Параллельная работа генераторов переменного тока: Параллельная работа генераторов переменного тока

Параллельная работа генераторов переменного тока

Параллельная работа генераторов переменного тока требует соблюдения более сложных условий, чем параллельная работа генераторов постоянного тока.

Для включения синхронного генератора параллельно с другим необходимо:

1) равенство напряжений работающего и подключаемого генераторов;
2) равенство их частот;
3) совпадение порядка чередования фаз;
4) равенство углов сдвига между э. д. с. каждого генератора и напряжением на шинах.

Последнее условие сводится к геометрически одинаковому наложению роторов генераторов относительно обмоток своих статоров.

Процесс приведения генераторов в такое состояние, при котором все перечисленные условия будут выполнены, называется синхронизацией генераторов.

Если генераторы синхронизированы, то включение их на параллельную работу протекает спокойно, без появления в системе каких-либо дополнительных толчков тока. Если хотя бы одно из условий не выдержано, то между генераторами появляются значительные уравнительные токи, которые не позволяют осуществить параллельную работу генераторов, а в некоторых случаях могут даже вызвать их повреждение.

Рассмотрим параллельную работу двух синхронных генераторов.

Если генераторы одинаковы, электродвижущие силы и скорости вращения их равны, то при отсутствии внешней нагрузки (т. е. при холостом ходе) в цепи обмоток статоров генераторов тока не будет, так как э д. с. взаимно уравновешиваются.

Рис. 1. Уравнительный ток

При включении внешней нагрузки оба генератора начнут отдавать одинаковую, мощность. При индуктивной нагрузке напряжение каждого уменьшится на одну и ту же величину, причем между э. д. с. генератора и его напряжением появится некоторый сдвиг, по фазе определяемый углом δ. Мощность, отдаваемая генератором во внешнюю цепь, пропорциональна этому углу.

Предположим, что мы увеличили возбуждение, а следовательно, и э. д. с. первого генератора и уменьшили возбуждение второго так, что общее напряжение генераторов осталось прежним.
Так как мощность, развиваемая первичными двигателями, осталась неизменной, то как общая мощность, так и мощности, отдаваемые каждым из генераторов, также не изменились. Не изменился и ток внешней нагрузки:  I — общий и  I/2 — для каждого генератора.

Вместе с тем, так как э. д. с. обоих генераторов уже не равны, то между генераторами появится уравнительный ток Iу, протекающий только по цепи генераторов. Распределение токов в этом случае показано на рис. 1.

Как видим, ток в первом генераторе будет равен геометрической сумме токов внешней нагрузки  I/2 и уравнительного Iу, а во втором — геометрической их разности.

Индуктивные сопротивления обмоток статоров генераторов значительно больше их активных сопротивлений. В связи с этим уравнительный ток будет отставать от разности э. д. с. генераторов почти на 90°.

При этом условии при сложении токов в первом генераторе и вычитании их во втором результирующий ток будет отставать от напряжения в каждом генераторе на различный угол.

Иными словами, каждый из генераторов будет работать при своем коэффициенте мощности, отличном от коэффициента мощности внешней сети. Если активная мощность, потребляемая внешней нагрузкой, близка к суммарной мощности обоих генераторов, то у перевозбужденного генератора действующий ток превысит номинальный ток генератора, чего допускать нельзя (перегрузка по току).

Отсюда следует, что при параллельной работе синхронных генераторов необходимо стремиться к тому, чтобы все генераторы работали с одним и тем же коэффициентом мощности, равным коэффициенту мощности сети.

Предположим теперь, что не изменяя возбуждения воздействием на регулятор первичного двигателя первого генератора, мы увеличили ему подачу топлива. В этом случае первичный двигатель разовьет увеличенный вращающий момент, под влиянием которого ротор первого генератора забежит вперед относительно ротора второго генератора, вращаясь в дальнейшем с прежней синхронной скоростью. Вследствие расхождения по фазе электродвижущих сил генераторов в их цепи возникнет разность э. д. с., под влиянием которой появится уравнительный ток.

Но уравнительный ток по своей фазе будет почти совпадать с э. д. с. первого генератора, т. е. явится для него током нагрузки, и будет почти противоположным э. д. с. второго генератора (будет уменьшать его нагрузку). В этом случае каждый из генераторов будет нести нагрузку, пропорциональную вращающему моменту, развиваемую его первичным двигателем.

При этом полюса более нагруженного генератора будут в пространстве находиться впереди полюсов менее нагруженного. Последнее обстоятельство равносильно тому, что у более нагруженного генератора угол сдвига фаз между э. д. с. и напряжением δ1 больше, чем у менее нагруженного δ2.

