1) Описать метод точной синхронизации и самосинхронизации. В чём достоинства и недостатки того или другого метода. Способы синхронизации генераторов

14. Способы синхронизации генератора с сетью.

Способы синхронизаций:1) С помощью лампового синхроноскопа (на погасание или вращение света)(для генераторов малой мощности) 2) С помощью нулевого вольтметра (для генераторов малой мощности) 3) Электромагнитным синхроноскопом (для мощных генераторов) 4) Методом грубой синхронизаций(самосинхронизация)

Рассмотрим процесс синхронизации генераторов с применением лампового синхроноскопа, который состоит из трех ламп /, 2, 3, расположенных в вершинах равностороннего треугольника. При включении ламп по схеме «на погасание» момент синхронизации соответствует одновременному погасанию всех ламп.

Режим работы синхронной машины параллельно с сетью при синхронной скорости вращения называется синхронным.

Рассмотрим этот режим на примере подключенной на параллельную работу в бесконечно мощную сеть (т.е. в ней U=const, f=const) неявнополюсной машины (сопротивления якоря ra=0)

Изменение тока возбуждения синхронной машины вызовет в ней только реактивные токи или изменение реактивного тока и реактивной мощности. При E>U синхронная машина называется перевозбужденной, а при E<U – недовозбужденной. При равенстве активной мощности нулю перевозбуждаемая синхронная машина по отношению к сети эквивалентна емкости, а недовозбужденная – индуктивности.

Синхронная машина, не несущая активной нагрузки и загруженная реактивным током, называется синхронным компенсатором. Такие компенсаторы применяются для повышения коэффициента мощности и поддержания нормального уровня напряжения в сетях.

Изменение тока возбуждения не вызывает появление активной нагрузки или ее изменения. Чтобы включенная на параллельную работу машина приняла на себя активную нагрузку и работала в режиме генератора, необходимо увеличить движущий механический вращающий момент на ее валу.

Зависимость тока статора I1 от тока в обмотке возбуждения iв при неизменной активной нагрузке генератора выражается графически U-образной кривой. U-образные кривые синхронного генератора показывают, что любой нагрузке генератора соответствует такое значение тока возбуждения iв, при котором ток статора I1 становится минимальным и равным только активной составляющей. Правые части кривых соответствуют перевозбужденной машине и отдаче в сеть индуктивного тока и реактивной мощности, а левые части – недовозбужденной машине и отдаче в сеть емкостного тока и потреблению реактивной мощности

15. U- образные характеристики синхронного генератора.

Ценной особенностью синхронного генератора, подключенного к электрической системе большой мощности, является возможность регулирования его реактивного тока посредством изменения тока возбуждения.

(3.1)

Если мощность синхронного генератора Р = ωрМэм и напряжение на шинах электрической системы U постоянны, то значения произведений сомножителей в (3.1) не зависят от тока возбуждения. Однако при изменении тока возбуждения изменяются значения создаваемого им потокосцепления с фазной обмоткой статора Ψ̇0 и индуктированная этим потокосцеплением в фазной обмотке ЭДС Ė0.

Из уравнения электрического состояния фазы статора следует, что это возможно только при соответствующем изменении тока İ = İа + İр в фазной обмотке, а именно - реактивной составляющей тока İр.

При токах возбуждения меньше (больше) некоторого граничного значения Iв < Iв.гр (Р) [Iв > Iв.гр(P)] ток синхронного генератора имеет емкостную IрС (индуктивную IpL) реактивную составляющую φ < 0 (φ > 0) (см. рис. 3.2). Следовательно, при недовозбуждении (перевозбуждении) реактивная мощность генератора имеет емкостный (Qc = - 3UIрL) [индуктивный (QL = 3UIpL)] характер.

Если синхронный генератор подключен к электрической системе большой мощности U = const, то его эквивалентную схему замещения можно представить в виде параллельного соединения двух источников тока: источника активной составляющей тока генератора, зависящей от вращающего момента первичного двигателя, Iа(Мвр), и источника реактивной составляющей тока генератора, зависящей от момента вращения первичного двигателя и тока возбуждения, Ip(Iв, Mвр)

Рис. 3.1

Рис 3.2

Зависимость тока статора от тока возбуждения I(Iв) при постоянном вращающем моменте первичного двигателя Мвр = const называется U-образной характеристикой синхронного генератора (рис. 3.2). При некотором малом значении тока возбуждения угол |θ| (рис. 3.1) может превысить значение π/2 и устойчивость работы синхронного генератора нарушится. Чем больше значение активной мощности синхронного генератора, тем при больших значениях тока возбуждения наступит потеря устойчивости. На рис. 3.2 граница устойчивости синхронного генератора показана штриховой линией.

Если вращающий момент первичного двигателя равен нулю (Мвр = 0), то, пренебрегая всеми видами потерь, можно считать, что ток синхронного генератора реактивный (рис. 3.2, Р = 0):

(3.2)

Ток генератора в этом случае зависит линейно от тока возбуждения. Линейность зависимости I(Iв) нарушается лишь при больших значениях тока возбуждения вследствие насыщения магнитопровода машины.

studfiles.net

1) Описать метод точной синхронизации и самосинхронизации. В чём достоинства и недостатки того или другого метода

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 генератору и напряжением на шинах.

