Метод грубой синхронизации

Метод точной синхронизации

Суть метода состоит в том, что подключаемый генератор включается на шины ГРЩ с соблюдением всех условий синхронизации.

Выполнение первого условия на практике осуществляется автома­тически, так как СГ снабжены системами самовозбуждения и автома­тического регулирования напряжения СВАРН (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Принципиальная схема точной синхронизации

 

Равенство частот достигается подгонкой частоты подключаемого СГ к частоте ра-

ботающего. Для этого на панели управления ГРЩ располагают реверсивные переключа-

тели SB1 и SB2, при помощи которых включают серводвигатель М1 или М2 регулятора частоты вращения подключае­мого СГ в ту или иную сторону.

Визуальный контроль за выполнением первых двух условий (равенство напряже

ний и частот) на практике выполняется одновременно, пооче­редным подключением к каждому генератору вольтметра РV и частото­мера РF переключателем S2.

Совпадение по фазе одноимен­ных векторов фазных напряжений проверяется при помощи cтрелочного синхро­носкопа ЕS и достигается при одинаковом положении рото-

ров работающего и подключаемого генераторов по отношению к статорам. Для этого воз-

действуют короткими импульсами на серво­двигатель регулятора частоты вращения под-

ключаемого СГ, добиваясь момента, когда стрелка синхроноскопа расположится верти-

кально, напротив отметки на шкале прибора («на 12 часов»). В этот момент времени включают СГ на шины при помощи автоматического выключателя QF1 (QF2).

При точном соблюдении условий синхронизации включение СГ на шины будет без

ударным, а сам генератор после включения останется работать в режиме холостого хода.

После этого подключенный СГ нагружают активной нагрузкой, одновременно раз-

гружая другой, для чего увеличивают подачу топлива (пара) у подключаемого ГА и одно­временно уменьшают у другого.

Распределяют активную нагрузку пропорционально номинальным активным мощ

ностям генераторов и контролируют при помощи киловаттметров РW1 и РW2, обычно вклю­чаемых через трансформаторы тока ТА1 и ТА2 и напряжения ТV4 и TV5.

Распределение реактивной нагрузки происходит автоматически путем воздействия систем самовозбуждения и автоматического регу­лирования напряжения СВАРН обоих генераторов на токи возбужде­ния. При этом ток возбуждения подключенного СГ автома

тически увеличивается, а другого уменьшается.

Пропорциональность распреде­ления реактивной нагрузки проверяется при помощи килоамперметров РA1 и РA2, т. е. косвенно, так как эти приборы показывают полные, а не реактивные токи генераторов. Если у двух однотипных СГ одина­ковы показания киловатт

метров РW1 и РW2 (т. е. одинаковы активные токи) и неодинаковы показания килоампер-

метров РA1 и РA2, значит, неодинаковы реактивные токи.

Из всего изложенного следует, что включение СГ на параллельную работу пред-

ставляет собой довольно трудную задачу. Основная труд­ность заключается в определении момента совпадения по фазе напря­жений СГ, включаемых на параллельную работу. Для определения указанного момента при автоматической точной синхронизации используют синхронизаторы, а при точной синхронизации вручную применяют синхроноскопы.

 

Метод грубой синхронизации

Метод заключается в том, что гене­ратор подключают на шины ГРЩ не прямо, как при точной синхрониза­ции, а через токоограничивающее реактивное сопротивление X , включенное в каждую фазу (рис. 3.16, а). Это сопротивление называется реактором.

Грубую синхронизацию выполняют в следующем порядке:

1. уравни­вают частоты и напряжения СГ, что проверяют при помощи частотомера РF и вольтметра РV;

2. в произвольный момент времени замыкают кон­такт КМ2 (КМ1), тем самым включая генератор G2 (G1) на шины ГРЩ через реактор x ;

3. через несколько секунд, в течение которых генера­тор втягивается в синхронизм, включают АВ QF2 (QF1) и размыкают контакт КМ2 (КМ 1).

Рис. 3.16. Схемы грубой синхронизации (а) и замещения для одной фазы (б)

 

Поскольку включение генератора на шины выполняют в произ­вольный момент времени, роторы СГ, а значит, векторы напряжения сети Ū и ЭДС Ē подключаемого генератора в момент включения могут занимать любое взаимное положение.

Поэтому включение СГ сопро­вождается бросками тока и механическими ударами на валу, которые ограничиваются реактором до безопасных значений. Сам же метод иногда называют методом несинхронного включения СГ.

