Глава 21. Параллельная работа синхронных генераторов. Параллельная работа генераторов

14 Параллельная работа генераторов

Параллельная работа генераторов. Как правило, генераторы включаются в сеть способом точной синхронизации при введенной блокировке от несинхронного включения.

При точной синхронизации соблюдаются условия:

напряжение на выводах генератора должно быть равно напряжению сети UT= Uc;

частота включаемого генератора должна быть равна частоте сети

включение должно произойти в момент совпадения фаз генератора и сети.

Для соблюдения этих условий на регуляторы напряжения и скорости генераторов воздействуют вручную или автоматически.

Недостатком этого метода является сложность процесса включения и его длительность.

При самосинхронизации синхронный генератор разворачивают до частоты вращения, близкой к синхронной, и невозбужденным включают в сеть. При этом обмотка возбуждения замыкается на разрядный резистор R (см. рис. 2.10), используемый для гашения поля, либо на специально предусмотренный для этой цели резистор. После включения генератора в сеть подается импульс на включение АГП, и генератор возбуждается.

При включении генератора в нем возникает ток:

где Uc — напряжение сети; x'd — переходное сопротивление генератора; хсис — сопротивление системы.

Этот ток меньше тока КЗ на выводах генератора, тем не менее, возникающие электродинамические силы воздействуют на обмотки генератора и его конструктивные части. Возникающий асинхрон-

ный момент воздействует на ротор, и машина втягивается в синхронизм за 2 — 3 с.

Преимущества метода самосинхронизации:

значительное упрощение операции включения;

быстрое включение генератора в сеть, что очень важно при аварии в системе;

возможность включения во время снижения напряжения и частоты сети;

отсутствие опасности повреждения машины.

Недостатком метода самосинхронизации является значительная посадка напряжения на шинах генераторного напряжения в момент включения, поэтому этот способ синхронизации не рекомендуется для электростанций с общими сборными шинами генераторного напряжения.

15 Силовые трансформаторы и автотрансформаторы

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования электроэнергии переменного тока с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается массой, размерами, условиями транспортировки.

Однофазные трансформаторы применяются, если невозможно изготовление трехфазных трансформаторов необходимой мощности или затруднена их транспортировка.

По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные (рис. 2.14, а, б). Кроме того, обмотки одного и того же напряжения, обычно низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей. Такие трансформаторы называют трансформаторами с расщепленными обмотками (рис. 2.14, в). Обмотки высшего, среднего и низшего напряжения принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.

Трансформаторы с расщепленными обмотками НН обеспечивают возможность присоединения нескольких генераторов к одному повышающему трансформатору. Такие укрупненные энергоблоки позволяют упростить схему распределительного устройства (РУ) 330—500 кВ (подробнее изложено в подразд. 5.6). Трансформаторы с расщепленной обмоткой НН получили широкое распространение в схемах питания собственных нужд крупных ТЭС с блоками 200—1200 МВт, а также на понижающих подстанциях с целью ограничения токов КЗ.

К основным параметрам трансформатора относятся: номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение КЗ; ток холостого хода; потери холостого хода и КЗ.

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Номинальные напряжения обмоток — это напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора

Номинальными токами трансформатора называются указанные в заводском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора.

Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяют по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания ик — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному.

Ток холостого хода /х характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. В современных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие значения.

Потери холостого хода Рх и короткого замыкания Рк определяют экономичность работы трансформатора

Элементы конструкции силовых трансформаторов

Мощный трансформатор высокого напряжения представляет собой сложное устройство, состоящее из большого числа конструктивных элементов, основными из которых являются: магнитная система (магнитопровод), обмотки, изоляция, выводы, бак, охлаждающее устройство, механизм регулирования напряжения, защитные и измерительные устройства, тележка.

В магнитной системе проходит магнитный поток трансформатора (отсюда название «магнитопровод»). Магнитопровод является конструктивной и механической основой трансформатора. Он выполняется из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. Качество электротехнической стали влияет на допустимую магнитную индукцию и потери в магнитопроводе.