Включение генератора в сеть может сопровождаться толчками уравнительного тока и активной мощности на вал генератора, а также более или менее длительными качаниями. Указанные нежелательные явления возникают вследствие того, что частота вращения, включаемого генератора отличается от синхронной частоты вращения генераторов энергосистемы, а напряжение на выводах возбужденного генератора — от напряжения на шинах электростанции. Поэтому для включения синхронного генератора на параллельную работу с другими работающими генераторами электростанции или энергосистемы его предварительно нужно синхронизировать. Синхронизацией называется процесс уравнивания частоты вращения и напряжения включаемого генератора с частотой вращения работающих генераторов и напряжением на электростанции, а также выбор соответствующего момента времени для подачи импульса на включение выключателя генератора.

На практике широкое применение получили два способа синхронизации: точная синхронизация и самосинхронизация.

метод точной синхронизации - синхронное включение в сеть возбужденного генератора.

Самосинхронизация

метод самосинхронизации - включение в сеть невозбужденного генератора и последующее его возбуждение.

При включении генератора способом самосинхронизации должны быть соблюдены следующие условия: , генератор должен быть невозбужденным;

Частота вращения включаемого генератора должна быть близка к частоте вращения генераторов энергосистемы;

Допускаемая разность частот генератора и сети 1—1,5 Гц.

Перед включением генератора его обмотка ротора должна быть замкнута на гасительное сопротивление дня исключения опасного дня изоляции этой обмотки воздействия ЭДС частоты скольжения, наводимой в обмотке ротора.

В первый момент после включения генератор работает в режиме асинхронной машины, при этом на ротор генератора действует асинхронный вращающий момент, который направлен на уменьшение разности частот вращения включаемого генератора и генераторов энергосистемы, т. е. асинхронный момент способствует втягиванию генератора в синхронизм.

Достоинство точной синхронизации состоит в том, что включение генератора, как правило, не сопровождается большими толчками тока и длительными качаниями. Вместе с тем жесткие требования, предъявляемые условиями точной синхронизации, делают ее более сложной и длительной операцией. Особенно это относится к аварийным условиям, когда вследствие резких колебаний частоты и напряжения становится практически невозможным точное уравнивание частот и напряжений синхронизируемого генератора и сети.

Недостатком метода точной синхронизации является большое время, необходимое для подгонки скорости вращения и напряжения синхронизируемого генератора и выбора момента подачи импульса на включение.

Основными достоинствами способа самосинхронизации является ускорение процесса синхронизации и его сравнительная простота, вследствие чего он легко может быть автоматизирован. Преимущества самосинхронизации особенно важны в аварийных условиях при значительных колебаниях частоты и напряжения в энергосистеме. Недостатком способа самосинхронизации следует считать сравнительно большие толчки тока в момент включения, при этом подгорают контакты выключателей и подвергаются дополнительным динамическим усилиям обмотки генераторов и трансформаторов.

studfiles.net

Синхронизация генераторов, для чего нужна синхронизация и что это такое?-

Электростанции средней и высокой мощности состоят из нескольких синхронных генераторов с параллельным подключением к сети переменного тока. Это предотвращает полное отключение потребителей при неисправностях оборудования. Для запуска машин необходима процедура безопасного включения. От ее продолжительности и условий протекания во многом зависит работоспособность оборудования станции.

Для чего нужна синхронизация генераторов и что это такое?

Особенность работы синхронных ГУ состоит в том, что при запуске из состояния покоя ротор не может начать самостоятельное движение и нуждается в принудительном раскручивании до скорости вращения электромагнитного поля статора. При включении электромашин возникают пусковые токи, которые нередко сравнимы с показателями короткого замыкания, что может привести к снижению сетевого напряжения. При затяжном пуске резко возрастает риск перегрева рабочих узлов. Все эти нюансы учитывают при разгоне ротора до подсинхронной скорости, после чего генераторная установка включается в сеть с соблюдением ряда условий. Этот процесс и называется синхронизацией генератора с сетью.

В перечень условий входят:

соблюдение идентичности чередования фаз электрической сети и машины;
равенство напряжений и частот:
совпадение по фазе векторов напряжений.

Перечисленные операции проводятся вручную или специальными автоматическими устройствами. Промежуточный вариант: часть операций выполняет персонал, а часть — автоматически. В современных системах электроснабжения предпочтение отдается автоматике. Для выполнения этой сложной и ответственной процедуры электростанции оборудуются автосинхронизаторами.

Способы синхронизации

Применение одного из перечисленных методов позволяет предотвратить обесточивание шин, повреждение коммутационного оборудования и электрогенератора.

Синхронизация генераторов на параллельную работу осуществляется тремя способами:

точной синхронизации с выравниванием напряжения и частоты машины и сети с включением в момент совпадения фаз;
самосинхронизацией с замыканием обмотки возбуждения ГУ, приблизительно равных частотах и включении с последующим возбуждением;
синхронизацией через индуктивное сопротивление с включением при близких значениях напряжения и частоты (применяется в автономных электростанциях).

