Автоматизация включения генераторов на параллельную работу

6.5. Автоматизация включения генераторов на параллельную работу

Процесс включения синхронного генератора, на параллельную работу с другими генераторами называется синхронизацией. Существует два способа синхронизации: точная и самосинхронизация.

При самосинхронизации  невозбужденный генератор с замкну­той на сопротивление обмоткой возбуждения приводится во враще­ние со скоростью, близкой к синхронной, и затем включается на напряжение сети. Сразу после подключения  генератора к сети на его ротор будут действовать асинхронный и реактивный моменты. Асинхронный момент уменьшает скольжение машины и, действуя вместе с реактивным моментом, может ввести машину в синхронизм. Одна ко время вхождения в синхронизм может быть довольно длительным поэтому, чтобы ускорить процесс синхронизации, сразу после подключения генератора к сети подается   питание на обмотку возбуждения. Основной недостаток метода самосинхронизации — большие колебания напряжения и тока, которые сопровождают процесс вхождения генераторов в синхронизм. Кроме того, подключение синхронных генераторов с вращающимся выпрямителем к сети при с отсутствии возбуждения сопровождается значительным перенапряжением на обмотке возбуждения, в результате чего выпрямители могут выйти из строя.

Число периодов качания ротора генератора при синхронизации, а следовательно, и число всплесков тока и напряжения будут тем меньше, чем ближе скорость генератора к синхронной. Отклонение скорости от синхронной определяется точностью системы стабили­зации частоты и обычно не превышает 1—2 %.

Если в момент включения генератора на параллельную работу угол между его напряжением и напряжением сети равен нулю (δ₁₂ = 0) и необходимо закончить синхронизацию, когда δ₁₂ ≤ п/2, то скольжение генератора

где ω — угловая скорость генератора; S — номинальная мощность генерато­ра; I — момент инерции ротора генератора и его привода.

Метод самосинхронизации применяется для включения на параллельную работу генераторов небольшой мощности.

Методы точной синхронизации могут обеспечивать включение генераторов на параллельную работу без бросков тока и напряже­ния. Суть этих методов заключается в том, что генератор включает­ся на параллельную работу с сетью в момент, когда частота генера­тора f_г равна частоте сети f_с, напряжение генератора U_г и сети U_c одинаковы и угол между векторами U_Г и U_с равен нулю (δ₁₂ = 0). Поскольку эти условия выполняются не абсолютно точно, то при подключении генератора возникает уравнительный ток, вызываю­щий- колебания активной и реактивной мощностей в системе. Мак­симальное значение уравнительного тока i_yp определяется сверх­переходными сопротивлениями  сети   Х``<sub>dс</sub>,   генератора Х``_dг и   значе­нием   угла δ₁₂.  Если

то

                                                          (6.31)

Из выражения (6.31) следует, что если момент включения выбран правильно (δ₁₂ = 0), то уравнительный ток равен нулю. Максималь­ного значения  уравнительный ток достигнет при δ₁₂ == 180°. В этом случае он может даже превысить ударный ток короткого замыкания, создав значительный ударный момент на валу ППЧВ.

Если генератор включается при неравенстве частот (U_r = U_c, f_г ≠ f_с, δ₁₂ = 0), то при f_г > f_с ротор генератора начнет опережать ротор эквивалентного генератора сети. При δ₁₂ > 0 генератор при­мет на себя активную нагрузку, вследствие чего его ротор начнет тормозиться. Чем больше разность частот, тем больше угол б₁₂. При значительном расхождении частот ротор генератора может сразу не войти в синхронизм, а несколько раз повернуться на 360 ° в асинхронном режиме. Этот процесс сопровождается значительными скачками уравнительного тока и мощности.

Рис. 6.13. Принципиальная электрическая схема    пассивного    синхронизатора

Условия, необходимые для включения генератора на параллель­ную работу, контролируют с помощью синхронизаторов. Различа­ют пассивные и активные синхронизаторы. Пассивные состоят из устройства для определения момента синхронизма (δ₁₂ = 0). При достаточно высокой точности регуляторов напряжения и частоты, когда разность частот генератора и сети невелика (4—6 Гц), а на­пряжения одинаковы в момент, когда угол между векторами одно­именных фаз близок к нулю, устройство подает сигнал в систему уп­равления на включение генератора на параллельную работу. Ак­тивные синхронизаторы состоят из устройства для определения мо­мента синхронизма и уравнителей, воздействующих на регулирую­щие органы подключаемого генератора. Когда регулируемые пара­метры соответствуют заданным значениям, генератор автоматически включается в сеть.

Принцип действия устройства определения момента синхрониз­ма основан на методе биений, т. е. на изменении так называемого напряжения скольжения, значение которого получают, подсоединяя измерительное устройство к одноименным фазам генератора и сети.

В пассивном синхронизаторе (рис. 6.1.3) между точками а и б выпрямителя напряжение