Магнитопровод и его конструктивные детали составляют остов трансформатора. На остове устанавливают обмотки и крепят проводники, соединяющие обмотки с вводами, составляя активную часть.

Рис. 2.16. Обмотки трансформатора:

а — концентрическая; б — чередующаяся

Обмотки трансформаторов могут быть концентрическими и чередующимися. В первом случае обмотки НН и ВН выполняют в виде цилиндров и располагают на стержне концентрически одна относительно другой (рис. 2.16, а). Такое выполнение принято в большинстве силовых трансформаторов. Во втором случае обмотки ВН и НН выполняются в виде невысоких цилиндров с одинаковыми диаметрами и располагаются на стержне одна над другой (рис. 2.16, б). В такой обмотке значительное число паек, она менее компактна и применяется для специальных электропечных трансформаторов или для сухих трансформаторов, так как обеспечивает лучшее охлаждение обмоток.

Обмотки трансформаторов должны обладать достаточной электрической и механической прочностью. Изоляция обмоток и отводов от нее должна без повреждений выдерживать коммутационные и атмосферные перенапряжения. Обмотки должны выдерживать электродинамические усилия, которые появляются при протекании токов КЗ. Необходимо предусмотреть надежную систему охлаждения обмоток, чтобы не возникал недопустимый перегрев изоляции.

Изоляция трансформатора является ответственной частью, так как надежность работы трансформатора определяется в основном надежностью его изоляции.

В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с твердыми диэлектриками: бумагой, электрокартоном, гетинаксом, деревом (маслобарьерная изоляция).

Активную часть трансформатора вместе с отводами и переключающими устройствами для регулирования напряжения помещают в бак. Основные части бака — стенки, дно и крышка. Крышку используют для установки вводов, выхлопной трубы, крепления расширителя, термометров и других деталей. На стенке бака укрепляют охладительные устройства — радиаторы.

В трансформаторах небольшой мощности бак выполняется с верхним разъемом: при ремонтах необходимо снять крышку трансформатора, а затем поднять активную часть из бака.

Если масса активной части более 25 т, то она устанавливается на донную часть бака, а затем накрывается колоколообразной верхней частью бака и заливается маслом. Такие трансформаторы с нижним разъемом не нуждаются в тяжелых грузоподъемных устройствах для выемки активной части, так как при ремонтах после слива масла поднимается верхняя часть бака, открывая доступ к обмоткам и магнитопроводу.

Расширитель трансформатора представляет собой цилиндрический сосуд, соединенный с баком трубопроводом и служащий для уменьшения площади соприкосновения масла с воздухом. Бак трансформатора полностью залит маслом, изменение объема масла при нагреве и охлаждении приводит к колебанию уровня масла в расширителе; при этом воздух вытесняется из расширителя или всасывается в него.

Для контроля за работой трансформатора предусматриваются контрольно-измерительные и защитные устройства. К контрольным устройствам относят маслоуказатель и термометры

studfiles.net

Параллельная работа генераторов постоянного тока

Общие положения

В ряде случаев целесообразно питать определенную группу потребителей от двух или нескольких генераторов постоянного тока, которые при этом работают совместно на общую сеть. В этом случае в периоды малых нагрузок можно часть генераторов отключить, чем достигается экономия на эксплуатационных расходах. Если должно быть обеспечено бесперебойное питание потребителей при всех условиях, то нужно иметь резервный генератор. Необходимая мощность резервного генератора при совместной работе нескольких генераторов будет меньше. Возможно также выведение генераторов в плановый или аварийный ремонт без какого-либо или без серьезного нарушения бесперебойного обеспечения потребителей электроэнергией.

Для совместной работы используются генераторы независимого, параллельного или смешанного возбуждения. При этом они подключаются к сети параллельно. Последовательное включение генераторов применяется в редких случаях.

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.

