1 Точная синхронизация генераторов: условия; последствия при их несоблюдении.
Синхронизация- процесс уравнивания частоты вращения ротора и величины U включаемого генератора с частотой вращения уже работающих генераторов и U на шинах эл.станции, а также выбор соответствующего момента для подачи команды на вкл генераторного Q. Способы синхронизации(точной): ручная, автоматическая, полуавтоматическая. При точной синхронизации генератор вкл уже возбужденным. Последствия, если нарушаются 3 условия при синхронизации: 1. Нарушение условий равенства векторов(δ≠0), остальные условия выполнены(f1= f2, Е1= Е2)
IУР=∆Е/(хС+хD’’) =2Е*sin(δ/2)/(хС+хD’’), IУР А= IУРсos(δ/2), IУР Р= IУРsin(δ/2). Наличие активной составляющей очень сильно осложняет ситуацию, т.к. на валу генератора появляется мех. момент→появляется уравнительная активная мощность. При максимальной мощности будет максимальный мех. момент(возможны повреждения в генераторе). Самый опасный момент при δ=π/2. 2. f1= f2, δ=0, Е1≠ Е2
IУР=-j*∆Е/(хС+хD’’)
3. f1≠ f2, δ=0, Е1= Е2
В момент замыкания контактов Q IУР=0, но потом он появляется и т.к. f1≠ f2 вектора ЭДС начнут расходиться, если fГ>fС, то вектор ЭДС генератора опережает вектор ЭДС системы и запасенная активная энергия ротора начнет отдаваться в энергосистему(ротор начнет тормозиться). РУР=Е1Е2 sin(δ/2)/х∑. если fГ<fС, то будет потребление энергии из системы(ротор ускоряется). Удачность синхронизации зависит от величины скольжения, если оно не велико \, то генератор не выйдет за пределы статической устойчивости и после некоторых качаний опять втянется в работу. Если скольжение большое, то наступит асинхронный режим, который надо ликвидировать спец средствами. ∆fПРЕД и δMAX ДОП зависят от мощности энергосистемы, длины ЛЭП и ее пропускной способности, типов регуляторов, установленных на генераторах. ∆fПРЕД=0,5Гц, δMAX ДОП=45о-50о. Самым опасным является не соблюдение условия δ=0, т.к. существует толчок, обусловленным мех моментом на валу ротора→есть IУР А→мех повреждения генератора. Максимальный толчок возникнет при δ=90(второй по опасности случай), когда не совпадают частоты, т.к. с течением времени возникает IУР, затем наступает асинхронный режим.
2 Критерии допустимости включения синхронного генератора по способу точной синхронизации.
Принужденная составляющая суммарного момента, вкл которого зависит от δ и от суммарного R(системы и генератора) оказывает тормозящее или ускоряющее воздействие в зависимости от знака угла включения. Апериодическая составляющая тока в фазах обмоток статора равны и противоположны по знаку, начальное значение принужденной составляющей создают неподвижное в пространстве магнитное поле статора. Взаимодействие с этим полем вращающегося поля возбужд. поля ротора создает на валу генератора вторую (свободную) составляющую эл-магн момента, который меняется с течением времени по гармоническому закону с частотой вращения генератора и затухающ. по мере затухания свободной составляющей.
М∑MAX=(sinδ+2sin(δ/2))*U2/x∑ δ=120 для ТГ и δ=135 для ГГ - при таких δ будет МMAX, действующий на ротор генератора. Допустимость включения с тем или иным δ оценивается сопоставлением возникающими значениями токов и М с максимальными значениями токов и эл-магн момента, возникающ при 3ех фазном кз с ЭДС ген-ра=1,05 от номинала, который является предельным по прочности генератора. Для проверки допустимости такого включения рассчитывается коэф запаса по току и по моменту. Они должны быть>1. КI=IКЗ(3)/ IВКЛ, КМ=МКЗ/ МВКЛ. Т.к. обычно IВКЛ> IНОМ, КI> КМ, но при этом большой момент, он соизмерим с моментом при кз→при проверки допустимости вкл ген-ра с любым δ определяющим будет КМ. Нормы: КМ≥1,25 для аварийной ситуации, КМ≥2 для норм режима. Это значит, что при вкл ген-ра на параллельную работу возникающий М должен как минимум в 2 раза меньше, чем момент при 3ех фазном кз на выводах ген-ра при ЭДС=1,05 от номинала.