Перечисленные методы имеют достоинства и недостатки. Их выбор зависит от вида и назначения ГУ, ее мощности, требований к параметрам напряжения и частоты.

Точная синхронизация электростанций

Для выполнения всех ее условий требуется несколько минут времени и наличие особого навыка у персонала. Операция не опасна для оборудования, так как номинальное значение тока не превышается. Она используется на генераторных установках большой мощности, где время опережения задается автоматикой. Это позволяет предотвратить возникновение сверхтоков при включении.

При выполнении соблюдаются следующие критерии:

различие напряжений сети и генераторной установки не более 1 % при наличии АВР с функцией автоматической подгонки, а при его отсутствии или ручном регулировании — 5 %;

угол напряжений не более 10 градусов;
отклонение частот не более 0,1 %.

Соблюдение условий достигается с помощью регулировки тока возбуждения машины и изменения вращающего момента вала. Контроль параметров производится по расположенным на пульте управления вольтметрам, частотометрам и синхроноскопу, которые подключают к трансформатору.

Недостатки точной синхронизации:

сложность подгонки всех параметров;
большой временной интервал, поскольку при авариях в системе может занимать несколько десятков минут, а важно обеспечить быстрое включение;
высокая вероятность механических повреждений при большом угле напряжений;
возможность использования только на высокомощных электростанциях с турбинами.

Преимущества способа заключаются в том, что при избежании ошибок переходные процессы при параллельном соединении генераторов очень незначительны и кратковременны.

Способ самосинхронизации

Этот метод позволяет значительно сократить продолжительность подготовительных процедур и имеет единственное условие включения: разница скорости вращения генераторов должна быть не более 2-3 Гц. Точная подгонка остальных величин на производится.

При включении ГУ этим способом стремятся минимизировать время входа в синхронизм и изменения напряжения и тока. Для этого подключаемой машине дается перевозбуждение. Разность скоростей агрегатов должна быть не более 3-5 % их синхронной скорости вращения, а ускорение составляет не более 1 Гц/с. Лучше всего производить параллельное подключение генераторов при уменьшении разности их скоростей вращения. Сокращение процесса происходит при более высокой скорости подключаемой ГУ. В этом случае агрегат сразу берет на себя нагрузку и производит генерирование.

Недостаток самосинхронизации — снижение напряжения на шинах станции и броски тока в цепи генератора. Если мощность подключаемого дизельного агрегата равна общей мощности станции падение напряжения порой достигает 40 %, а броски тока в 2-4 раза превышают номинал.

Синхронизация дизель-генераторов и газовых электростанций через индуктивное сопротивление

Метод через сопротивление часто называют грубой синхронизацией. Его достоинства заключаются в простоте операций и высокой вероятности безаварийного включения.

Его используют в автономных системах энергоснабжения.

Последовательность действий состоит в приведении Гу во вращение, возбуждении и последующем подключении на шины при достижении околосинхронных значений напряжения и частоты. Окончательная синхронизация происходит через сопротивление после возникновения электрической связи с сетью.

Недостаток способа — большие толки и качания. По этой причине он применяется в автономных системах, мощность которых значительно уступает станциям централизованного энергоснабжения.

Особенности автоматических синхронизаторов (АС)

Современные АС выполняют точную автоматическую синхронизацию с помощью микропроцессора. Они имеют соответствующее климатическое исполнение и выполняют:

регулирование частоты ГУ импульсами противоположных знаков для достижения оптимального значения;
регулирование напряжения с заданной точностью;
выбор установки времени опережения;
индикацию состояния АС и ГУ;
контроль и диагностику отказов с распознаванием неисправностей и недостоверности данных;
передачу информации по сети;
сохранение данных.

Устройства оснащаются программным обеспечением с моделью объекта регулирования для выбора предварительных настроек и обучения персонала. В них предусмотрены режимы ручного и автоматического тестирования. Оборудование выпускается в виде отдельного модуля, устанавливается в шкаф автоматики или предлагается как панель синхронизации. При этом функции у всех разновидностей одинаковые.

Основные положения правил технической эксплуатации

Синхронизация генераторов производится в соответствии с правилами технической эксплуатации и устройства электроустановок. Согласно стандартам РФ способ точной автоматической синхронизации предусматривается для турбогенераторов мощностью более 3 МВт и гидрогенераторов от 50 МВт. В аварийных ситуациях используется самосинхронизация без учета системы охлаждения и технических характеристик агрегатов.

Самосинхронизация допустима для турбогенераторов мощностью до 3 МВт и для установок этого типа с косвенным охлаждением, оснащенных трансформаторами. А также для гидрогенераторов мощностью до 50 МВт.

Ручные настройки применяются для генераторов до 15 МВт, а при работе двух и более параллельно подключенных ГУ используется автоматическое и полуавтоматическое оборудование. При ручном методе обязательна блокировка от несинхронного включения.

Соответствующие устройства размещаются на центральном или местном пульте управления, главном или блочном щите. Помимо автоматики все ГУ должны быть оборудованы ручными настройками с блокировкой от несинхронного включения.

При введении в сеть двух генераторов с общим выключателем их необходимо синхронизировать между собой самосинхронизацией, а затем с сетью точной настройкой.