При нарушении последнего условия полное использование мощности всех генераторов невозможно: когда один генератор нагружается полностью, другие недогружены, а дальнейшее увеличение общей нагрузки невозможно, так как отдельные генераторы будут перегружаться. Кроме того, при неравномерной нагрузке генераторов суммарные потери всех генераторов могут быть больше, а общий коэффициент полезного действия (к. п. д.) – меньше, чем при равномерной нагрузке.

В параллельной работе генераторов независимого и параллельного возбуждения нет никаких существенных различий. Поэтому ниже сначала рассмотрим параллельную работу генераторов параллельного возбуждения, а затем укажем на особенности параллельной работы генераторов смешанного возбуждения.

Включение на параллельную работу

Схема параллельной работы двух генераторов параллельного возбуждения показана на рисунке 1. Пусть генератор 1 уже работает на сборные шины и необходимо подключить к этим шинам генератор 2.

Тогда надо соблюсти следующие условия: 1) полярность генератора 2 должна быть такой же, как и генератора 1 или шин Ш, т. е. положительный (+) и отрицательный (–) зажимы генератора 2 должны с помощью рубильника или другого выключателя Р2 соединиться с одноименными зажимами сборных шин; 2) электродвижущая сила (э. д. с.) генератора 2 должна равняться напряжению на шинах. При соблюдении этих условий при подключении генератора 2 к шинам с помощью рубильника не возникает никакого толчка тока и этот генератор после его включения будет работать без нагрузки, на холостом ходу.

Рисунок 1. Схема параллельной работы генераторов параллельного возбуждения

Для выполнения и проверки этих условий включения поступают следующим образом. Генератор 2 приводят во вращение с номинальной скоростью и возбуждают до нужного напряжения. Его напряжение измеряют с помощью вольтметра V1 и вольтметрового переключателя П, для чего последний ставят в положение 2 – 2. Напряжение шин измеряют тем же вольтметром в положении переключателя Ш – Ш. Чтобы одновременно проверить соответствие полярностей, вольтметр V1 должен быть магнитоэлектрического типа. Тогда при включении вольтметра по схеме, изображенной на рисунке 1, отклонения его стрелки при правильной полярности генератора 2 и шин будут происходить в одну и ту же сторону. Если полярность генератора 2 неправильна, то необходимо переключить два конца от его якоря. Нужное значение напряжения генератора достигается путем регулирования его тока возбуждения iв2 с помощью реостата.

Возможен также другой способ контроля правильности условий включения – с помощью вольтметра V2, подключенного к зажимам одного полюса рубильника Р2. Если другой полюс (нож) рубильника включить, то при равенстве напряжений и правильной полярности генераторов показание вольтметра V2 будет равно нулю.

При включении генератора 2 с неправильной полярностью в замкнутой цепи, образованной якорями обоих генераторов (рисунок 1) и шинами, э. д. с. обоих генераторов будут складываться. Так как сопротивление этой цепи мало, то возникают условия, эквивалентные короткому замыканию, что приводит к аварии. При правильной полярности, но неравных напряжениях генераторов в указанной цепи возникает уравнительный ток

значение которого также может оказаться большим.

При включении нагрузки уравнительный ток вызывает увеличение тока одного генератора и уменьшение тока другого, в результате чего генераторы нагружаются неодинаково.

Параллельная работа генераторов параллельного возбуждения

При параллельной работе двух или более генераторов их напряжения U всегда равны, так как генераторы включены на общие шины. Поэтому для случая работы двух генераторов их уравнения можно записать в следующем виде:

U = Eа1 – Iа1 × Rа1 = Eа2 – Iа2 × Rа2,

(1)

где

Eа1 = ce1 × Фδ1 × n1; Eа2 = ce2 × Фδ2 × n2.

