Generátorok párhuzamos működése

Az erőművekben mindig több turbó vagy hidraulika egységet szerelnek fel, amelyek párhuzamosan működnek együtt a generátor vagy a túlfeszültség közös gyűjtősínein.

Ennek eredményeként az erőművekben a villamosenergia-termelést több párhuzamosan működő generátor állítja elő, és ennek az együttműködésnek számos értékes előnye van.

Generátorok párhuzamos működése:

1. növeli az erőművek és alállomások berendezéseinek működésének rugalmasságát, minimális szükséges tartalékkal elősegíti a generátorok, a főberendezések és a hozzájuk tartozó elosztó berendezések megelőző karbantartását.

2. növeli az erőmű működésének hatékonyságát, mivel lehetővé teszi a napi terhelési ütemezés leghatékonyabb elosztását a blokkok között, ezáltal a legjobb villamosenergia-felhasználást és a hatékonyság növelését; a vízerőművekben lehetővé teszi a vízhozam teljesítményének maximális kihasználását az árvízi időszakban, valamint a nyári és téli kisvízi időszakban;

3.növeli az erőművek megbízhatóságát és zavartalan működését, valamint a fogyasztók áramellátását.

Rizs. 1. Generátorok párhuzamos működésének vázlata

A termelés növelése és az energiaelosztás javítása érdekében számos erőművet kombinálnak, hogy párhuzamosan működjenek, így nagy teljesítményű villamosenergia-rendszereket alakítanak ki.

Normál üzemben a generátorok közös buszokhoz vannak kötve (generátor vagy túlfeszültség), és szinkronban forognak. Rotoraik azonos elektromos szögsebességgel forognak

Párhuzamos üzemben a két generátor kivezetésein a pillanatnyi feszültségnek egyenlő nagyságúnak és ellentétes előjelűnek kell lennie.

Ahhoz, hogy a generátort párhuzamos működésre egy másik generátorral (vagy a hálózattal) csatlakoztassa, szinkronizálni kell, azaz a csatlakoztatott generátor forgási sebességét és gerjesztését az üzeminek megfelelően kell szabályozni.

A párhuzamosan üzemelő és kapcsolt generátoroknak fázisban kell lenniük, azaz azonos fázisforgási sorrendűnek kell lenniük.

ábrából látható. 1, párhuzamos üzemben a generátorok egymáshoz képest kapcsolódnak egymáshoz, azaz a kapcsolón lévő U1 és U2 feszültségük pontosan ellentétes lesz. A terhelés tekintetében a generátorok megfelelően működnek, azaz U1 és U2 feszültségük megegyezik. A generátorok párhuzamos működésének ezeket a feltételeit az 1. ábra diagramjai tükrözik. 2.

Rizs. 2. A generátorok bekapcsolásának feltételei párhuzamos működéshez. A generátor feszültségei egyenlő nagyságúak és ellentétes fázisúak.

A generátorok szinkronizálásának két módja van: finom szinkronizálás és durva szinkronizálás vagy önszinkronizálás.

A generátorok pontos szinkronizálásának feltételei.

Pontos szinkronizálással a gerjesztett generátor a B kapcsolón keresztül kapcsolódik a hálózathoz (buszokhoz) (1. ábra), amikor elérik a szinkronizálási feltételeket - feszültségük pillanatnyi értékének egyenlősége U1 = U2

Ha a generátorok külön működnek, a pillanatnyi fázisfeszültségük egyenlő lesz:

Ez magában foglalja a generátorok párhuzamos csatlakoztatásához szükséges feltételeket. A működő és működő generátorokhoz a következők szükségesek:

1. az effektív feszültségértékek egyenlősége U1 = U2

2. a szögfrekvenciák egyenlősége ω1 = ω2 vagy f1 = f2

3. a feszültségek illesztése ψ1 = ψ2 vagy Θ = ψ1 -ψ2 = 0 fázisban.

Ezen követelmények pontos teljesítése ideális feltételeket teremt, amelyekre jellemző, hogy a generátor bekapcsolásának pillanatában az állórész kiegyenlítő árama nulla lesz. Meg kell azonban jegyezni, hogy a pontos szinkronizálás feltételeinek teljesítése megköveteli a generátorok feszültségének, frekvenciájának és fázisszögeinek összehasonlított értékeinek gondos beállítását.

Ebben a tekintetben gyakorlatilag lehetetlen teljes mértékben teljesíteni a szinkronizálás ideális feltételeit; hozzávetőlegesen hajtják végre, némi eltéréssel. Ha a fenti feltételek egyike nem teljesül, amikor U2, a feszültségkülönbség a nyitott B kommunikációs kapcsoló kapcsaira hat:

Rizs. 3. Vektordiagramok a pontos szinkronizálás feltételeitől való eltérés eseteire: a — A generátorok üzemi feszültségei nem egyenlőek; b — a szögfrekvenciák nem egyenlőek.

Amikor a kapcsoló be van kapcsolva, ennek a potenciálkülönbségnek a hatására az áramkörben kiegyenlítő áram folyik, amelynek periodikus összetevője a kezdeti pillanatban

Tekintsünk két olyan esetet, amikor a diagramon (3. ábra) látható a pontos szinkronizálási feltételektől való eltérés:

1. az U1 és U2 generátor üzemi feszültsége nem egyenlő, a többi feltétel teljesül;

2. a generátorok azonos feszültségűek, de eltérő sebességgel forognak, azaz ω1 és ω2 szögfrekvenciáik nem egyenlőek, és fáziseltérés van a feszültségek között.