Самосинхронизация обязательна при ликвидации аварий. При этом соблюдается правило, что сверхпереходный ток не превышает номинальный в 3 раза.

Процесс синхронизации может осуществляться только специально обученным персоналом. Для точной ручной настройки параметров необходимы специалисты высокой квалификации. Алгоритмы этого процесса постоянно совершенствуются, внедряются новые цифровые технологии, устройства управления. Важно выбрать правильный вариант оборудования.

Специалисты ООО «ГК ЭнергоПроф» предоставляют комплексные услуги по оснащению систем автономного энергоснабжения блоками АВР с функцией блокировки и устройств АС. Мы производим синхронизацию ГУ с последующим техническим обслуживанием и обучаем персонал станции.

www.sklad-generator.ru

Методы синхронизации

Количество просмотров публикации Методы синхронизации - 1819

Существует 3 метода синхронизации: точной, грубой и самосинхронизации. Каждый из методов может выполняться вручную, полуавтоматически или автоматически. На современных судах наиболее часто применяют метод точной синхронизации, реже - грубой синхронизации и крайне редко - самосинхронизации. Такое различие объясняется особенностями реализации каждого, способа.

6.3.1.Метод точной синхронизации

Суть метода состоит в том, что подключаемый генератор включается на шины ГРЩ с соблюдением всех условий синхронизации.

Выполнение первого условия на практике осуществляется автоматически, так как СГ снабжены системами самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения СВАРН (рис. 6.1. ).

Рисунок 6.1. Принципиальная схема точной синхронизации

Равенство частот достигается подгонкой частоты подключаемого СГ к частоте работающего. Для этого на панели управления ГРЩ располагают реверсивные переключатели SB1 и SB2 , при помощи которых включают серводвигатель М1 или М2 регулятора частоты вращения подключаемого СГ в ту или иную сторону.

Визуальный контроль за выполнением первых двух условий ( равенство напряжений и частот ) на практике выполняется одновременно, поочередным подключением к каждому генератору вольтметра РV и частотомера РF переключателем S2.

Совпадение по фазе одноименных векторов фазных напряжений проверяется при помощи cтрелочного синхроноскопа ЕS и достигается при одинаковом положении роторов работающего и подключаемого генераторов по отношению к статорам. Для этого воздействуют короткими импульсами на серводвигатель регулятора частоты вращения подключаемого СГ, добиваясь момента͵ когда стрелка синхроноскопа расположится вертикально, напротив отметки на шкале прибора ( ʼʼна 12 часовʼʼ ). В данный момент времени включают СГ на шины при помощи автоматического выключателя QF1 ( QF2 ).

При точном соблюдении условий синхронизации включение СГ на шины будет безударным, а сам генератор после включения останется работать в режиме холостого хода.

После этого подключенный СГ нагружают активной нагрузкой, одновременно разгружая другой, для чего увеличивают подачу топлива (пара) у подключаемого ГА и одновременно уменьшают у другого.

Распределяют активную нагрузку пропорционально номинальным активным мощностям генераторов и контролируют при помощи киловаттметров РW1 и РW2, обычно включаемых через трансформаторы тока ТА1 и ТА2 и напряжения ТV4 и TV5.

Распределение реактивной нагрузки происходит автоматически путем воздействия систем самовозбуждения и автоматического регулирования напряжения СВАРН обоих генераторов на токи возбуждения. При этом ток возбуждения подключенного СГ автоматически увеличивается, а другого уменьшается.

Пропорциональность распределения реактивной нагрузки проверяется при помощи килоамперметров РA1 и РA2, т. е. косвенно, так как эти приборы показывают полные, а не реактивные токи генераторов. В случае если у двух однотипных СГ одинаковы показания киловаттметров РW1 и РW2 (т. е. одинаковы активные токи) и неодинаковы показания килоамперметров РA1 и РA2, значит, неодинаковы реактивные токи.

Из всего изложенного следует, что включение СГ на параллельную работу представляет собой довольно трудную задачу. Основная трудность состоит в определении момента совпадения по фазе напряжений СГ, включаемых на параллельную работу. Для определения указанного момента при автоматической точной синхронизации используют синхронизаторы, а при точной синхронизации вручную применяют синхроноскопы.

6.3.2. Метод грубой синхронизации

Метод состоит по сути в том, что генератор подключают на шины ГРЩ не прямо, как при точной синхронизации, а через токоограничивающее реактивное сопротивление X , включенное в каждую фазу (рис. 5.6, а). Это сопротивление принято называть реактором.

Грубую синхронизацию выполняют в следующем порядке:

- уравнивают частоты и напряжения СГ, что проверяют при помощи частотомера РF и вольтметра РV;

-в произвольный момент времени замыкают контакт КМ2 (КМ1), тем самым включая генератор G2 (G1) на шины ГРЩ через реактор x ;

- через несколько секунд, в течение которых генератор втягивается в синхронизм, включают АВ QF2 (QF1) и размыкают контакт КМ2 (КМ 1).

