Чтобы избежать одновременного включения двух генераторов, цепи питания катушек контакторов К1 и К2 сблокированы с помощью блок-контактов этих же контакторов.

Включение на параллельную работу методом грубой синхронизации через реактор является наиболее простым, удобным и надежным, в связи с чем получает все большее распространение на судах.

Отключение работающего генератора осуществляется нажатием кнопки «Откл.», которая прерывает питание катушки автомата генератора А.

Синхронизация генераторов: способы и их преимущества

Электростанции средней и высокой мощности состоят из нескольких синхронных генераторов с параллельным подключением к сети переменного тока. Это предотвращает полное отключение потребителей при неисправностях оборудования. Для запуска машин необходима процедура безопасного включения. От ее продолжительности и условий протекания во многом зависит работоспособность оборудования станции.

Особенность работы синхронных ГУ состоит в том, что при запуске из состояния покоя ротор не может начать самостоятельное движение и нуждается в принудительном раскручивании до скорости вращения электромагнитного поля статора. При включении электромашин возникают пусковые токи, которые нередко сравнимы с показателями короткого замыкания, что может привести к снижению сетевого напряжения. При затяжном пуске резко возрастает риск перегрева рабочих узлов. Все эти нюансы учитывают при разгоне ротора до подсинхронной скорости, после чего генераторная установка включается в сеть с соблюдением ряда условий. Этот процесс и называется синхронизацией генератора с сетью.

Для чего нужна синхронизация генераторов и что это такое?

В перечень условий входят:

• соблюдение идентичности чередования фаз электрической сети и машины;
• равенство напряжений и частот:
• совпадение по фазе векторов напряжений.

Перечисленные операции проводятся вручную или специальными автоматическими устройствами. Промежуточный вариант: часть операций выполняет персонал, а часть — автоматически. В современных системах электроснабжения предпочтение отдается автоматике. Для выполнения этой сложной и ответственной процедуры электростанции оборудуются автосинхронизаторами.

Способы синхронизации

Применение одного из перечисленных методов позволяет предотвратить обесточивание шин, повреждение коммутационного оборудования и электрогенератора.

Синхронизация генераторов на параллельную работу осуществляется тремя способами:

• точной синхронизации с выравниванием напряжения и частоты машины и сети с включением в момент совпадения фаз;
• самосинхронизацией с замыканием обмотки возбуждения ГУ, приблизительно равных частотах и включении с последующим возбуждением;
• синхронизацией через индуктивное сопротивление с включением при близких значениях напряжения и частоты (применяется в автономных электростанциях).

Перечисленные методы имеют достоинства и недостатки. Их выбор зависит от вида и назначения ГУ, ее мощности, требований к параметрам напряжения и частоты.

Точная синхронизация электростанций

Для выполнения всех ее условий требуется несколько минут времени и наличие особого навыка у персонала. Операция не опасна для оборудования, так как номинальное значение тока не превышается. Она используется на генераторных установках большой мощности, где время опережения задается автоматикой. Это позволяет предотвратить возникновение сверхтоков при включении.

При выполнении соблюдаются следующие критерии:

• различие напряжений сети и генераторной установки не более 1 % при наличии АВР с функцией автоматической подгонки, а при его отсутствии или ручном регулировании — 5 %;
• угол напряжений не более 10 градусов;
• отклонение частот не более 0,1 %.

Соблюдение условий достигается с помощью регулировки тока возбуждения машины и изменения вращающего момента вала. Контроль параметров производится по расположенным на пульте управления вольтметрам, частотометрам и синхроноскопу, которые подключают к трансформатору.

Недостатки точной синхронизации:

• сложность подгонки всех параметров;
• большой временной интервал, поскольку при авариях в системе может занимать несколько десятков минут, а важно обеспечить быстрое включение;
• высокая вероятность механических повреждений при большом угле напряжений;
• возможность использования только на высокомощных электростанциях с турбинами.

