Параллельная работа синхронных генераторов.

На электростанциях устанавливают несколько синхронных генераторов, которые параллельно работают на общую элект­рическую сеть. Особенность работы генератора на сеть большой мощности (энергосистему) заключается в том, что при любой мощности генератора она незначительна в сравнении с суммарной мощностью энергосистемы. Параллельное вклю­чение генератора обеспечивает увеличение общей мощности электростанции при ограниченной мощности каждого из уста­новленных на ней генераторов, повышает надежность энерго­снабжения потребителей и позволяет лучше организовать об­служивание отдельных энергоблоков.

Электрические станции объединяют для параллельной ра­боты в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим об­разом решать задачу рационального производства и распре­деления электрической энергии. Таким образом, для синхрон­ной машины, установленной на электрической станции типич­ным является режим работы на сеть большой мощности, по сравнению с которой собственная мощность генератора явля­ется очень малой. В этом случае с большой степенью точности можно принять, что генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности, другими словами, напряжение сети и ее частота являются постоянными, не зависящими от нагрузки данного генератора.

Задача включения генератора на параллельную работу с сетью заключается в том, чтобы обеспечить возможно мень­ший бросок тока в момент присоединения генератора к сети. В противном случае возможны срабатывание защиты, поломка генератора или первичного двигателя.

Ток в момент подключения генератора к сети будет равен нулю, если удастся обеспечить равенство мгновенных значе­ний напряжений сети и генератора :

. (4.22)

Выполнение условия (4.22) сводится к выполнению трех равенств:

— должны быть равны величины напряжений сети и генера­тора U_Cm=U_Гm или =U_Г;

— должны быть равны величины частоты или ,

— должны быть равны начальные фазы а_с = а_Г, т.е. должны совпадать по фазе векторы и U_Г.

Кроме того, для трехфазных генераторов нужно согласо­вать порядок чередования фаз.

Совокупность операций, проводимых при подключении ге­нератора к сети, называют синхронизацией. При синхрониза­ции генератора сначала устанавливают номинальную частоту вращения ротора, что обеспечивает приближенное равенство частот , а затем, регули­руя ток возбуждения, добива­ются равенства напряжений = U_Г.

Совпадение по фазе век­торов напряжений сети и гене­ратора ( ) контролирует­ся специальными приборами: ламповым или стрелочными синхроноскопами. Ламповые синхроноскопы применяют для синхронизации генераторов малой мощности, поэтому обыч­но их используют в лабора­торной практике. Этот прибор представляет собой три лам­пы Л_A, Л_в и Л_с, включенные между фазами генератора и сети (рис. 4.16).

Рис. 4.16. Схема включения синхронного генератора к сети с помощью лампового синхроноскопа

На каждую лампу действует разность напряжений Δu = u_с –u_Г, которая при неравенстве частот изменяется с некоторой небольшой часто­той, называемой частотой биений. В этом случае лампы будут мигать. При близких частотах разность напряжений будет из­меняться медленно, поэтому лампы будут постепенно заго­раться и погасать.

Генератор подключают к сети в тот момент, когда разность напряжений на короткое время становится близкой нулю, т. е. в середине периода погасания ламп. В этом случае выполняет­ся условие совпадения по фазе векторов напряжений сети и генератора. Для более точного определения момента включе­ния применяют нулевой вольтметр, имеющий растянутую шка­лу в области нуля. После включения генератора в сеть даль­нейшая синхронизация частоты его вращения происходит ав­томатически.

Генераторы большой мощности синхронизируют с помощью стрелочных синхроноскопов, работающих по принципу враща­ющегося магнитного поля. В этих приборах при неравенстве частот стрелка вращается с частотой, пропорциональной раз­ности частот, в одну или другую сторону в зависимости от того, какая из этих частот больше.

При равенстве частот стрелка устанавливается на нуль; в этот момент и следует подключать генератор к сети. На элект­рических станциях обычно используются автоматические приборы для синхронизации генераторов без участия обслу­живающего персонала.

На практике часто применяют метод самосинхронизации. Его суть состоит в следующем. Генератор подключают к сети при отсутствии возбуждения, при этом во избежание перена­пряжений обмотка возбуждения замыкается на активное со­противление. Ротор разгоняют до частоты вращения, близкой к синхронной (допускается скольжение до 2%), за счет враща­ющего момента первичного двигателя и асинхронного момен­та, обусловленного индуктированием тока в успокоительной обмотке. После этого в обмотку возбуждения подают посто­янный ток, что приводит к втягиванию ротора в синхронизм. В момент включения генератора возникает сравнительно боль­шой бросок тока, который не должен превышать 3,5I_1Н. После втягивания в синхронизм, путем увеличения мощности привод­ного двигателя, регулируют до необходимого значения актив­ную мощность генератора.