Курсовые по энергетике
БН
Экология
Карта

Параллельная работа генераторов

 

Синхронные генераторы могут включаться на параллельную работу способом точной синхронизации и способом самосинхронизации. В обоих случаях в первичный двигатель остановленного агрегата пускается пар или вода и агрегат разворачивается до частоты вращения, близкой к синхронной.

При точной синхронизации, когда генератор включается воз­бужденным, необходимо, чтобы в момент его включения в сеть были выполнены следующие условия:

равенство действующих значений напряжений подключаемого генератора и сети; равенство частот напряжений генератора и сети; совпадение фаз одноименных напряжений генератора и сети. Несоблюдение - большие толчки тока.

 Наибольший уравнительный ток возникает при угле φ, равном 180 эл. град. Если предположить, что генератор включается на па­раллельную работу с мощной энергосистемой (Хс.≈ 0), то

 При этом уравнительный ток в 2 раза больше тока трехфазного к. з. на выводах генератора. Такой ток опасен как в отношении нагрева обмоток, так и вследствие электродинамических усилий между проводниками, особенно в лобовых частях обмотки статора. Приближение частоты вращения генератора к синхронной и плавное регулирование ее осуществляются воздействием на регу­ляторы частоты вращения первичных двигателей (паровых или гидротурбин). Изменение на­пряжения подключаемого ге­нератора осуществляется пу­тем воздействия на уменьше­ние или увеличение тока в обмотке возбуждения.

Визуальный контроль за выполнением условий точной синхронизации производится с помощью двух вольтмет­ров (контроль равенства напряжений генератора и сети), двух частотомеров, один из которых показывает частоту сети, другой - частоту подключаемого генератора, а также с помощью специаль­ного прибора - синхроноскопа, который дает возможность контролировать совпадение векторов напряжений одноименных фаз.

Точная синхронизация может быть ручной и автоматической.

При ручной точной синхронизации все операции производятся оперативным персоналом вручную.

Автоматическая синхрони­зация выполняется с помо­щью специальных устройств — автоматических синхронизаторов, которые имеют весь­ма сложную схему, позволяю­щую производить регулиров­ку напряжения и частоты синхронизируемого генерато­ра и осуществлять его вклю­чение в сеть без участия об­служивающего персонала.

Недостатками способа точ­ной синхронизации являются сложность и длительность процесса, особенно в условиях аварийного режима ра­боты энергосистемы, сопровождающегося колебаниями частоты и напряжения, необходимость высокой квалификации обслуживающего персонала, возможность тяжелых аварий при нарушении условий синхронизации.

При самосинхронизации генератор включается в сеть без возбуждения при частоте вращения, примерно равной синх­ронной (скольжение±2-3%). Сразу после включения выключа­теля подается возбуждение, и генератор за 1-2 с втягивается в синхронизм.

В момент включения в сеть невозбужденного генератора послед­ний потребляет из сети значительный реактивный ток. Вращаю­щееся магнитное поле, которое создается этим током, протекающим но обмотке статора, наводит э.д.с. в обмотке ротора генера­тора.

Во избежание повреждения изоляции из-за перенапряжений обмотка ротора генератора до включения выключателя должна быть замкнута на специальное сопротивление самосинхронизации или на гасительное сопротивление устройства АГП, это сопротивле­ние отключается после включения АГП.

Включение генератора в сеть методом самосинхронизации со­провождается переходными процессами, аналогичными процессам при к. з. на выводах генератора.

При включении на параллельную работу с. энергосистемой бло­ков генератор — трансформатор ток, возникающий в статоре, будет значительно меньше, так как скажется ограничивающее действие сопротивления трансформатора. Нужно отметить также, что ток статора в момент включения при самосинхронизации имеет индук­тивный характер и, следовательно, не создает дополнительных механических нагрузок на валу генератора.

Правила устройства электроустановок допускают включение генераторов методом самосинхронизации при условии, что бросок тока не превысит 3,5-кратного номинального тока, т. е.

 где I’ — начальный переходный ток, кА; U — междуфазное напря­жение установки, кВ; x'd — переходное сопротивление генератора, Ом; Хс. — сопротивление энергосистемы до зажимов генератора, Ом, Iном — номинальный ток генератора, кА.

 

 

Синхронные компенсаторы

Синхронным компенсатором называют синхронную машину, работающую в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. Синхронный компенсатор в зави­симости от тока возбуждения может выдавать реактивную мощность в сеть или потреблять ее из сети.