После включения генератора 2 (рисунок 1) на шины его можно нагрузить током. Для этого нужно увеличить э. д. с. генератора Eа2, которая станет больше U, в результате чего в якоре генератора 2 возникнет ток Iа2 [смотрите уравнение (1)]. Тогда при неизменном токе нагрузки ток Iа1 уменьшается. Если э. д. с. Eа1 останется постоянной, то разность Eа1 – Iа1 × Rа1 не будет уже равна прежнему значению напряжения на шинах и U увеличится. Поэтому для поддержания U = const одновременно с увеличением Eа2 нужно уменьшать Eа1. Изменение Eа1 и Eа2 возможно двояким путем: изменением тока возбуждения iв или скорости вращения n. В обоих случаях генератор и его первичный двигатель изменят свою мощность. В эксплуатационных условиях обычно изменяют ток возбуждения. В этом случае первичный двигатель работает на своей естественной характеристике n = f(P). При изменении нагрузки двигателя его скорость также изменится и его регулятор в случае использования теплового или гидравлического двигателя изменит подачу топлива, пара или воды в двигатель.

Таким образом, если желательно, например, генератор 1 разгрузить и передать его нагрузку на генератор 2, то поступают следующим образом: уменьшают iв1 (или n1) и одновременно увеличивают iв2 (или n2) до тех пор, пока не будет I1 = 0. После этого генератор 1 можно отключить от сети. Если бы ток iв1 был уменьшен слишком сильно, то возникло бы положение, при котором Eа1 < U. При этом Iа1 и I1 изменили бы свой знак [смотрите уравнение (1)], т. е. свое направление. При этом генератор 1 стал бы работать в режиме двигателя, потребляя энергию от генератора 2. Для теплового или гидравлического первичного двигателя такой режим недопустим, так как может вызвать аварию двигателя.

Необходимо иметь ввиду, что вследствие малости Rа1 и Rа2 даже малые изменения токов iв1 и iв2 способны вызвать большие изменения токов генераторов, так как, согласно уравнению (1), изменения Eа1 и Eа2 при U = const должны компенсироваться изменениями Iа1 × Rа1 и Iа2 × Rа2. Поэтому регулирование токов возбуждения генераторов должно производиться осторожно и достаточно плавно. В условиях эксплуатации напряжение U часто регулируется автоматически регуляторами токов возбуждения генераторов. При этом характеристики регуляторов подбираются таким образом, чтобы обеспечить правильное распределение нагрузок между генераторами.

Рисунок 2. Параллельная работа генераторов в режиме внешних характеристик

Если генераторы работают параллельно без регулирования токов возбуждения, то распределение нагрузок между ними зависит от вида их внешних характеристик. Пусть, например, внешние характеристики двух генераторов одинаковой мощности 1 и 2 изображаются кривыми 1 и 2 на рисунке 2. Если генераторы включены на параллельную работу при холостом ходе, то эти характеристики исходят из одной точки U0 на оси ординат. Если затем подключить к генераторам некоторую нагрузку, то напряжение упадет до некоторого значения U, общего для обоих генераторов. При этом генератор 1, имеющий более "мягкую" внешнюю характеристику, будет нагружаться меньшим током (I1), чем генератор 2 (I2), имеющий более "жесткую" характеристику. Зависимость U от общего тока нагрузки I = I1 + I2 изобразится на рисунке 2 в виде кривой 3.

Если мощности генераторов 1 и 2 различны, то более правильно о распределении нагрузки между ними можно судить, если начертить характеристики 1 и 2 на рисунке 2 в функции относительных токов:

При совпадении таких характеристик обоих генераторов распределение нагрузок между ними происходит пропорционально их номинальным мощностям, что является наиболее выгодным.

При трех и более параллельно работающих генераторах также имеют место описанные выше явления, и анализ их работы можно произвести аналогичным образом.

Параллельная работа генераторов смешанного возбуждения

Упрощенная схема параллельной работы двух генераторов смешанного возбуждения с согласным включением последовательных обмоток изображена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема параллельной работы генераторов смешанного возбуждения с согласным включением последовательных обмоток

Если показанный на рисунке 3 уравнительный провод аб отсутствует, то устойчивая параллельная работа невозможна. Действительно, пусть при отсутствии этого провода ток I1 первого генератора по какой-либо случайной причине (например, вследствие увеличения скорости вращения генератора) несколько увеличился. Тогда действие последовательной обмотки возбуждения этого генератора усилится, его э. д. с. Eа1 возрастет, что вызовет дальнейшее увеличение I1, и т. д. Одновременно ток I2 и э. д. с. Eа2 второго генератора будут беспрерывно уменьшатся. В результате возможна значительная перегрузка генератора 1, а генератор 2 разгрузится и даже может перейти в двигательный режим.