Требования:
Надежность 2. Точность задания угла или времени опережения, в том числе и при неравенстве величин U 3. Отсутствие отказа действия при неравенстве величин U 4. Обеспечение широкого диапазона скольжения без отказов действия и без появления погрешностей.
При оснащении блоков ген. Q синхронизация блоков происходит так: сначала вкл Q РУВН блока, а затем ген. Q.
3 Автоматические синхронизаторы с постоянным углом опережения.
КА11/13 устройство полуавтоматической синхронизации с постоянным углом опережения, т.е. оно не может контролировать скорость вращения ротора генератора (вращается неравномерно). Успешность синхронизации генератора с помощью такого синхронизатора возможно только при определенной величине скольжения. Используется совместно с АПВУС (на шинах с двустроннем питанием), если нет персонала. Если персонал есть, то АПВУС не используется. Синхронизаторы вкл Q точно при δ=0 происходит при одном значении скольжения.
Используется 2 минимальных реле U: KV1 и KV2 с разными напряжениями срабатывания или 2 максимальных реле U KV1 KV2 с разными коэф возврата. KV1, KV2 и реле времени контролируют заданную величину скольжения.
В максимальной точке синусоиды оба реле в сработавшем состоянии, контакты замкнуты. Рассмотрим 3ю синусоиду: генератор вращается с частотой близкой к номинальной, скольжение очень маленькое, а время схождения векторов большое, т.е. >, чем время вкл Q при заданном угле опережения. В момент максимального U оба реле в сработавшем состоянии, контакты KV1 разомкнуты, KV2 замкнуты, KL обтекается током, его контакты KL1.1 замкнуты, KL1.2-разомкнуты. В т.А реле KV1 возвращается, KV2- в сработавшем состоянии→контакты KV1 замыкаются, остается реле времени KT. Если время между т.А и В >заданной установки на реле КТ, тогда контакты реле КТ замкнутся раньше, чем разомкнуться контакты KV2. При замыкании контактов КТ срабатывает реле KL2, далее замыкаются контакты KL2.2, но контакты KL1.2 разомкнуты→команда на YAC не идет→Q не вкл. Рассмотрим 2ю синусоиду: в т.А контакты KV1 замыкаются, КТ запускается и идет отсчет времени, который истечет в т.В, KV2 замкнутся. KL2 обтекается током, т.е. замыкается KL2.2→идет сигнал на YAC. В т.В замыкаются КТ и замыкаются KV2.
4 Автоматические синхронизаторы с постоянным временем опережения.
На практике невозможно соблюсти 3 условия точной синхронизации. Чтобы когда-нибудь вектора ЭДС генератора и системы сошлись должно существовать скольжение (чтобы ротор генератора вращался с отличной частотой от частоты системы), также время вкл Q≠0, значит в момент замыкания контактов Q δ был близок к 0, надо подавать команду Q с некоторым опережением, следовательно имеем 2 понятия: угол опережения и время опережения. Рассмотрим автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения типа АСТ-4.
ZF-частотный фильтр, фильтрует U биения, выделяет огибающую, D-дефференциратор, берет производную от U, НИ -ноль-индикатор, сравнивает (э), БВО- блок времени опережения, УКС- устройство контроля скольжения, УКН- устройство контроля U, БПС- блок подгонки скорости (или частоты), формирует импульсы заданной интенсивности, воздействующего на МУТ(мех управление турбиной), ЛЧ- логическая часть.
Принцип действия: АСТ-4 подает импульсы на вкл Q во время, когда ЭДС генератора и системы сходятся, т.е. когда угол δ меняется от 270 до 360. Момент подачи командного сигнала выбирается так, чтобы было учтено время вкл Q, т.е. так, чтобы угол δ был близок к 360. Время опережения постоянно, угол опережения не постоянен(зависит от частоты скольжения). Завод изготовитель гарантирует время опережения.
δОШИБКИ=±wS(∆tВ+∆tС) → wSMAX=| δОП MAX ДОП/(∆tВ+∆tС)| АСТ-4 предполагает, что за время опережения частота скольжения постоянна, т.е. этот синхронизатор не может учитывать ускорение ротора генератора.
5 Включение синхронного генератора на параллельную работу методом самосинхронизации.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