ábrán látható diagramból látható. 3, a, az U1 és U2 feszültségek effektív értékeinek egyenlőtlensége I ”ur kiegyenlítő áram megjelenését okozza, amely szinte tisztán induktív lesz, mivel a generátorok és a csatlakozó vezetékek aktív ellenállásai a hálózat nagyon kicsi és elhanyagolható. Ez az áram nem hoz létre aktív teljesítmény-lökéseket, és ezért nem okoz mechanikai feszültséget a generátor és a turbina részeiben. Ebben a tekintetben, amikor a generátorok párhuzamos működésre vannak bekapcsolva, a feszültségkülönbség legfeljebb 5-10%, vészhelyzetben pedig akár 20% is lehet.

Ha az U1 = U2 effektív feszültségértékek egyenlőek, de a szögfrekvenciák Δω = ω1 — ω2 ≠ 0 vagy Δf = f1 — f2 ≠ 0, a generátorok és a hálózat (vagy a 2. generátor) feszültségvektorai ) egy bizonyos Θ szöggel eltolódnak, amely idővel változik. Az U1 és U2 generátorok feszültségei ebben az esetben fázisban nem 180 °, hanem 180 ° -Θ szögben különböznek egymástól (3. ábra, b).

A nyitott B kapcsoló kivezetésein az a és b pontok között a ΔU feszültségkülönbség hat. Az előző esethez hasonlóan a feszültség jelenléte egy izzó segítségével érzékelhető, ennek a feszültségnek az effektív értéke pedig az a és b pontok közé csatlakoztatott voltmérővel mérhető.

Ha a B kapcsoló zárva van, akkor a ΔU feszültségkülönbség hatására I ” kiegyenlítő áram lép fel, amely U2-hez képest szinte tisztán aktív lesz, és a generátorok párhuzamos bekapcsolásakor ütéseket és mechanikai ütéseket okoz. feszültségek a tengelyekben és a generátor és a turbina egyéb részein.

ω1 ≠ ω2 esetén a szinkronizálás teljesen kielégítő, ha a csúszás s0 <0, l% és a szög Θ ≥ 10°.

A turbina szabályozóinak tehetetlensége miatt nem lehet elérni az ω1 = ω2 szögfrekvenciák és a feszültségvektorok közötti Θ szög hosszú távú egyenlőségét, amely a generátorok állórész- és rotortekercseinek egymáshoz viszonyított helyzetét jellemzi, nem marad állandó, hanem folyamatosan változik; pillanatnyi értéke Θ = Δωt lesz.

A vektordiagramon (4. ábra) az utolsó körülmény abban fejeződik ki, hogy az U1 és U2 feszültségvektorok közötti fázisszög változásával ΔU is megváltozik. A ΔU feszültségkülönbséget ebben az esetben lökésfeszültségnek nevezzük.

Rizs. 4. A generátor frekvenciaegyenlőtlenséggel való szinkronizálásának vektordiagramja.

A Δu órafeszültség pillanatnyi értéke a generátorok u1 és u2 feszültségének pillanatnyi értéke közötti különbség (5. ábra).

Tegyük fel, hogy az U1 = U2 effektív értékek egyenlősége megvalósul, a ψ1 és ψ2 referenciaidő fázisszögei is egyenlőek.

Akkor írhatsz

A lökésfeszültség görbéjét a ábra mutatja. 5.

A ritmusfeszültség harmonikusan változik az összehasonlított frekvenciák összegének felével megegyező frekvenciával és olyan amplitúdóval, amely a Θ fázisszögtől függően idővel változik:

ábra vektordiagramjából.A 4. ábrán a Θ szög meghatározott értékénél az ütési feszültség effektív értéke megtalálható:

Rizs. 5. A stressz leküzdésének görbéi.

Figyelembe véve a Θ szög időbeli változását, a héjra az ütési feszültség amplitúdóiban egy kifejezést írhatunk, amely megadja a feszültség amplitúdóinak időbeli változását (5. ábra pontozott görbe, b). ):

ábrán látható vektordiagramból látható. A 4. ábra és az utolsó egyenlet, a ΔU lökésfeszültség amplitúdója 0 és 2 Um között változik. A ΔU legnagyobb értéke abban a pillanatban lesz, amikor az U1 és U2 feszültségvektorok (4. ábra) egybeesnek fázisban és szögben Θ = π, a legkisebb pedig akkor, amikor ezek a feszültségek fázisban 180 °-kal különböznek, és szöge Θ = 0. A ritmusgörbe periódusa egyenlő

Ha a generátort egy nagy teljesítményű rendszerrel párhuzamos működésre csatlakoztatjuk, a rendszer xc értéke kicsi és elhanyagolható (xc ≈ 0), akkor a kiegyenlítő áram

és a beindulási áram

Kedvezőtlen Θ = π áramerősséggel történő bekapcsolás esetén a bekapcsolt generátor állórész tekercsében a túlfeszültség elérheti a generátorkapcsok háromfázisú rövidzárlatának túlfeszültségének kétszeresét.

ábra szerinti vektordiagramból látható a kiegyenlítő áram aktív összetevője. 4 egyenlő