При наличии уравнительного провода аб параллельная работа будет протекать нормально, так как случайное приращение тока якоря одного генератора распределится между последовательными обмотками возбуждения обоих генераторов и вызовет увеличение э. д. с. обоих генераторов.

Можно также перекрестить последовательные обмотки возбуждения обоих генераторов: обмотку генератора 1 включить последовательно в цепь якоря генератора 2 и наоборот.

Параллельная работа генераторов смешанного возбуждения со встречным включением последовательных обмоток происходит без подобных затруднений.

Источник: Вольдек А. И., "Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений" – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

www.electromechanics.ru

Глава 21. Параллельная работа синхронных генераторов.

§ 21.1. 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 в момент подключения его к сети должна быть равна и противоположна по фазе напряжению сети (),частота ЭДС генератора должна быть равна частоте переменного напряжения в сети ; 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 вращается с угловой частотой , превышающей угловую частоту

вращения звезды напряжений сети .В этом случае напряжение на лампах определяется геометрической суммой +;+;+(рис. 21.2, б).

Рис. 21.1. Включение синхронных генераторов

на параллельную работу:

Г1 - Г4 – синхронные генераторы, ПД1 -ПД4 - приводные двигатели

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

Рис. 21.2. Ламповый синхроноскоп

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 надежность генератора учитывается при проектировании синхронных генераторов. Способ самосинхронизации (грубой синхронизации) обычно применяют в генераторах при их частых включениях. Этот способ прост и легко автоматизируется.

studfiles.net

Параллельная работа генераторов. Плюсы и минусы способа

Параллельная работа генераторов – подключение нескольких электрогенерирующих установок для питания потребителей, подключенных к одной сети. Впервые подобные системы начали использоваться в середине прошлого века на крупных промышленных предприятиях и судах, где требуется обеспечить высокую мощность и стабильное электроснабжение.

Преимущества параллельного подключения генераторов

Использование нескольких электрогенераторов с параллельным режимом подключения позволяет обеспечить следующие преимущества:

снижение расхода топлива за счет оптимизации уровня нагрузки на каждый из генераторов, входящих в состав системы;
увеличение ресурса каждого из агрегатов за счет предотвращения их перегрузки в моменты пикового потребления;
повышение надежности всей системы за счет использования однотипных моделей дизельных генераторов;
срабатывание коммутационных аппаратов при небольших значениях силы тока, что благотворно сказывается на их долговечности;
возможность установки законов снятия и приема нагрузки, что позволит оптимизировать циклы нагрузки для каждого из генераторов, входящих в систему;
возможность предотвращения отключения электроснабжения из-за невысокого качества сетей.

Требования к параллельному подключению генераторов

Подключение нескольких генераторов к общей нагрузке требует внимательного подхода, так как иначе преимущества, описанные выше, окажутся недостижимыми. В общем случае, необходимо соблюсти выполнение следующих условий:

все отдельные генераторы должны быть нагружены равномерно и пропорционально величине номинальной мощности;
при параллельном подключении генератора необходимо предотвратить значительные перепады тока (фазовый сдвиг, частота), которые могут привести к нарушениям в работе генерирующего оборудования и потребителей электроснабжения.

При несоблюдении указанных условий отдельные генераторы, подключенные между собой параллельно, могут быть недогружены, а некоторые наоборот перегружены. При этом увеличить общую нагрузку на систему невозможно из-за излишней перегрузки на отдельные дизельные генераторы. Кроме этого несоблюдение условий подключения ведет к снижению КПД всей системы, что ведет к росту стоимости генерируемой электроэнергии.

