Включение генераторов на параллельную работу

На электрических станциях обычно устанавли­вают несколько синхронных генераторов, включае­мых параллельно для совместной работы (рис. 21.1). Наличие нескольких генераторов вместо одного суммарной мощности дает преимущества, объясняе­мые теми же соображениями, которые были изло­жены применительно к параллельной работе транс­форматоров (см. § 2.2).

При включении синхронного генератора в сеть на параллельную работу необходимо соблюдать сле­дующие условия: ЭДС генератора Е₀ в момент под­ключения его к сети должна быть равна и противо­положна по фазе напряжению сети (Ëо= — Uc); частота ЭДС генератора f r должна быть равна час­тоте переменного напряжения в сети f с; порядок следования фаз на выводах генератора должен быть таким же, что и на зажимах сети.

Приведение генератора в состояние, удовлетво­ряющее всем указанным условиям, называют синхро­низацией. Несоблюдение любого из условий синхро­низации приводит к появлению в обмотке статора больших уравнительных токов, чрезмерное значение которых может явиться причиной аварии.

Включить генератор в сеть с параллельно рабо­тающими генераторами можно или способом точной синхронизации, или способом самосинхронизации.

Способ точной синхронизации. Сущность этого способа состоит в том, что, прежде чем включить генератор в сеть, его приводят в состояние, удовлет­воряющее всем вышеперечисленным условиям. Мо­мент соблюдения этих условий, т. е. момент синхро­низации, определяют прибором, называемым синхро­носкопом. По конструкции синхроноскопы разде­ляют на стрелочные и ламповые. Рассмотрим про­цесс синхронизации генераторов с применением лам­пового синхроноскопа, который состоит из трех ламп 1, 2, 3, расположенных в вершинах равностороннего треугольника. При включении ламп по схеме «на погасание» (рис. 21.2, а) момент синхронизации соответствует одновременному погасанию

всех ламп. Предположим, что звезда ЭДС генератора Ë_A; Ë_B; Ëc нагрузке

Рис. 21.1 Включение синхронных генераторов на параллельную работу:

Г1 – Г4 – синхронные генераторы; ПД₁—ПД – приводные двигатели

Ес вращается с угловой частотой ω_г превышающей угловую час­тоту вращения ωс звезды напряжений сети U_A; U_B; U_C. В этом случае напряжение на лампах определяется геометрической сум­мой Ё_А + U_А; Ёв + U_B; Ё_С + U_C (рис. 21.2,6). В момент совпадения век­торов звезды ЭДС с век­торами звезды напряже­ний эта сумма достигает наибольшего значения, при этом лампы горят с наибольшим накалом (на­пряжение на лампах равно удвоенному напряжению сети). В последующие мо­менты времени

Рис. 21.2. Ламповый синхроноскоп

звезда ЭДС обгоняет звезду напряжений, и напряжение на лампах уменьшается. В момент синхро­низации векторы ЭДС и напряжений занимают положение, при котором Ё_А +U_A = 0; Ёв + U_B = 0; Ёс + Uc = 0, т. е. Uл = 0, и все три лампы одновременно гаснут (рис. 21.2, в). При большой разности угловых частот ω_г и ω_с лампы вспыхивают часто. Изме­няя частоту вращения первичного двигателя, добиваются равенства ω_г =ω_с, о чем будет свидетельствовать пога­сание ламп на длитель­ное время. В этот -мо­мент и следует замк­нуть рубильник, после чего генератор окажет­ся подключенным к сети.

Способ самосинхро­низации. Ротор невоз­бужденного генератора приводят во вращение первичным двигателем до частоты вращения, отличающейся от синх­ронной не более чем

на 2—5 %, затем генератор подключают к сети. Для того чтобы избежать перенапряжений в обмотке ротора в момент подключе­ния генератора к сети, ее замыкают на некоторое активное сопро­тивление. Так как в момент подключения генератора к сети его ЭДС равна нулю (генератор не возбужден), то под действием на­пряжения сети в обмотке статора наблюдается резкий бросок тока, превышающий номинальное значение тока генератора. Вслед за включением обмотки статора в сеть подключают обмотку возбуж­дения к источнику постоянного тока и синхронный генератор под действием электромагнитного момента, действующего на его ро­тор, втягивается в синхронизм, т. е. частота вращения ротора становится синхронной. При этом ток статора быстро уменьшается.

При самосинхронизации в генераторе протекают сложные электромеханические переходные процессы, вызывающие значи­тельные механические воздействия на обмотки, подшипники и муфту, соединяющую генератор с турбиной. Влияние этих воз­действий на надёжность генератора учитывается при проектиро­вании синхронных генераторов. Способом самосинхронизации включают на параллельную работу синхронные генераторы мощ­ностью до 500 МВт.