Включение синхронных машин на параллельную работу

1. Включение синхронных машин на параллельную работу

Различают точную синхронизацию и самосинхронизацию.

При точной синхронизации необходимо соблюсти ряд условий (условия точной синхронизации):

1. необходимо выровнять напряжения генератора и системы;

2. необходимо выровнять частоты генератора и системы;

3. необходимо подать команду на включение выключателя генератора таким образом, чтобы в момент замыкания контактов выключателя δ=0.

Если δ≠0, U_г≠U_с, то между генератором и системой потечёт уравнительный ток.

Если частоты сильно различаются, то даже при U_г=U_с и δ=0 генератор может выпасть из синхронизма.

При точной синхронизации различают:

1. ручную синхронизацию;

2. полуавтоматическую синхронизацию;

3. автоматическую синхронизацию.

При самосинхронизации генератор раскручивается до подсинхронной скорости и включается на параллельную работу невозбуждённым. Сразу после включения выключателя на обмотки возбуждения подаётся ток возбуждения.

Если I_у<5I_н, то такой процесс считается удовлетворительным.

Условия точной синхронизации

              I случай: Е=Е_г=Е_с

             

Если Ес≠Ег, то 

I_УР.MAX – при δ=180⁰

;    

  

Если Е=Е₁=Е₂, то 

На осциллографе ΔЕ будет выглядеть следующим образом:

              , где

В построении синхронизаторов используют огибающую напряжения биения, которую называют :

 получается путём фильтрации высокочастотных составляющих и выпрямлением.

 является информативным параметром, т. к. по ней можно судить о моменте оптимума.

Подать сигнал на включение выключателя нужно с опережением, т. к. выключатель имеет собственное время включения выключателя.

 - угол опережения.

2. Устройств точной синхронизации

Полуавтоматический синхронизатор с постоянным углом опережения       (КА-11/13)

   Данный синхронизатор позволяет производить включение выключателя генератора с заданным углом опережения (постоянным) при условии, что ω_S<ω_SДОП.

Принцип контроля ω_S построен на измерении времени снижения напряжения биения от величины U_СР.KV1 до величины U_СР.KV2.

t_К – контролируемое время (задаётся на КТ).

Недостатки этого синхронизатора:

Т.к. , то при уменьшении ω_S будет увеличиваться t_ОП, следовательно контакты выключателя будут замыкаться не в 0, а в другие моменты.

Этот синхронизатор позволяет увеличить частоту скольжения при соблюдения условия, что I_ВКЛ<I_{МАХ.ДОП}:

Синхронизатор с постоянным временем опережения.

(АСТ – 4, УБАС)

Этот синхронизатор более совершенен, т.к. δ_ОП будет зависеть от ω_S (пропорционально).

δ_ОШ – ошибка.

. Если t_В.В.=t_ОП, то δ_ОШ→0

В действительности: , где Δt_СА – время синхронизатора.

               

Этот синхронизатор будет иметь больше максимальных допустимых значений скоростей.

При заданном t_ОП исходной предпосылкой является неизменность ω_S. В реальных условиях неизменным можно считать а_S – ускорение скольжения.

             

        

,

где К₁, К₂ – коэффициенты пропорциональности, t₀ = T_S – t_ОП.

Учитывая, что : .

Заменив tg его аргументом, получим:

Вывод: t_ОП пропорционально отношению двух коэффициентов и не зависит от ω_S.

В качестве органа опережения используется поляризованное реле с двумя катушками.

  ;            

В реле используются переключающиеся контакты:  

                                                                                    

Контакты этого реле переключаются в момент перехода суммарной намагничивающей силы через 0.

В АСТ – 4 имеется орган опережения по углу с возможным регулированием уставки.

УКС выполнено с помощью двух органов:

              - орган опережения по времени;

              - орган опережения по углу.

Контроль равенства напряжений осуществляется при угле δ=180⁰. В случае, когда ω_S>ω_SMAX.ДОП. включение выключателя не произойдёт.

              Принцип действия уравнителя частот:

              Его задача: определить знак скольжения и выработать импульсы, обеспечивающие пропорциональность регулирования частоты.

              Для определения знака скольжения используется второе напряжение биения U_SAC, сдвинутое относительно исходного U_SAА на угол 60⁰.

              На напряжение U_SAА и U_SAC включены быстродействующие реле постоянного тока, имеющие низкий коэффициент возврата. Оба реле имеют одинаковое напряжение срабатывания с низким коэффициентом возврата.

Недостатки АСТ – 4:

·  Данный БПС сводит ω_S к 0, это может привести к затягиванию процесса синхронизации, т.к. при очень малых скольжениях синхронизатор отказывает в действии.

·  Чувствительность синхронизатора к несходству амплитуд синхронизируемых напряжений. БПС при большой разнице синхронизируемых напряжений может отказать в действии по причине невозврата в исходное состояние. При больших ΔU возрастает Δt_ОП и возникает угловая погрешность включения. В случае ΔU>10% действие синхронизатора запрещается.

·  ω_S постоянно изменяется, следовательно, изменяется δ_ОП.

Автоматический синхронизатор СА – 1

Этот синхронизатор выполнен с использованием электронных компонентов (цифровые микросхемы). Напряжение биения здесь не используется. С помощью специальных фазочувствительных схем и активных низкочастотных фильтров формируется U_δ, линейно зависящее от угла δ и не зависящее от несходства амплитуд синхронных напряжений.

Благодаря высокой линейности преобразования удаётся дважды дифференцировать U_δ и учитывать ускорение.

             

При определении t_ОП предполагают, что . δ_ОП.МАХ достигает 120⁰.

              Условие срабатывания синхронизатора:

             

Поскольку угол δ линейно определяется напряжением U_δ, то это выражение можно записать следующим образом:

             

Учитывая ускорение :

, где

 - в момент замыкания контактов выключателя;

 - в момент срабатывания синхронизатора.

Для того, чтобы не допустить включения выключателя при невыполнении условий синхронизации в блоке предусматривается ряд блокирующих действие синхронизатора сигналов.

              В отличае от АСТ – 4 в СА – 1 корректируют δ_{ОП.МАХ.ДОП} с учётом ускорения:

Преимущества:

·  Существенно больше максимальные углы опережения;

·  Существенно больше рабочие частоты скольжения (диапазон);

·  Этот синхронизатор безошибочно работает при значительном неравенстве входных (25% - 30%) напряжений.

4. Поочерёдное АПВ

              t_СА2=t_CA1+Δt.

1. К.З. в точке К1:

  К1 – самоустранившееся. Действует НЗ, линия отключается, действует АПВ, линия включается.

К1 – устойчивое. Действует НЗ, действует АПВ, действует НЗ.

2. К.З. в точке к2:

Отключаются обе линии НЗ. Первым действует АПВ1, которое будет успешным, т.к. КЗ на Л2. Проскальзывающим контактом НЗ1 через 0.5 секунд выводится из действия. Срабатывает АПВ2:

Ускорение защит

Различают:

·  Ускорение защит после АПВ;

·  Ускорение защит до АПВ.

НЗ – неселективная защита.

СЗ – селективная защита.

Установление НЗ на головном участке сети позволяет ускорить действие защиты. НЗ отстроена от К.З. в конце смежных элементов.