Методы синхронизации генераторов
Совокупность операций, проводимых при подключении генератора на параллельную работу с сетью, называют синхронизацией.
В момент включения генератора на параллельную работу необходимо обеспечить наименьший бросок тока. В противном случае возможны срабатывание защиты, поломка генератора или первичного двигателя. Ток в момент подключения будет равен нулю, если удастся обеспечить равенство мгновенных значений напряжений сети и генератора. На практике это обеспечивается соблюдением вышеперечисленных условий параллельной работы в момент включения.
Применяют метод точной синхронизации и метод грубой синхронизации (самосинхронизация).
При точной синхронизации генератор приводят в состояние, отвечающее вышеуказанным условиям, и затем включают на параллельную работу. Сначала устанавливают номинальную частоту вращения ротора, что обеспечивает приближенное равенство частот тока сети и генератора fс= fг. Затем, регулируя ток возбуждения, добиваются равенства напряжений Uc=Uг. Совпадение по фазе векторов напряжений сети и генератора (ас = аг) контролируется специальными приборами — синхроноскопами.
Для синхронизации генераторов малой мощности применяют ламповые синхроноскопы. Этот прибор представляет собой три лампы, включенные между фазами генератора и сети. На каждую лампу действует напряжение ∆и=иc-иг, которое при fс≠ fг изменяется с частотой ∆f= fс— fг, называемой частотой биений. В этом случае лампы мигают. При fс ≈ fг разность ∆и изменяется медленно, вследствие чего лампы постепенно загораются и погасают. Генератор подключают к сети, когда разность напряжений ∆и на короткое время становится близкой нулю в середине периода погасания ламп. В этом случае выполняется условие совпадения по фазе векторов Uc и Uг.
Генераторы большой мощности синхронизируют с помощью стрелочных синхроноскопов, работающих по принципу вращающегося магнитного поля. В этих приборах при fс≠ fг стрелка вращается с частотой, пропорциональной разности частот ∆f= fс— fг, в одну или другую сторону в зависимости от того, какая из этих частот больше. При fс= fг стрелка устанавливается на нуль. В этот момент и следует подключать генератор к сети.
Для исключения ошибочных действий обслуживающего персонала используются автоматические синхроноскопы, регулирующие напряжение и частоту и включающие генератор на параллельную работу по предварительной команде без помощи обслуживающего персонала.
Метод грубой синхронизации (самосинхронизации) отличается от метода точной синхронизации простотой и быстротой включения. Особое значение этот метод приобретает при ликвидации аварий, когда необходимо быстро подключить генератор в сеть при значительных колебаниях напряжения и частоты. Включение методом точной синхронизации в таких случаях весьма затруднительно.
При подключении методом самосинхронизации обмотку возбуждения замыкают на активное сопротивление, чтобы избежать в ней перенапряжений. Ротор невозбуждённого генератора разгоняют до частоты вращения близкой к синхронной за счет момента первичного двигателя. Допускается скольжение не более 2%.
Затем обмотка якоря генератора подключается к сети. После этого подается питание на обмотку возбуждения (она переключается с гасительного резистора на источник питания), появляется синхронирующий момент и генератор втягивается в синхронизм.
Недостатком метода самосинхронизации является сравнительно большой бросок тока в момент включения генератора, который вызывает значительные механические усилия в обмотках, что может привестик преждевременному их выходу из строя. Поэтому бросок тока при включении не должен превышать номинальный ток якоря более, чем в 3,5 раза.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
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 U
сети и ЭДС Е
подключаемого генератора, т. е.
|U| = | Е| .
2. равенство частот сети fи подключаемого генератора f , т. е. f= f .
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 первого 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 второго условия синхронизации f ≠ f .
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 третьего 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.
Источник