Рисунок 6.2. Схемы грубой синхронизации ( а ) и замещения для одной фазы ( б )

Поскольку включение генератора на шины выполняют в произвольный момент времени, роторы СГ, а значит, векторы напряжения сети Ū и ЭДС Ē подключаемого генератора в момент включения могут занимать любое взаимное положение. По этой причине включение СГ сопровождается бросками тока и механическими ударами на валу, которые ограничиваются реактором до безопасных значений. Сам же метод иногда называют методом несинхронного включения СГ.

Сопротивление реактора рассчитывают исходя из наиболее тяжелого случая включения, когда положение роторов СГ отличается на 180°.

На многих судах грубая синхронизация СГ выполняется полуавтоматически: уравнивание напряжений генераторов обеспечивают автоматические регуляторы напряжения, примерное уравнивание частот выполняет оператор ( электромеханик или вахтенный механик ), а выбор момента включения генератора на шины при Ū + Ē = 0 обеспечивает аппаратура схемы синхронизации.

К достоинствам метода можно отнести простоту, надежность и непродолжительность.

Метод допускает погрешность при уравнивании напряжений генераторов до ±10 % номинального и частот до ± (3-4) % номинальной.

При правильном расчете и выборе реактора втягивание включенного генератора в синхронизм происходит в течение 1,5-3,0 с, а провал напряжения не превышает 20 % номинального.

Процесс синхронизации длится недолго, в связи с этим реактор рассчитывают на непродолжительную работу. Сопротивление реакторов зависит от мощности синхронизируемых СГ и обычно составляет несколько Ом, а масса - десятки килограммов.

Генераторы синхронизируются с сетью поочередно, в связи с этим для их включения на шины ГРЩ используют один и тот же реактор.

6.3.3. Метод самосинхронизации

При самосинхронизации (рис. 5.7 ) подключаемый СГ разгоняют до частоты вращения, отличающейся от синхронной на 2-5 %. Обмотка возбуждения генератора ОВГ отключена от источника возбуждения (разомкнут контакт КМ2) и замкнута на разрядный резистор R (замкнут контакт КМ1).

В произвольный момент времени невозбужденный генератор при помощи автоматического выключателя QF2 подключают на шины и одновременно или с незначительной задержкой подают возбуждение (замыкается контакт КМ2 и размыкается КМ1).

Далее генератор втягивается в синхронизм под действием синхронизирующей мощности Р .

В момент включения на шины ЭДС невозбужденного генератора Е = 0, в связи с этим максимальное значение тока включения будет вдвое меньше максимального тока при синхронизации возбужденного генератора и составит ( 2,0-4,5) I .

Рисунок 6.3. Схема самосинхронизации

Провалы напряжения достигают 50 % номинального, а втягивание в синхронизм заканчивается через несколько секунд после включения СГ на шины.

Разрядный резистор R предназначен для исключения перенапряжений в обмотке возбуждения ОВГ в момент включения СГ на шины.

Метод самосинхронизации прост и непродолжителен по времени. Недостатками метода являются провалы напряжения и удары на валу генераторов. По этой причине самосинхронизация может применяться в СЭЭС, включенная мощность которых значительно превышает мощность единичного СГ (к примеру, в гребных электрических установках).

referatwork.ru

Способ синхронизации возбужденного синхронного генератора с сетью

Использование: в области электротехники и может быть использовано для синхронизации синхронных генераторов с сетью. Технический результат - повышение быстродействия включения синхронного генератора в сеть с малым ударным током. Согласно способу момент включения генератора в сеть определяется в процессе его разгона под действием приводного двигателя. Возбуждение генератора выставляется таким образом, чтобы при синхронной скорости вращения напряжение генератора равнялось напряжению сети. По мере разгона генератора напряжение на якорной обмотке генератора увеличивается пропорционально скорости вращения, и непрерывно сравнивается с напряжением сети. Поскольку частоты и амплитуды напряжений генератора и сети не одинаковы, то разность мгновенных значений напряжений генератора и сети (напряжение биения) изменяется от максимального до минимального значений. Генератор включается в сеть при подходе к номинальной скорости вращения в момент, когда минимум напряжения биения становится меньше или равным 10% номинального напряжения генератора, что свидетельствует о сближении фаз напряжений генератора и сети. 1 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для синхронизации синхронных генераторов с сетью.

В современных энергосистемах на общую сеть работает целый ряд электростанций, и поэтому параллельно на общую сеть работает большое число синхронных генераторов. Благодаря этому достигается большая надежность энергоснабжения потребителей, снижение мощности аварийного и ремонтного резерва, возможность маневрирования энергоресурсами сезонного характера и другие выгоды.

При включении генераторов на параллельную работу с другими генераторами необходимо избегать чрезмерно большого толчка тока и возникновения ударных электромагнитных моментов и сил, способных вызвать повреждение генератора и другого оборудования, а также нарушить работу электрической сети или энергосистемы. Поэтому необходимо отрегулировать надлежащим образом режим работы генератора перед его включением на параллельную работу и в надлежащий момент времени включить генератор в сеть. Совокупность этих операций называется синхронизацией генератора.