Преимущества способа заключаются в том, что при избежании ошибок переходные процессы при параллельном соединении генераторов очень незначительны и кратковременны.

Способ самосинхронизации

Этот метод позволяет значительно сократить продолжительность подготовительных процедур и имеет единственное условие включения: разница скорости вращения генераторов должна быть не более 2-3 Гц. Точная подгонка остальных величин на производится.

При включении ГУ этим способом стремятся минимизировать время входа в синхронизм и изменения напряжения и тока. Для этого подключаемой машине дается перевозбуждение. Разность скоростей агрегатов должна быть не более 3-5 % их синхронной скорости вращения, а ускорение составляет не более 1 Гц/с. Лучше всего производить параллельное подключение генераторов при уменьшении разности их скоростей вращения. Сокращение процесса происходит при более высокой скорости подключаемой ГУ. В этом случае агрегат сразу берет на себя нагрузку и производит генерирование.

Недостаток самосинхронизации — снижение напряжения на шинах станции и броски тока в цепи генератора. Если мощность подключаемого дизельного агрегата равна общей мощности станции падение напряжения порой достигает 40 %, а броски тока в 2-4 раза превышают номинал.

Синхронизация дизель-генераторов и газовых электростанций через индуктивное сопротивление

Метод через сопротивление часто называют грубой синхронизацией. Его достоинства заключаются в простоте операций и высокой вероятности безаварийного включения.

Его используют в автономных системах энергоснабжения.

Последовательность действий состоит в приведении Гу во вращение, возбуждении и последующем подключении на шины при достижении околосинхронных значений напряжения и частоты. Окончательная синхронизация происходит через сопротивление после возникновения электрической связи с сетью.

Недостаток способа — большие толки и качания. По этой причине он применяется в автономных системах, мощность которых значительно уступает станциям централизованного энергоснабжения.

Особенности автоматических синхронизаторов (АС)

Современные АС выполняют точную автоматическую синхронизацию с помощью микропроцессора. Они имеют соответствующее климатическое исполнение и выполняют:

• регулирование частоты ГУ импульсами противоположных знаков для достижения оптимального значения;
• регулирование напряжения с заданной точностью;
• выбор установки времени опережения;
• индикацию состояния АС и ГУ;
• контроль и диагностику отказов с распознаванием неисправностей и недостоверности данных;
• передачу информации по сети;
• сохранение данных.

Устройства оснащаются программным обеспечением с моделью объекта регулирования для выбора предварительных настроек и обучения персонала. В них предусмотрены режимы ручного и автоматического тестирования. Оборудование выпускается в виде отдельного модуля, устанавливается в шкаф автоматики или предлагается как панель синхронизации. При этом функции у всех разновидностей одинаковые.

Основные положения правил технической эксплуатации

Синхронизация генераторов производится в соответствии с правилами технической эксплуатации и устройства электроустановок. Согласно стандартам РФ способ точной автоматической синхронизации предусматривается для турбогенераторов мощностью более 3 МВт и гидрогенераторов от 50 МВт. В аварийных ситуациях используется самосинхронизация без учета системы охлаждения и технических характеристик агрегатов.

Самосинхронизация допустима для турбогенераторов мощностью до 3 МВт и для установок этого типа с косвенным охлаждением, оснащенных трансформаторами. А также для гидрогенераторов мощностью до 50 МВт.

Ручные настройки применяются для генераторов до 15 МВт, а при работе двух и более параллельно подключенных ГУ используется автоматическое и полуавтоматическое оборудование. При ручном методе обязательна блокировка от несинхронного включения.

Соответствующие устройства размещаются на центральном или местном пульте управления, главном или блочном щите. Помимо автоматики все ГУ должны быть оборудованы ручными настройками с блокировкой от несинхронного включения.

При введении в сеть двух генераторов с общим выключателем их необходимо синхронизировать между собой самосинхронизацией, а затем с сетью точной настройкой.

