Параллельная работа синхронных генераторов

Обычно на электростанциях устанавливают несколько синхронных генераторов для параллельной работы на общую электрическую сеть. Это обеспечивает увеличение общей мощности электростанции, повышает надежность электроснабжения потребителей и позволяет лучше организовать обслуживание агрегатов. Электрические станции, в свою очередь, объединяются для параллельной работы в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим образом решать задачу производства и распределения электрической энергии. Таким образом, для синхронной машины, установленной на электрической станции подключенной к энергосистеме , типичным является режим работы на сеть большой мощности, т.е. напряжение сети Uc и ее частота fc являются постоянными. При параллельной работе всегда выдвигаются ряд условий, к таким условиям относятся следующие:

1. Одинаковая форма кривых ЭДС генераторов. На заводах изготовителях синхронные генераторы имеют практически синусоидальные напряжения .

2. Равенство напряжений и их противоположность (по контуру двух машин). При равенстве и противоположности напряжений генераторов нет уравнительных токов в цепи генераторов.

3. Равенство частоты ЭДС генераторов.

4. Порядок чередования фаз должен быть одинаковым.

Этих условий достаточно для нормальной параллельной работы генераторов. Рассмотрим нарушение этих условий.

Параллельная работа генераторов при неравенстве напряжений

При равенстве напряжений в цепи генераторов нет уравнительного тока. Теперь допустим, что напряжение сети Uc больше ЭДС подключаемого генератора, т.е. Uc > Uг, за счет их разности появится U и по обмоткам якоря потечет уравнительный ток Iур. По отношению к генератору (Uг) уравнительный ток является емкостным, который создает намагничивающую реакцию якоря. Поэтому у подключаемого генератора возрастает поток и увеличивается напряжение генератора, рис. 26.

Рис. 26

Уравнительный ток по отношению генератора в сети (Uc), является чисто индуктивным, он создает размагничивающую реакцию якоря. Это приведет к снижению напряжения в сети, т.е. роль уравнительного тока сводится к выравниванию напряжения генераторов. При включении генератора на параллельную работу уравнительный ток является реактивным и механического удара не создает (при условии равенства частот), но дополнительно нагревает обмотки якоря.

Параллельная работа генераторов при

Неравенстве частот

Частота определяет собой скорость вращения вектора напряжения или тока в электрической цепи. Если частоты одинаковы, то векторы напряжений друг относительно друга неподвижны:

f1=f2, w1=2пf1, w2=2пf2, w1=w2, рис. 27.

Рис. 27

Если, к примеру, частота ЭДС второй машины будет больше частоты первой машины (f2 > f1), то вектор напряжения U2 начнет перемещаться относительно вектора напряжения U1 со скоростью, определяемой разностью скоростей векторов U1 и U2, рис. 27. Допустим, что в первый момент напряжения U1 и U2 сдвинуты на 180⁰ при f2>f1 угловые скорости векторов w2>w1 и через известный промежуток времени займет другое положение (рис. 28), отсюда появится разность напряжений U которая создаст в обмотках ток биения Iб отстающего от U на 90⁰. Активная составляющая этого тока Iба2 по отношению ко 2 машине будет создавать тормозной момент (ток совпадает с ЭДС второго генератора). Активная составляющая Iба1 по отношению к 1 машине будет создавать двигательный момент (ток направлен встречно с ЭДС 1 генератора). Ток биения все время будет меняться по величине и по фазе. Второй генератор будет тормозиться, а 1 подталкиваться. И после ряда колебаний установится какая-то средняя частота обоих генераторов и наступит установившийся режим. Но здесь будут механические толчки на генератор и на вал турбины. Поэтому, при включении генератора на параллельную работу разница частот должна быть минимальной.

Порядок чередования фаз должен быть одинаковым. Чередование фаз проверяется прибором – фазоуказателем. При различном чередовании фаз произойдет аварийная ситуация. Метод включения синхронного генератора параллельно сети называется синхронизацией, а прибор, с помощью которого синхронизируют, называется – синхроноскоп.

Синхроноскопы

Для синхронизации синхронных машин используются специальные устройства – синхроноскопы. Они бывают ламповые и стрелочные. Рассмотрим идею синхронизации на ламповом синхроноскопе. Здесь используется два способа включения:

1.Включение на погасание ламп.

2.Включение на бегущий свет.