В настоящее время широко известны два способа автоматической синхронизации синхронных генераторов с сетью: способ точной синхронизации и самосинхронизации. В первом случае синхронный генератор нормально возбужден. Во втором случае он включается невозбужденными, а затем за счет подаваемого нормального возбуждения втягивается в синхронизм с электрической системой нарастающим с ростом тока возбуждения синхронным моментом (самосинхронизация) [Алексеев О.П., Казанский В.Е., Козис В.Л. Автоматика электроэнергетических систем. М.: Энергоиздат, 1981, с.52-53].

Недостатками способа точной синхронизации являются сложность схемы и аппаратуры, сравнительно большое время включения генератора в сеть, невозможность использования в системах, не имеющих быстродействующего и точного регулирования частоты вращения первичного двигателя.

Недостатком способа самосинхронизации является большой ударный ток включения.

Наиболее близок к изобретению способ синхронизации возбужденной синхронной машины, состоящий в регулировании частоты вращения до получения допустимого скольжения, ожидании момента совпадения фаз и включении машины в сеть в момент совпадения фаз. При этом введены операции, обеспечивающие оптимизацию переходного процесса при установлении заданного скольжения [А.с. СССР 1043786 А, Н02J 3/40, 1983]. Этот способ принят за прототип.

Недостаток прототипа состоит в большой длительности синхронизации, поскольку эта длительность складывается из двух последовательных во времени процессов: сначала происходит точная подгонка частоты машины к частоте сети (допустимая разность частот равна 0,05-0,2 Гц, т.е. частота должна поддерживаться с точностью 0,1-0,4%) и затем ожидание совпадения фаз на этой частоте. Также недостатком является невозможность использования этого способа в системах, не имеющих быстродействующего и точного регулирования частоты вращения первичного двигателя.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение быстродействующего включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью с малыми ударными токами без регулирования мощности (скорости) первичного двигателя в процессе разгона.

Техническим результатом является повышение быстродействия включения синхронного генератора в сеть с малым ударным током.

Указанный технический результат достигается за счет того, что момент включения генератора в сеть определяется в процессе его разгона под действием приводного двигателя. Возбуждение генератора выставляется таким образом, чтобы при синхронной скорости вращения напряжение генератора равнялось напряжению сети. По мере разгона генератора напряжение на якорной обмотке генератора увеличивается пропорционально скорости вращения, и непрерывно сравнивается с напряжением сети. Поскольку частоты и амплитуды напряжений генератора и сети не одинаковы, то разность мгновенных значений напряжений генератора и сети (напряжение биения) изменяется от максимального до минимального значений. Затем при подходе к номинальной скорости вращения в момент когда, минимум напряжения биения становится меньше или равным 10% номинального напряжения генератора, что свидетельствует о сближении фаз напряжений генератора и сети, генератор включается в сеть.

Данный способ может быть осуществлен с помощью устройства автоматической синхронизации, содержащего блок преобразования напряжения сети и генератора 1 (БП 1), блок сравнения разности напряжений синхронного генератора и сети с заданной величиной 2 (БС 2) и логический блок 3 (ЛБ 3). Блок преобразования служит для получения разности напряжения генератора (uген) и сети (uсети) (напряжения биения Δu) . Блок сравнения сравнивает напряжение биения (Δu) с заданной величиной (uзад) и формирует сигнал, при получении которого логический блок формирует сигнал на включение генератора на параллельную работу с сетью. Функциональная схема устройства автоматической синхронизации представлена на фиг.1.

Описываемый способ позволяет уменьшить время синхронизации синхронного генератора с электрической сетью, а также уменьшить ударные токи и моменты в системах, не имеющих быстродействующего и точного регулирования частоты вращения первичного двигателя.

Литература

1. Алексеев О.П., Казанский В.Е., Козис В.Л. Автоматика электроэнергетических систем. М.: Энергоиздат, 1981, с.52-53.

Способ синхронизации возбужденной синхронной машины, состоящий в ожидании момента сближения фаз и включении возбужденной синхронной машины в сеть в момент сближения фаз, отличающийся тем, что момент включения генератора в сеть определяется в процессе его разгона и происходит при подходе к номинальной частоте вращения тогда, когда минимум напряжения биения становится меньше или равным 10% от номинального напряжения генератора.

www.findpatent.ru

Точная синхронизация генераторов. Критерии допустимости включения синхронного генератора по способу точной синхронизации. Автоматические синхронизаторы с постоянным углом опережения. Включение синхронного генератора на параллельную работу методом самосинхронизации

1 Точная синхронизация генераторов: условия; последствия при их несоблюдении.

Синхронизация- процесс уравнивания частоты вращения ротора и величины U включаемого генератора с частотой вращения уже работающих генераторов и U на шинах эл.станции, а также выбор соответствующего момента для подачи команды на вкл генераторного Q. Способы синхронизации(точной): ручная, автоматическая, полуавтоматическая. При точной синхронизации генератор вкл уже возбужденным. Последствия, если нарушаются 3 условия при синхронизации: 1. Нарушение условий равенства векторов(δ≠0), остальные условия выполнены(f1= f2, Е1= Е2)

IУР=∆Е/(хС+хD’’) =2Е*sin(δ/2)/(хС+хD’’), IУР А= IУРсos(δ/2),IУР Р= IУРsin(δ/2). Наличие активной составляющей очень сильно осложняет ситуацию, т.к. на валу генератора появляется мех. момент→появляется уравнительная активная мощность. При максимальной мощности будет максимальный мех. момент(возможны повреждения в генераторе). Самый опасный момент при δ=π/2. 2. f1= f2, δ=0, Е1≠ Е2