Самосинхронизация обязательна при ликвидации аварий. При этом соблюдается правило, что сверхпереходный ток не превышает номинальный в 3 раза.

Процесс синхронизации может осуществляться только специально обученным персоналом. Для точной ручной настройки параметров необходимы специалисты высокой квалификации. Алгоритмы этого процесса постоянно совершенствуются, внедряются новые цифровые технологии, устройства управления. Важно выбрать правильный вариант оборудования.

Специалисты ГК «ЭнергоПроф» предоставляют комплексные услуги по оснащению систем автономного энергоснабжения блоками АВР с функцией блокировки и устройств АС. Мы производим синхронизацию ГУ с последующим техническим обслуживанием и обучаем персонал станции.

Параллельная работа генераторов, способы синхронизации

Под параллельной работой двух или более генераторов подразумевается их параллельное подключение между собой — объединение в единую автономную сеть для постоянного электроснабжения потребителей электроэнергии.

Данный способ в электроснабжении нередко используется для организации электропитания ответственных потребителей. Помимо очевидного увеличения надежности и бесперебойности электроснабжения можно отметить следующие преимущества его применения:

— возможность компенсации роста мощности в часы с наибольшим потреблением электроэнергии; — более равномерное распределение нагрузки на генераторы (особенно актуально для часов пик); — бесперебойность электроснабжения при необходимости проведения плановых и аварийных ремонтов оборудования.

Параллельное включение генератора в сеть предполагает, как и в случае параллельной работе трансформаторов обязательное выполнение определенных условий:

Равенство частот напряжения сети и подключаемого к ней генератора; зависит от частоты вращения электрической машины. Большая разность определяет больший избыток кинетической энергии при включении его в сеть.

При недопустимо большой разнице значений частот (более 0,2 Гц) успешная синхронизация может быть не достигнута; подключаемый генератор может не втянуться в синхронизм.

Равенство напряжений включаемого и работающего генератора (или сети). Успешная синхронизация может быть выполнена при расхождении значений в 5-10%. Регулируется изменением тока в обмотке возбуждения.

Соответствие порядка следования фаз (“фазировка”) включаемого генератора и сети (или рабочего генератора).

Способы синхронизации. Выполнение перечисленных условий может быть реализовано точной синхронизацией или самосинхронизацией.

Первый способ как правило, выполняется в автоматическом или полуавтоматическом режиме — с использованием специальной аппаратуры — синхроскопа. определяющего необходимый момент для параллельного включения добавочного генератора, находящегося в рабочем состоянии.

Высокая точность соответствия состояния параметров подключаемого генератора перечисленным выше требованиям в момент его включения в сеть делает этот способ наиболее предпочтительным в использовании.

Синхронизация генераторов мощностью до 15 МВт может быть выполнена и в ручном режиме; в этом случае должна быть предусмотрена блокировка от несинхронного включения.

К серьезным недостаткам данного способа синхронизации можно отнести относительную его сложность; поэтому, ввод генератора в работу в этом случае должен производиться только высококвалифицированным персоналом. Кроме того, нельзя не учитывать длительность процесса; в аварийных ситуациях, отличающихся нестабильностью частоты, он может занять несколько десятков минут.

Самосинхронизация — способ заключается в использовании невозбужденного вспомогательного генератора с включенным автоматом гашения поля с частотой вращения близкой к частоте вращения генератора сети.

При скольжении в 2-3% производится включение генератора с одновременной подачей возбуждения, после чего происходит постепенное втягивание генератора в синхронизм. Во избежание возникновения недопустимых толчков тока, остаточное напряжение на выводах статорной обмотки должно быть не более 0,3Uном.

Главное преимущество включения генератора без возбуждения в сеть — отсутствие необходимости подгонки рабочих параметров как при описанном выше способе точной синхронизации.