Сопротивление реактора рассчитывают исходя из наиболее тяжело­го случая вклю

чения, когда положение роторов СГ отличается на 180°. При этом векторы Ū и ЭДС Ē в контуре, образованном статорными обмотками генераторов, совпадают по фазе, т. е.

Ū + Ē ≈ 2 Ū .

Тогда наиболь­шее значение тока в момент включения определится по схеме заме-

щения (рис. 3.16, б):

I = 2 U / (x + x + x )≤ (2,5…3,5) I ,

где I - номинальный ток генератора.

На многих судах грубая синхронизация СГ выполняется полуавто­матически: урав-

нивание напряжений генераторов обеспечивают автоматические регуляторы напряжения, примерное уравнивание частот выполняет оператор (электромеханик или вахтенный меха

ник), а выбор момента включения генератора на шины при Ū + Ē = 0 обеспечивает аппаратура схемы синхронизации.

К достоинствам метода можно отнести простоту, надежность и непродолжитель-

ность.

Метод допускает погрешность при уравнивании напряжений генераторов до ±10 % номинального и частот до ± (3-4) % номинальной.

При правильном расчете и выборе реактора втягивание включенного генератора в синхронизм происходит в течение 1,5-3,0 с, а провал напряжения не превышает 20 % но-

минального.

Процесс синхронизации длится недолго, поэтому реактор рассчитывают на непро-

должительную работу. Сопротивление реакторов зависит от мощности синхронизируемых СГ и обычно составляет несколько Ом, а масса - десятки килограммов.

Генераторы синхронизируются с сетью поочередно, поэтому для их включения на шины ГРЩ используют один и тот же реактор.

 

Метод самосинхронизации

При самосинхронизации (рис. 3.17) подключаемый СГ разгоняют до частоты вра-

щения, отличающейся от синхронной на 2-5 %. Обмотка возбуждения генератора ОВГ от

ключе­на от источника возбуждения (разомкнут контакт КМ2) и замкнута на разрядный резистор R (замкнут контакт КМ1).

В произвольный мо­мент времени невозбужденный генератор при помощи автома-

тиче­ского выключателя QF2 подключают на шины и одновременно или с незначительной задержкой подают возбуждение (замыкается контакт КМ2 и размыкается КМ1).

Далее генератор втягивается в синхронизм под действием синхронизирующей мощ

ности Р .

В момент включения на шины ЭДС невозбужденного генератора Е = 0, поэтому максимальное значение тока включения будет вдвое меньше максимального тока при синхронизации возбужденного генератора и составит (2,0-4,5) I .

 

Рис. 3.17. Схема самосинхронизации

 

Провалы напряжения достигают 50 % номинального, а втягивание в синхронизм заканчивается через несколько секунд после включения СГ на шины.

Разрядный резистор R предназначен для исключения перенапряжений в обмотке возбуж­дения ОВГ в момент включения СГ на шины.

Метод самосинхронизации прост и непродолжителен по времени. Недостатками ме

тода являются провалы напряжения и удары на валу генераторов. Поэтому самосинхрони-

зация может применяться в СЭЭС, включенная мощность которых значительно превыша-

ет мощность единичного СГ (например, в гребных электрических установках).

9.6. Характеристики синхронного двигателя

Рабочими характеристиками синхронного двигателя явля­ются зависимости потребляемой мощности Р₁, потребляемого тока вращающего момента М, соs φ и к.п.д. η от полезной мощности нагрузки Р₂ Они изображены на рис. 9.7 и соот­ветствуют случаю, когда на холостом ходу соs φ = 1.

При постоянном токе возбуждения увеличение нагрузки на валу двигателя вызывает уменьшение соs φ, что объясня­ется увеличением реактивного падения напряжения при возрастании потребляемого от сети тока I₁ Коэффициент

полезного действия η с увеличением нагрузки быстро увели­чивается и достигает максимума, когда не зависящие от на­грузки механические потери и потери в стали становятся равными зависящим от нагрузки потерям в меди обмоток.

 

Потери и КПД

Перечисленные потери в сумме (∑ Р) составляют небольшую долю от номинальной мощности машины. Эта доля уменьшается с ростом ее мощности.

Значения к.п.д. синхронных генераторов и двигателей отечественных заводов приведены на рис. 4-94.

Рис. 4-94. Значения к.п.д. (η) синхронных генераторов и двигателей при номинальном режиме их работы в зависимости от номинальной мощности Р _н.

Значения к.п.д. крупных гидрогенераторов колеблются в пределах 96 98, турбогенераторов 97 98,8%.