IУР=-j*∆Е/(хС+хD’’)

3. f1≠ f2, δ=0, Е1= Е2

В момент замыкания контактов Q IУР=0, но потом он появляется и т.к. f1≠ f2 вектора ЭДС начнут расходиться, если fГ>fС, то вектор ЭДС генератора опережает вектор ЭДС системы и запасенная активная энергия ротора начнет отдаваться в энергосистему(ротор начнет тормозиться). РУР=Е1Е2 sin(δ/2)/х∑. если fГ<fС, то будет потребление энергии из системы(ротор ускоряется). Удачность синхронизации зависит от величины скольжения, если оно не велико \, то генератор не выйдет за пределы статической устойчивости и после некоторых качаний опять втянется в работу. Если скольжение большое, то наступит асинхронный режим, который надо ликвидировать спец средствами. ∆fПРЕД и δMAX ДОП зависят от мощности энергосистемы, длины ЛЭП и ее пропускной способности, типов регуляторов, установленных на генераторах. ∆fПРЕД=0,5Гц, δMAX ДОП=45о-50о. Самым опасным является не соблюдение условия δ=0, т.к. существует толчок, обусловленным мех моментом на валу ротора→есть IУР А→мех повреждения генератора. Максимальный толчок возникнет при δ=90(второй по опасности случай), когда не совпадают частоты, т.к. с течением времени возникает IУР, затем наступает асинхронный режим.

2 Критерии допустимости включения синхронного генератора по способу точной синхронизации.

Принужденная составляющая суммарного момента, вкл которого зависит от δ и от суммарного R(системы и генератора) оказывает тормозящее или ускоряющее воздействие в зависимости от знака угла включения. Апериодическая составляющая тока в фазах обмоток статора равны и противоположны по знаку, начальное значение принужденной составляющей создают неподвижное в пространстве магнитное поле статора. Взаимодействие с этим полем вращающегося поля возбужд. поля ротора создает на валу генератора вторую (свободную) составляющую эл-магн момента, который меняется с течением времени по гармоническому закону с частотой вращения генератора и затухающ. по мере затухания свободной составляющей.

М∑MAX=(sinδ+2sin(δ/2))*U2/x∑ δ=120 для ТГ и δ=135 для ГГ - при таких δ будет МMAX, действующий на ротор генератора. Допустимость включения с тем или иным δ оценивается сопоставлением возникающими значениями токов и Мс максимальными значениями токов и эл-магн момента, возникающ при 3ех фазном кз с ЭДС ген-ра=1,05 от номинала, который является предельным по прочности генератора. Для проверки допустимости такого включения рассчитывается коэф запаса по току и по моменту. Они должны быть>1. КI=IКЗ(3)/ IВКЛ, КМ=МКЗ/ МВКЛ. Т.к. обычно IВКЛ> IНОМ, КI> КМ, но при этом большой момент, он соизмерим с моментом при кз→при проверки допустимости вкл ген-ра с любым δ определяющим будет КМ. Нормы: КМ≥1,25 для аварийной ситуации, КМ≥2 для норм режима. Это значит, что при вкл ген-ра на параллельную работу возникающий М должен как минимум в 2 раза меньше, чем момент при 3ех фазном кз на выводах ген-ра при ЭДС=1,05 от номинала.

Требования:

Надежность 2. Точность задания угла или времени опережения, в том числе и при неравенстве величин U 3. Отсутствие отказа действия при неравенстве величин U 4. Обеспечение широкого диапазона скольжения без отказов действия и без появления погрешностей.

При оснащении блоков ген. Q синхронизация блоков происходит так: сначала вкл Q РУВН блока, а затем ген. Q.

3 Автоматические синхронизаторы с постоянным углом опережения.

КА11/13 устройство полуавтоматической синхронизации с постоянным углом опережения, т.е. оно не может контролировать скорость вращения ротора генератора (вращается неравномерно). Успешность синхронизации генератора с помощью такого синхронизатора возможно только при определенной величине скольжения. Используется совместно с АПВУС (на шинах с двустроннем питанием), если нет персонала. Если персонал есть, то АПВУС не используется. Синхронизаторы вкл Q точно при δ=0 происходит при одном значении скольжения.

Используется 2 минимальных реле U: KV1 и KV2 с разными напряжениями срабатывания или 2 максимальных реле U KV1 KV2 с разными коэф возврата. KV1, KV2 и реле времени контролируют заданную величину скольжения.