Однако, необходимо учесть и недостаток данного способа: процесс сопровождается снижением напряжения на выводах, что в некоторых случаях может стать причиной нарушения нормального режима работы оборудования.

Кроме того, нельзя не отметить некоторые ограничения использования метода — невозможности использования параллельной работы генератора в качестве источника резервного электроснабжения.

Параллельная работа (синхронизация) дизельных генераторов

Содержание:

Как в технической литературе, так и на производстве под параллельной работой дизельных генераторов (ДГУ) понимают их одновременную работу на одну и ту же нагрузку.

Необходимым условием включения в такую работу является обеспечение синхронности (совпадения частот), синфазности (совпадения фаз) и равенства э.д.с. включаемого генератора напряжению сети (или уже включенных генераторов).

Процесс, в ходе которого синхронный генератор включается в синхронную и синфазную работу с другими, механически не связанными с ним синхронными генераторами или электросетью, носит название синхронизация.

Задачи параллельной работы (синхронизации) дизельных генераторов.

Организация бесперебойного энергоснабжения на предприятии, как и создание автономной системы электропитания, требует принятия решения о выборе типа источника. Выбор в качестве источника электропитания нескольких дизельных генераторов, включенных в параллельную работу, определяется соответствием задач, которые решает такая система, конкретными производственными потребностями.

Использование параллельного соединения ДГУ позволяет решать следующие задачи:

1. Задача обеспечения надежности:
   в аварийных ситуациях выход из строя одного генератора не приводит к перебоям в питании потребителей.
2. Оптимизация работы в условиях, меняющейся в течение суток или в зависимости от сезона нагрузки:
   подключение дополнительной мощности в период пиковых нагрузок и отключение избыточной при спаде потребления.
3. Кратковременная компенсация недостающей мощности основного источника электропитания, например, при подключении нагрузки с большими пусковыми токами.

Преимущества использования параллельной работы генераторов

С учетом перечисленных возможностей, использование параллельной работы генераторов дает неоспоримые преимущества в сравнении с источниками на базе одиночного генератора большой мощности. К ним можно отнести:

• лучшие экономические показатели: стоимость нескольких небольших генераторов может быть существенно (до 30%) ниже стоимости одного равного им по суммарной мощности;
• возможность и простота наращивания мощности: за счет подключения других ДЭС;
• оптимизация коэффициента нагрузки генераторов с выходом на оптимальную мощность (загрузка не менее 70%);
• экономное расходование ресурса генераторов: возможность отключения лишних генераторов в период спада потребления снижает расход топлива и сберегает моторесурс;
• удобство эксплуатации и снижение затрат на обслуживание: за счет возможности вывода из эксплуатации отдельных ДГУ без отключения потребителей от электропитания;
• экономия ресурса коммутационного оборудования: за счет работы с небольшими токами.

Виды (способы) синхронизации

На сегодняшний день практическое применение находят три способа включения дизельных генераторов в синхронную работу. Поскольку последствия неправильного включения достаточно серьезны: от обесточивания системы электроснабжения до повреждения самого генератора и устройств коммутации, каждый из способов в первую очередь ориентирован на обеспечение надежности и безопасности процесса.

Точная синхронизация

Обеспечить точное выполнение условий синхронизации – задача нетривиальная, однако, именно такой способ гарантирует безопасное включение генератора в параллельную работу.

Для ее решения в ручном режиме потребуется высокоточное измерительное оборудование и обученный персонал. Поскольку с большой точностью уравнять частоты вращения, выходные напряжения и обеспечить совпадение векторов фазных напряжений совсем непросто.

На практике для осуществления точной синхронизации используются специализированные автоматические устройства. Их задача – подать сигнал на включение генератора в синхронную работу в момент прохождения угла сдвига фаз через нулевое значение, что обеспечивает отсутствие бросков уравнительных токов.

Поскольку включение генератора не происходит мгновенно, импульс включения должен поступать с некоторым опережением. В зависимости от выбранного способа создания опережения, различают синхронизаторы двух типов:

• с заданным временем опережения;
• с заданным углом опережения.