Для выполнения указанных условий при подключении оборудования необходимо произвести синхронизацию, которая может идти в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режимах. В первом случае, все работы проводятся персоналом, что требует наличия у него соответствующей квалификации. При автоматической синхронизации все корректировки проводит встроенная система управления, позволяющая произвести синхронизацию с высокой точностью и за минимальный промежуток времени.

mozaikadesspb.ru

Параллельная работа генераторов постоянного тока

Общие положения.В ряде случаев целесообразно питать определенную группу потребителей от двух или нескольких генераторов постоянного тока, которые при этом работают совместно на общую сеть. В этом случае в периоды малых нагрузок можно часть генераторов отключить, чем достигается экономия на эксплуатационных расходах. Если должно быть обеспечено бесперебойное питание потребителей при всех условиях, то нужно иметь резервный генератор. Необходимая мощность резервного генератора при совместной работе нескольких генераторов будет меньше. Возможно также выведение генераторов в плановый или аварийный ремонт без какого-либо или без серьезного нарушения бесперебойного обеспечения потребителей электроэнергией.

При нарушении последнего условия полное использование мощности всех генераторов невозможно: когда один генератор нагружается полностью, другие недогружены, а дальнейшее увеличение общей нагрузки невозможно, так как отдельные генераторы будут перегружаться. Кроме того, при неравномерной нагрузке генераторов суммарные потери всех генераторов могут быть больше, а общий к. п. д. — меньше, чем при равнрмерной нагрузке.

Включение на параллельную работу.Схема параллельной работы двух генераторов параллельного возбуждения показана на рис. 9-20. Пусть генератор / уже работает на сборные шины и необходимо подключить к этим шинам генератор 2.

Тогда надо соблюсти следующие условия: 1) полярность генератора 2 должна быть такой же, как и генератора / или шин Ш, т. е. положительный(+) и отрицательный (—) зажимы генератора 2 должны с помощью рубильника или другого выключателя f 2 соединяться с одноименными зажимами сборных шин; 2) э. д. с. генератора 2 должна равняться напряжению на шинах. При соблюдении этих условий при подключении генератора 2 к шинам с помощью рубильника не возникает "никакого толчка тока и этот генератор после его включения будет работать без нагрузки, на холостом ходу.

Для выполнения и проверки этих условий включения поступают следующим образом. Генератор 2 приводят во вращение с номинальной скоростью и возбуждают до нужного напряжения. Его напряжение измеряют с помощью.вольтметра Fi и вольтметрового переключателя П, для чего последний ставят в положение 2—2. Напряжение шин измеряют тем же вольтметром в положении переключателя Ш — Ш. Чтобы одновременно проверить соответствие полярностей, вольтметр Угдолжен быть магнитоэлектрического типа. Тогда при включении вольтметра по схеме, изображенной на рис. 9-20, отклонения его стрелки при правильной полярности генератора 2 и шин будут происходить в одинаковую сторону. Если полярность генератора 2 неправильна, то необходимо переключить два конца от его якоря. Нужная величина напряжения генератора достигается путем регулирования его тока возбуждения tB2 с помощью реостата.

Возможен также другой способ контроля правильности условий включения — с помощью вольтметра V2, подключенного к зажимам одного полюса рубильника Р2. Если другой полюс (нож) рубильника включить, то при равенстве напряжений и правильной полярности генераторов показание вольтметра V2будет равно нулю.

При включении генератора 2 с неправильной полярностью в замкнутой цепи, образованной якорями обоих генераторов (рис, 9-20) и шинами, э. д. с. обоих генераторов будут складываться. Так как сопротивление этой цепи мало, то возникают условия, эквивалентные короткому замыканию, что приводит к аварии. При пра-

вильной полярности, но неравных напряжениях генераторов в указанной цепи возникнет уравнительный ток

величина которого также может оказаться большой.