В конструктивном отношении он похож на турбогенератор, однако выполняется на среднюю частоту вращения (750—1000 об/мин). Ротор синхронного компенсатора изготовляется явнополюсным. Статор в конструктивном отношении подобен статору турбогенера­тора. Синхронный компенсатор характеризуется номинальной мощ­ностью, напряжением и током статора, частотой, номинальным током ротора и потерями в номинальном режиме. Номинальное напряжение синхронного компен­сатора в соответствии с ГОСТ устанавливается на 5 или 10% выше соответствующего номинального напряжения электрической сети. Номинальная мощность синхронного компенса­тора определяется как длительно допустимая нагрузка при номи­нальном напряжении, номинальных параметрах охлаждающей среды. Номинальный ток статора определяется на основании значений номинальной мощности и номинального напряжения.

Номинальный ток ротора — это наибольшее значение тока, при котором обеспечивается номинальная мощность компенсатора в режиме перевозбуждения при отклонении напряжения в сети в пределах ± 5% номинального напряжения.

Потери активной мощности при номинальных условиях охлаж­дения для синхронных компенсаторов находятся в пределах 1,5—2,5%.

Охлаждение синхронных компенсаторов выполняется двух видов: для компенсаторов серии КС—косвенное воздушное охлаждение с замкнутой системой вентиляции, для компенсаторов КСВ — косвенное водородное с ох­ладителями газа, вмонтированными в корпус (см. рис. 2-46). В обоих типах компенсаторов принята изоляция класса В.

Электрические сети загружаются реактивной составляющей тока, что сопровождается пони­жением напряжения и большими потерями мощности при передаче и распределении электроэнер­гии.

Если в центре нагрузок включить синхронный компен­сатор, он, генерируя реактив­ную мощность, необходимую потребителям, позволит разгру­зить линии, соединяющие электростанции с нагрузкой, от ре­активного тока, что улучшит условия работы сети в целом. При этом синхронный компенсатор должен работать с перевозбуждением в режиме выдачи реактивной мощности. Син­хронные компенсаторы устанавливаются также на подстанциях электропередач, где с их помощью обеспечиваются лучшее распре­деление напряжения вдоль линий и повышение устойчивости па­раллельной работы. При этом в зависимости от режима работы электропередачи может потребоваться работа компенсатора как в режиме генерации, так ив режиме потребления реактивной мощности.

При анализе работы синхронного компенсатора будем счи­тать, что он включен в мощную сеть, вследствие чего при изменении тока статора напряжение на зажимах практически не меняется (рис. 2-47).

С изменением тока возбуждения изменяется э. д. с. обмотки статора EK. Режим, когда э.д.с. компенсатора по значению равна напряжению сети, называют режимом холостого хода компенса­тора. При увеличении, тока возбуждения э. д. с. синхронного компенсатора превысит напряжение на его зажимах (режим пере­возбуждения). Под действием разности напряжений ∆U’=Е'к—UK в статоре машины возникнет ток Iк. Поскольку сопротивление обмоток компенсатора является в основном индуктивным, ток будет отставать от разности ∆U' на угол, близкий к 90°.

По отношению к вектору напряжения UK указанный ток будет отстающим на 90°. Компенсатор при этом отдает реактивную мощ­ность в сеть. При недовозбуждении машины, когда Е’’к <UK, ток IK будет опережать вектор UK: машина будет потреблять реактивную мощ­ность из сети.

Для компенсаторов небольшой мощности с воздушным охлаж­дением применяют схему электромашинного возбуждения от гене­ратора постоянного тока, соединенного с ротором компенсатора.

П у с к синхронного компенсатора. Наиболее распространенным способом пуска синхронного компенсатора явля­ется так называемый реакторный пуск (рис.2-48), при ко­тором компенсатор подключается к сети выключателем 2В через реактор, обладающий значительным индуктивным сопротивлением. Благодаря этому напряжение на выводах компенса­тора в начале пуска снижается до 45—50% номинального, а пусковой ток не превышает 2-2,8IН. Разворот компенсатора обеспечивается за счет асинхронного момента, для увеличения которого предусматривается специальная пу­сковая обмотка, расположенная в полюс­ных наконечниках ротора. В компенсаторах большой мощности массивные полюсы обе­спечивают создание достаточно большого асин­хронного момента, вследствие чего специаль­ной пусковой обмотки не требуется.

Когда частота вращения компенсатора при развороте приблизится к синхронной, подается возбуждение и компенсатор втягивается в синхронизм. Воздействуя на АРВ, устанавливают минимальный ток статора, а затем выключателем 1В шунтируют реактор, включая компенса­тор в сеть.


На главную