Следует отметить, что параллельная работа синхронных генераторов проходит устойчиво только при определенных значениях угла δ. Наиболее устойчива она при угле δ, равном 0°, что соответствует холостой работе генераторов; при угле, равном 90°, генератор выпадает из синхронизма и параллельная работа становится невозможной.

Неизменность угла δ зависит от постоянства скорости вращения первичного двигателя. При колебании скорости вращения вследствие изменения нагрузки или по каким-либо другим причинам угол δ может измениться до недопустимой величины. Поэтому надежность и устойчивость параллельной работы синхронных генераторов в значительной мере зависит от качества работы регуляторов оборотов первичных двигателей.

Необходимое для перераспределения нагрузок генераторов дистанционное управление подачей топлива первичным двигателям обеспечивается применением регуляторов с серводвигателем или с электромагнитным приводом клапанов подачи топлива. При включении напряжения серводвигатель или соленоид открывает клапан подачи топлива или пара. Степень открытия клапана, а следовательно, и количество подаваемого топлива регулируется продолжительностью включения серводвигателя или числом включенных соленоидов.

Рис. 2. Уравнительное соединение между обмотками возбуждения генераторов

Это же устройство служит и для изменения скорости вращения генераторов при их синхронизации.

Рис. 3. Уравнительное соединение в цепях схемы регулирования напряжения

У синхронных генераторов с самовозбуждением и саморегулированием напряжения величина тока возбуждения, зависит от тока в цепи статора. В свою очередь при параллельной работе синхронных генераторов изменение тока возбуждения генератора влияет на величину его реактивного тока. Отсюда вытекает, что при параллельной работе синхронных генераторов с самовозбуждением и саморегулированием напряжения необходимо принимать специальные меры для обеспечения правильного распределения реактивного тока между ними.

В качестве такого мероприятия у генераторов одинаковой мощности предусматривают уравнительное соединение между их обмотками возбуждения (на стороне постоянного тока), как это изображено на рис. 2.

При замыкании автоматов генераторов подается ток на катушки контакторов К1 и К2, подключающих обмотки возбуждения к уравнительным шинам.

В результате параллельного соединения обмоток возбуждения любое изменение возбуждения одного генератора отражается и на величине возбуждения второго. Поэтому распределение реактивного тока между ними сохраняется правильным.

При параллельной работе генераторов разной мощности, уравнительное соединение выполняется в цепях схемы регулирования напряжения на стороне переменного тока (рис. 3).

Параллельная работа — генератор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Cтраница 2

Рассмотрим параллельную работу генератора с сетью бесконечно большой мощности при изменении тока в его обмотке возбуждения.
 [16]

Рассмотрим параллельную работу генератора с сетью очень большой мощности при изменении тока в его обмотке возбуждения.
 [17]

Рассмотрим параллельную работу генераторов, имеющих одинаковые номинальные величины и одинаковые параметры. Будем считать, что их общая нагрузка определяется двумя векторами О и /, показанными на фиг.
 [18]

Рассмотрим параллельную работу генераторов с параллельным возбуждением, как наиболее часто встречающихся.
 [19]

При параллельной работе генераторов с энергосистемой требуется также распределение нагрузок по генераторам, с тем чтобы получить наилучшие экономические и технические показатели. Кроме того, в эксплуатации возможны кратковременные и продолжительные повышения токовых нагрузок по сравнению с номинальными или другие отклонения от номинальных значений. Поэтому режим работы генераторов должен постоянно контролироваться.
 [20]

При параллельной работе генераторов необходимо соблюсти следующие условия: 1) при включении генератора на параллельную работу с другими не должно возникать значительных толчков тока, способных вызвать нарушения в работе генераторов и потребителей; 2) генераторы должны нагружаться по возможности равномерно, пропорционально их номинальной мощности.
 [21]

При параллельной работе генераторов необходимо соблюсти следующие условия: I) при включении генератора на параллельную работу с другими не должно возникать значительных толчков тока, способных вызвать нарушения в работе генераторов и потребителей; 2) генераторы должны нагружаться по возможности равномерно, пропорционально их номинальной мощности.
 [22]

При параллельной работе генераторов с энергосистемой требуется также распределение нагрузок по генераторам, с тем чтобы получить наилучшие экономические и технические показатели. Кроме того, в эксплуатации возможны кратковременные и продолжительные повышения токовых нагрузок по сравнению с номинальными или другие отклонения от номинальных значений. Поэтому режим работы генераторов должен постоянно контролироваться.
 [23]

