Автоматическое включение генераторов на параллельную работу
Синхронизация – процесс включения синхронной машины на параллельную работу с другими синхронными машинами или с энергосистемой.
Для того чтобы включить генератор без броска тока в статоре, без резкого изменения вращающегося момента ротора, без изменения напряжения на выводах генератора, должны быть соблюдены условия:
- равенство напряжения генератора и сети по модулю U г = U с,
- совпадение этих напряжений по фазе δ = 0,
- равенство частот генератора и сети ωГ = ωС.
Рис. 1. Идеальные условия для включения генератора на параллельную работу
Точное соблюдение вышеуказанных условий сильно замедляет процесс включения генератора. В аварийных ситуациях, когда частота в системе колеблется, этот процесс может затянуться на десятки минут. Поэтому в ряде случаев допускается выполнять синхронизацию при условиях, отличающихся в определенных пределах от идеальных условий.
Однако необходимо иметь в виду, что в особо тяжелом случае уравнительный ток в момент включения в 2 раза превысит ударный ток трехфазного КЗ на выводах генератора. От такого тока могут разрушиться лобовые части обмоток статора или одна из обмоток трансформатора.
Во избежание недопустимого включения генератора при любом способе включения предусматривается устройство блокировки от несинхронного включения. Устройство может состоять, например, из реле напряжения, размыкающего свои контакты в цепи включения выключателя при несоблюдении (с допустимыми отклонениями) условий синхронизации.
Способы включения генераторов на параллельную работу
· Включение генератора на параллельную работу методом самосинхронизации.
|
|
- АГП генератора отключен, обмотка ротора замкнута на разрядный резистор во избежание пробоя изоляции обмотки ротора, ток возбуждения равен нулю,
- устройство автоматики воздействует на турбину и доводит частоту вращения агрегата до подсинхронной (49–51 Гц), затем включает невозбужденный генератор в сеть,
- обмотка возбуждения подключается к возбудителю (в момент включения на выводах системы возбуждения должно быть напряжение, соответствующее возбуждению ХХ генератора),
- возникающий в первый момент включения асинхронный момент подтягивает частоту вращения генератора к подсинхронной, а появляющийся в момент подачи возбуждения синхронный момент обеспечивает втягивание генератора в синхронизм в течение 1–2 с.
Для ЭЭС такое включение эквивалентно трехфазному КЗ за сопротивлением генератора. В первый момент включения наблюдается значительный бросок тока статора и резкое изменение момента на валу агрегата. Напряжение на выводах генератора снижается и восстанавливается только через 2–3 с.
В нормальных условиях самосинхронизация может применяться для всех гидроагрегатов, синхронных компенсаторов, а также для турбогенераторов с косвенным охлаждением, если соблюдается условие
Iвкл = 1,05Uc/(1.73(xd+xc)) < 3,5Iг.ном
где Uс, хс – соответственно напряжение и сопротивление сети.
· Включение генератора на параллельную работу методом точной синхронизации по синхроноскопу.
- напряжение и частота генератора подгоняются к напряжению и частоте сети (генератор возбужден),
|
|
- по синхроноскопу определяется условие синфазности напряжений генератора и сети с учетом времени включения выключателя,
- включается генераторный выключатель.
Условия включения:
- напряжение генератора должно быть выше напряжения сети (но не более чем на 5%), чтобы он после включения принял на себя реактивную нагрузку,
- импульс на включение должен подаваться до подхода стрелки синхроноскопа к красной черте га угол, соответствующий времени включения выключателя, при этом δ <= 120,
- частота генератора должна быть близкой к частоте сети, но не равной ей (f Г=50±0,05 Гц), чтобы стрелка синхроноскопа вращалась, но медленно 2–3 оборота в минуту.
· Включение генератора на параллельную работу методом точной синхронизации с использованием автоматического синхронизатора (УТС-3).
Типовые элементы, входящие в состав устройства для точной синхронизации УТС-3
l Узел опережения – формирует сигнал на включение Q генератора с заданным временем опережения, учитывающим время включения выключателя. Осуществляет измерение угла δ.
l Узел подгонки напряжения – формирует сигнал, воздействующий на систему возбуждения генератора для подгонки его напряжения к напряжению сети.
l Узел подгонки частоты – формирует сигнал, воздействующий на регулятор числа оборотов турбины и подгонки частоты генератора к частоте сети.
l Узел включения – контролирует выполнение условий совпадения частоты и напряжения генератора и системы.
l Узел блокировки – блокирует сигнал на включение Q генератора при несоблюдении условий включения.
Рис. 1. Временные диаграммы, поясняющие работу узла опережения
Включение генератора в сеть методом самосинхронизации требует меньше времени, чем включение методом точной синхронизации. Поэтому метод самосинхронизации рекомендуется применять при ликвидации аварий в энергосистеме, а метод точной синхронизации – в нормальных условиях работы.