Первые обеспечивают более точную синхронизацию и широко используются в системах с параллельно работающими генераторами.

Самосинхронизация

Применение этого способа включения генератора в параллельную работу предполагает:

• предварительное уравнивание скорости вращения с точностью в пределах 3-5% от синхронной;
• включение в работу с отключенной обмоткой возбуждения;
• возбуждение генератора;
• вхождение в синхронизм.

Преимущества такого способа – простая схема включения, отсутствие необходимости в сложной аппаратуре, быстрое вхождение в синхронизацию и, как следствие, надежность работы.

Из недостатков – существенное влияние на сеть переходных процессов, вызванных подключением невозбужденного генератора, которые сопровождаются значительными бросками тока в статоре и провалами напряжения. При этом величина тока никак не зависит от точности выполнения самой операции синхронизации, а определяется лишь параметрами генератора.

Однако, если понизить величину тока не представляется возможным, то сократить время протекания переходного процесса вполне реально. Так установлено, что для уменьшения времени действия броска уравнительного тока при самосинхронизации, достаточно немедленно дать перевозбуждение подключаемому дизель-генератору.

Грубая синхронизация (через индуктивное сопротивление)

Способ используется преимущественно в системах автономного типа не критичных к качеству электропитания. Является разновидностью самосинхронизации и позволяет обеспечить вполне приемлемый уровень безаварийного включения.

Отличие заключается в том, что после запуска генератора и достижения примерного равенства параметров (попадания в «окно синхронизации») подключении к шинам производится через индуктивное сопротивление (реактор). Это позволяет существенно снизить пиковое значение уравнительного тока и избежать существенного провала напряжения. После полного вхождения генераторов в синхронную работу индуктивность исключается из схемы с помощью переключателя.

Известны усовершенствованные способы грубой синхронизации, например, использование дополнительной управляющей обмотки статора генератора, подключенной к источнику постоянного тока. Ее отключение перед синхронизацией значительно увеличивает индуктивное сопротивление генератора, превращая его самого в реактор. Такое решение позволяет исключить из традиционной схемы дополнительные коммутаторы и индуктивное сопротивление.

Варианты исполнения параллельных систем

Как уже было отмечено, выбор источника определяется конкретными производственными потребностями: характером и мощностью нагрузки, наличием/отсутствием суточных или сезонных колебаний и другими параметрами. В то же время, практическое применение находит небольшое число параллельных систем. Приведем здесь наиболее распространенные варианты использования.

• Система из нескольких ДГУ, синхронизируемая с сетью.

Используется для обеспечения безразрывного перехода на питание от генераторов во время действия пиковых нагрузок или высоких тарифов. Одновременно выступает в качестве резервного источника при отключении сети.

• ДЭС с регулируемой в зависимости от нагрузки мощностью.

Работает в автоматическом режиме под управлением контроллера. Обеспечивает запуск и остановку генераторов в зависимости от изменения нагрузки, заданного приоритета и ресурса каждой установки.

• Мобильные электростанции.

Модульная конструкция (например, контейнер) используется в аварийных ситуациях, для обеспечения бесперебойного питания потребителей при проведении ремонтных работ. Позволяет легко наращивать мощность путем параллельного подключения нужного количества ДГУ и запуска их в синхронную работу.

• Параллельный резервный источник с функцией сброса избыточной нагрузки.

Схема применяется для электропитания потребителей первой категории. По мере роста нагрузки происходит запуск генератора, синхронизация его с сетью и плавный прием нагрузки. При необходимости включаются дополнительные генераторы.

• Параллельная схема с высокой скоростью синхронизации.

Используется для резервного питания. Обеспечивает одновременный запуск всех ДГУ в режиме самосинхронизации. Зарекомендовала себя в системах, где используются источники бесперебойного питания.

Источник: nevinka-info.ru