При параллельной работе генераторов постоянного тока, якоря которых приводятся во вращение с номинальной скоростью, автоматическое распределение нагрузки пропорционально их номинальным мощностям происходит только при одинаковых внешних характеристиках генераторов, которые для удобства исследования обычно даются в относительных единицах, определяемых отношением соответствующих электрических величин к их номинальным значениям.
 [25]

При параллельной работе генераторов переменного тока требуются особенно низкий коэф. Если частота переменного тока, как обыкновенно, равна 50 Hz, то изданному числу об / мин, машины соответствует совершенно определенное числе пар полюсов генератора.
 [26]

К параллельной работе генераторов постоянного тока приходится обращаться, например, при необходимости увеличения мощности станции, вырабатывающей постоянный ток.
 [27]

При параллельной работе генераторов переменного тока непосредственно на общие шины распределение реактивной мощности между ними определяется их возбуждением. Если на генераторах установлены автоматические регуляторы напряжения, то они, помимо поддержания постоянства напряжения на шинах, должны также обеспечивать надлежащее распределение реактивной мощности между генераторами. Современные регуляторы напряжения предназначаются для работы генераторов с индивидуальными возбудителями.
 [28]

В режиме параллельной работы генератора с системой большой мощности частота тока и напряжение генератора, а следовательно, угловая частота вращения и амплитуда результирующего магнитного потока должны оставаться неизменными при любых изменениях нагрузки, тока возбуждения и момента первичного двигателя.
 [30]

Страницы:  

   1

   2

   3

   4

Параллельная работа генератора | Журнал Electrical India Magazine

Параллельная работа генератора переменного тока

Когда нагрузка на систему превышает мощность, которую может обеспечить один или несколько существующих генераторов, к системе подключается дополнительный генератор для обеспечения требуемой мощности. Этот метод добавления генератора переменного тока в существующую систему называется «параллельной работой генераторов переменного тока». Важно знать, что входной генератор переменного тока должен быть запараллелен, чтобы каждая машина подавала пропорциональную активную и реактивную мощность на общую нагрузку. Для чего следует помнить определенные правила.

Необходимые условия для параллельной работы

Никогда не рекомендуется подключать генератор в состоянии покоя, т.е. стационарный генератор, к шине работающей системы. Генератор в состоянии покоя не создает ЭДС статора, которая при подключении к вращающемуся генератору вместо этого действовала бы как нагрузка и вызывала бы внутренние циркулирующие токи, что может привести к серьезным неисправностям.

Существуют определенные требования, которые должны быть выполнены, прежде чем входящий генератор можно будет подключить параллельно с существующим генератором переменного тока, это называется синхронизацией.

Рисунок 1: Неправильная последовательность фаз Рисунок 2: Влияние отклонения скорости

Условия, которые следует учитывать при синхронизации, следующие:

1. Напряжение входящего генератора должно быть таким же, как напряжение на шине.
2. Частота входящего генератора должна быть такой же, как частота напряжения на шине.

III. Фаза входящего напряжения генератора должна быть идентична фазе напряжения на шинах.

1. Последовательность фаз должна быть одинаковой в случае трехфазного генератора.

Что происходит, когда параметры не совпадают?

Напряжение генератора

Величина внутренних напряжений как входящего, так и действующего генератора переменного тока должна быть одинаковой, иначе будет создаваться разность потенциалов, вызывающая циркуляцию токов между двумя генераторами переменного тока, что нежелательно.

Сдвиг фазы напряжения

Когда пересечение нуля обеими формами волны напряжения неодинаково, происходит фазовый сдвиг, приводящий к напряжению, величина которого продолжает изменяться. Это можно объяснить как напряжение, которое при подаче на лампу заставит ее светиться с разной интенсивностью.

Скорость генератора

Предположим, что величина напряжения генератора как существующего, так и входящего блока одинакова (в зависимости от возбуждения поля) и находится в фазе с внешней локальной цепью, названной e1 и e2. В этом случае, даже если напряжения одинаковы, но если скорость генератора переменного тока не равна, т. Е. Ns1 ≠ Ns2, частоты обоих генераторов не будут совпадать, что приводит к фазовому сдвигу между двумя напряжениями. Полученная форма волны показана ниже.

Тогда это будет аналогично второму случаю, т. е. фазовому сдвигу, приводящему к постоянно изменяющемуся результирующему напряжению

Рисунок 3: Варианты синхроскопа Рисунок 4: Схема подключения синхроноскопа Разница заключается в большей электромеханической силе между двумя противофазными генераторами.

Синхронизация

Метод, при котором генераторы переменного тока работают параллельно таким образом, что выполняются указанные выше условия, называется синхронизацией. Для обеспечения хорошей синхронизации генераторов используется несколько методов, перечисленных ниже:

1. Темный метод с тремя лампами
2. Яркий метод с двумя лампами

Использование синхроноскопа. В первых двух методах используется комбинация соединений, чтобы гарантировать, что напряжение генератора переменного тока имеет одинаковую величину, последовательность фаз, частоту и нулевой фазовый сдвиг с напряжением на шине.