При включении нагрузки уравнительный ток вызывает увеличение тока одного генератора и уменьшение тока другого, в результате чего генераторы на-

гружаются неодинаково. Параллельная работа генераторов параллельного возбуждения.При

параллельной работе двух или более генераторов их напряжения U всегда равны, так как генераторы включены на общие шины. Поэтому для случая работы двух генераторов их уравнения напряжения можно написать вследующем виде:

Рис. 9-20 Схема параллельной работы генераторов параллельного возбуждения

После включения генератора 2 (рис. 9-20) на шины его можно нагрузить током. Для этого нужно увеличить э. д. с. генератора Еа2, которая станет больше U, в результате чего в якоре генератора 2 возникнет ток Iai1см. уравнение (9-16)]. Тогда при неизменном токе нагрузки ток 1аХуменьшится. Если э. д. с. Еа1остается постоянной, то разность Еа1— /о1/?а1 не будет уже равна прежнему значению напряжения на шинах и U увеличится. Поэтому для поддержания U = const одновременно с увеличением Еа2нужно уменьшать Еа1, Изменение Еа1и Еагвозможно двояким путем: изменением тока возбуждения tB или скорости вращения п. В обоих случаях генератор и его первичный двигатель изменят свою мощность. В эксплуатационных условиях обычно изменяют ток возбуждения, В этом случае первичный двигатель работает на своей естественной характеристике п = f (P). При изменении нагрузки двигателя его скорость

также изменится и его регулятор в случае использования теплового или гидравлического двигателя изменит подачу топлива, пара или воды в двигатель.

Таким образом, если желательно, например, генератор / разгрузить и передать его нагрузку на генератор 2, то поступают следующим образом: уменьшают iBl(или nj и одновременно увеличивают tB2 (или п2) до тех пор, пока не будет 1Х= 0. После этого генератор / можно отключить от сети. Если бы ток /в1 был уменьшен слишком сильно, то возникло бы положение, при котором Еа1< U. При этом 1а1и /х изменили бы свой знак [см. уравнение (9-16)], т. е. свое направление. При этом генератор / стал бы работать

в режиме двигателя, потребляя энергию от генератора 2. Для теплового или гидравлического первичного двигателя такой режим недопустим, так как может вызвать аварию двигателя. Необходимо иметь в виду, что

Рис. 9-21. Параллельная работа генераторов в режиме внешних характеристик

вследствие малости Ralи Ra2 даже малые изменения токов гв1 и iB2 способны вызвать большие изменения токов генераторов, так как, согласно уравнению (9-16), изменения Еа1и Еагпри U = const должны компенсироваться изменениями IaiRai и /О2#в2. Поэтому регулирование токов возбуждения генераторов должно производиться осторожно и достаточно плавно. В условиях эксплуатации напряжение U часто регулируется автоматическими регуляторами токов возбуждения генераторов. При этом характеристики регуляторов подбираются таким образом, чтобы обеспечить правильное распределение нагрузок между генераторами.

Если генвраторы работают параллельно без регулирования токов возбуждения, то распределение нагрузок между ними зависит от вида их внешних характеристик. Пусть, например, внешние характеристики двух генераторов одинаковой мощности 1 и 2 изображаются кривыми У и 2 на рис. 9-21. Если генераторы включены на параллельную работу при холостом ходе, то эти характеристики исходят из одной точки Uoна оси ординат. Если затем подключить к генераторам некоторую нагрузку, то напряжение упадет до некоторого значения U, общего для обоих генераторов. При этом генератор 1, имеющий более «мягкую» внешнюю характеристику, будет нагружаться меньшим током (1^, чем генератор 2 (/2), имеющий более «жесткую» характеристику. Зависимость U от общего тока нагрузки / — Ii + I2изобразится на рис. 9-21 в виде кривой 3,

Если мощности генераторов 1 и 2 различны, то более правильно о распределении нагрузки между ними можно судить, если начертить характеристики / и 2 на рис. 9-21 в функции относительных токов:

Параллельная работа генераторов смешанного возбуждения.Упрощенная схема параллельной работы двух генераторов смешанного возбуждения с согласным включением последовательных обмоток изображена на рис. 9-22.