В максимальной точке синусоиды оба реле в сработавшем состоянии, контакты замкнуты. Рассмотрим 3ю синусоиду: генератор вращается с частотой близкой к номинальной, скольжение очень маленькое, а время схождения векторов большое, т.е. >, чем время вкл Q при заданном угле опережения. В момент максимального U оба реле в сработавшем состоянии, контакты KV1 разомкнуты, KV2 замкнуты, KL обтекается током, его контакты KL1.1 замкнуты, KL1.2-разомкнуты. В т.А реле KV1 возвращается, KV2- в сработавшем состоянии→контакты KV1 замыкаются, остается реле времени KT. Если время между т.А и В >заданной установки на реле КТ, тогда контакты реле КТ замкнутся раньше, чем разомкнуться контакты KV2. При замыкании контактов КТ срабатывает реле KL2, далее замыкаются контакты KL2.2, но контакты KL1.2 разомкнуты→команда на YAC не идет→Q не вкл. Рассмотрим 2ю синусоиду: в т.А контакты KV1 замыкаются, КТ запускается и идет отсчет времени, который истечет в т.В, KV2 замкнутся. KL2 обтекается током, т.е. замыкается KL2.2→идет сигнал на YAC. В т.В замыкаются КТ и замыкаются KV2.

4 Автоматические синхронизаторы с постоянным временем опережения.

На практике невозможно соблюсти 3 условия точной синхронизации. Чтобы когда-нибудь вектора ЭДС генератора и системы сошлись должно существовать скольжение (чтобы ротор генератора вращался с отличной частотой от частоты системы), также время вкл Q≠0, значит в момент замыкания контактов Q δ был близок к 0, надо подавать команду Q с некоторым опережением, следовательно имеем 2 понятия: угол опережения и время опережения. Рассмотрим автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения типа АСТ-4.

ZF-частотный фильтр, фильтрует U биения, выделяет огибающую, D-дефференциратор, берет производную от U, НИ -ноль-индикатор, сравнивает (э), БВО- блок времени опережения, УКС- устройство контроля скольжения, УКН- устройство контроля U, БПС- блок подгонки скорости (или частоты), формирует импульсы заданной интенсивности, воздействующего на МУТ(мех управление турбиной), ЛЧ- логическая часть.

Принцип действия: АСТ-4 подает импульсы на вкл Q во время, когда ЭДС генератора и системы сходятся, т.е. когда угол δ меняется от 270 до 360. Момент подачи командного сигнала выбирается так, чтобы было учтено время вкл Q, т.е. так, чтобы угол δ был близок к 360. Время опережения постоянно, угол опережения не постоянен(зависит от частоты скольжения). Завод изготовитель гарантирует время опережения.

δОШИБКИ=±wS(∆tВ+∆tС) → wSMAX=| δОП MAX ДОП/(∆tВ+∆tС)| АСТ-4 предполагает, что за время опережения частота скольжения постоянна, т.е. этот синхронизатор не может учитывать ускорение ротора генератора.

5 Включение синхронного генератора на параллельную работу методом самосинхронизации.

vunivere.ru

Способ - точная синхронизация - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Способ - точная синхронизация

Cтраница 1

Способ точной синхронизации пригоден для всех синхронных генераторов, приводимых во вращение первичным двигателем того или иного типа, а также для синхронных двигателей и синхронных компенсаторов в тех случаях, когда они снабжены дополнительным разгонным двигателем, с помощью которого частота вращения может быть доведена до синхронной. [1]

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. [3]

Включение способом точной синхронизации занимает довольно много времени ( 5 - 10 мин) из-за необходимости произвести включение при вполне определенному: угловом положении ротора. Для ускорения включения применяют способ самосинхронизации, при котором не требуется точная регулировка частоты вращения и углового положения ротора. Способ самосинхронизации может использоваться как для синхронных генераторов, так и для синхронных двигателей, снабженных дополнительным разгонным двигателем. [4]

Включение способом точной синхронизации занимает довольно много времени ( 5 - 10 мин) из-за необходимости произвести включение при вполне определенном угловом положении ротора. Для ускорения включения применяют способ самосинхронизации, при котором не требуется точная регулировка частоты вращения и углового положения ротора. Способ самосинхронизации может использоваться как для синхронных генераторов, так и для синхронных двигателей, снабженных дополнительным разгонным двигателем. [5]

При использовании способа точной синхронизации в качестве основного способа включения генераторов на параллельную работу, как правило, следует предусматривать установку устройств автоматической и полуавтоматической точной синхронизации. Для генераторов мощностью до 15 МВт допускается применение ручной точной синхронизации с блокировкой от несинхронного включения. [7]

Неоспоримым преимуществом способа точной синхронизации является безударное включение, при котором система не претерпевает ни толчков тока, ни провалов напряжения, что особенно существенно для включения агрегатов соизмеримой мощности. [9]

При включении способом точной синхронизации генератор разворачивается до частоты, близкой к синхронной, и возбуждается. Затем вручную или с помощью автоматики уравниваются частоты и напряжения синхронизируемого генератора и сети. После этого подается команда на включение генератора в сеть. [13]

Включение генератора по способу точной синхронизации стремятся производить с минимальным толчком тока синхронизации, для чего стараются получить угол 6 в момент включения, равный нулю. При этом угол непрерывно изменяется на 360 за один период скольжения, вследствие чего толчок тока синхронизации зависит от момента подачи команды на включение выключателя. [14]

Для включения генератора по способу точной синхронизации без броска тока в статоре и без резкого изменения вращающего момента ротора должны быть соблюдены три условия: равенство значений напряжения генератора и сети; совпадение этих напряжений по фазе; равенство частот генератора и сети. [15]

Страницы: 1 2 3