• Лампы загораются с разной интенсивностью при отклонении любой из величин, указанных выше.
• Лампы гаснут и светятся попеременно.
• В случае метода темных ламп, когда лампы гаснут, генераторы переменного тока синхронизируются, поскольку это указывает на то, что напряжения e1 и e2 находятся в прямом противофазе, что приводит к отсутствию циркулирующего тока.
• Принимая во внимание, что в методе яркого света лампы соединения выполняются таким образом, что лампы будут светиться с максимальной интенсивностью, когда два напряжения совпадают по фазе, а результирующее напряжение в два раза превышает напряжение обоих генераторов переменного тока.
• Но эти методы с использованием ламп не совсем точны и требуют опыта оператора для включения генератора в нужный момент.

Следовательно, используется устройство, называемое синхроноскопом, которое показывает отклонение напряжения (ΔV), частоты (Δf) и фазового сдвига (F). Как показано на рисунке 4, к системе подключается синхроноскоп, и достигается точный момент времени, в который должна быть выполнена синхронизация.

Синхроскопы выпускаются в различных вариантах, как правило, они индикационного типа, которые показывают скорость и фазовый сдвиг генератора с помощью указателя или светодиодов, расположенных по кругу.

Rishabh Instruments представила синхроскоп, который имеет те же функции, что и базовый синхроскоп, но имеет следующие дополнительные функции:

• Сенсорный дисплей
• Потребляет меньше энергии
• Высокая точность
• Эстетически привлекательный

Корпус

• ANSI.

Параллельная работа генераторов – причина и необходимое условие

Взаимосвязь электроэнергетических систем необходима с экономической точки зрения, а также для надежности и Параллельная работа . Взаимосвязь энергосистем переменного тока требует, чтобы синхронные генераторы работали в параллельно друг с другом. На генерирующих станциях два или более генератора соединены параллельно. Генераторы расположены в разных местах, образуя сеть , соединенную с сетью .

Содержимое:

• Причины параллельной работы
• Необходимые условия для параллельной работы генератора переменного тока

Они соединены параллельно с помощью трансформатора и линий передачи. В нормальных условиях эксплуатации все генераторы и синхронные двигатели во взаимосвязанной системе работают в синхронизме друг с другом. Если генераторы соединены параллельно, машину необходимо настроить для оптимальной эффективности работы и большей надежности.

Когда нагрузка превышает генерируемую мощность подключенных блоков, дополнительные генераторы включаются параллельно, чтобы нести нагрузку. Точно так же, если потребность в нагрузке снижается, одна или несколько машин отключаются от линии в соответствии с требованиями. Это позволяет агрегатам работать с большей эффективностью.

Причины параллельной работы

Генераторы работают параллельно по следующим причинам:

• Несколько генераторов переменного тока могут обеспечить большую нагрузку, чем один генератор переменного тока.
• Один или несколько генераторов могут отключиться в период малых нагрузок. Таким образом, оставшийся генератор работает при почти или полной нагрузке с большей эффективностью.
• Когда одна машина выводится из эксплуатации для планового технического обслуживания и осмотра, остальные машины сохраняют непрерывность питания.
• При поломке генератора прерывания подачи электроэнергии нет.
• Количество машин можно добавить, не нарушая первоначальную установку, в соответствии с требованием удовлетворить растущий будущий спрос на нагрузку.
• Параллельная работа генератора снижает эксплуатационные расходы и стоимость производства энергии.
• Обеспечивает большую надежность снабжения и обеспечивает общую экономическую генерацию.

Необходимые условия для параллельной работы генератора переменного тока

Большинство синхронных машин будут работать параллельно с другими синхронными машинами. Процесс соединения одной машины параллельно с другой машиной или с системой бесконечных сборных шин известен как Синхронизация . Машина, несущая нагрузку, известна как Работающие машины , а генератор переменного тока, который должен быть подключен параллельно с системой, известен как Входящая машина.

Следующие условия должны быть выполнены для параллельной работы:-

• Последовательность фаз напряжения на сборной шине и входного напряжения машины должна быть одинаковой.
• Напряжения на сборных шинах и входное напряжение на клеммах машины должны быть в фазе.
• Напряжение на клеммах входящей машины и генератора переменного тока, который должен быть подключен параллельно или с напряжением на шине, должно быть одинаковым.
  
  Параллельная работа генераторов переменного тока: Параллельная работа генераторов переменного тока