Если показанный на рис. 9-22 уравнительный провод аб отсутствует, то устойчивая параллельная работа невозможна. Действительно, пусть при отсутствии этого провода ток 1гпервого генератора по какой-либо случайной

причине (например, вследствие увеличения скорости вращения генератора) несколько увеличился. Тогда действие последовательной обмотки возбуждения этого генератора усилится, его э. д. с. Еа1возрастет, что вызовет дальнейшее увеличение /1( и т. д. Одновременно ток /2 и э. д. с.Еа2второго генератора будут беспрерывно уменьшаться. В результате возможна значительная перегрузка генератора 1, а генератор 2 разгрузится и даже может перейти в двигательный режим.

При наличии уравнительного провода аб параллельная работа будет протекать нормально, так как случайное приращение тока якоря одного генератора распределителя между последовательными обмотками возбуждения обоих генераторов и вызовет увеличение э. д. с. обоих генераторов.

Можно также перекрестить последовательные обмотки возбуждения обоих генераторов: обмотку генератора / включить последовательно в цепь якоря генератора 2 и наоборот.

Рис. 9-22. Схема параллельной работы генераторов смешанного возбуждения с согласным включением последовательных обмоток

lektsia.com

Глава 21. Параллельная работа синхронных генераторов.

§ 21.1. Включение генераторов на параллельную работу.

Рис. 21.1. Включение синхронных генераторов

на параллельную работу:

Г1 - Г4 – синхронные генераторы, ПД1 -ПД4 - приводные двигатели

Рис. 21.2. Ламповый синхроноскоп

studfiles.net

Параллельная работа генераторов, преимущества и рекомендации

Параллельная работа генераторов используется не только при проведении технического обслуживания электростанции, которая является основным источником энергии. Она может быть осуществлена и по ряду других причин. К ним относятся: обеспечение повышенной надежности питания ответственных потребителей, компенсация увеличения потребляемой мощности, а также многие другие.

Параллельная работа генераторов переменного тока подразумевает под собой совместную работу электрогенераторов при общей нагрузке. Необходимость в параллельной работе возникает, когда нагрузка питания колеблется в широких пределах, а также для повышения надежности системы электроснабжения.

Схема параллельного соединения генераторов

Когда необходимо параллельное подключение?

Если оборудование было выбрано исходя из максимально возможной нагрузки, то в случае ее снижения оно будет работать не на полную мощность. Кроме того, КПД генератора при небольших нагрузках намного ниже номинального, поэтому можно говорить о том, что работа при небольшой нагрузке является неэкономичной: снижается моторесурс, наблюдается повышенный износ оборудования, увеличенный расход топлива. В этом случае целесообразно использовать несколько генераторов и в зависимости от нагрузки включать необходимое количество для параллельной работы.

Установка одного прибора имеет и другой недостаток. При выходе его из строя полностью прекращается питание установки. Этот недостаток можно компенсировать параллельным включением нескольких приборов. Иногда параллельную работу используют, когда мощность нагрузки превышает допустимую мощность электрооборудования.

Нужно отметить, что в случае использования генератора для резервного электроснабжения параллельная работа НЕВОЗМОЖНА. Дело в том, что резервное электроснабжение уже изначально направлено на питание нагрузки от одного генератора переменного тока. Именно поэтому параллельная работа возможна лишь в случае постоянного электроснабжения.

Варианты параллельного подключения

Параллельная работа с другим электрогенератором используется для повышения надежности системы электроснабжения и для компенсации роста мощности в пиковые часы. Параллельная работа с сетью используется редко в случаях, если нужно обеспечить бесперебойность питания на период проведения технического обслуживания основного источника питания. В этом случае генератор работает с сетью кратковременно, только в период перевода нагрузки на на данную генераторную установку и обратно.

Основные достоинства

Параллельная работа позволяет расширить рабочие мощностные диапазоны оборудования
При помощи подключения дополнительного оборудования и распределения нагрузки между ними можно обеспечить эффективную работу.
Всегда можно дополнить установку генераторами для увеличения суммарной мощности в случае роста энергопотребления.
Повышается надежность системы и предотвращаются перебои с электроэнергией , что невозможно сделать при использовании одного мощного электрогенератора.