Условия синхронизации синхронных генераторов

Основные сведения

Синхронизация синхронных генераторов

Подготовка СГ к включению на параллельную работу и сам процесс включения на

зываются синхронизацией.

Существует три способа синхронизации

1. точная;

2. грубая;

3. самосинхронизация.

Эти способы рассмотрены ниже.

Для безударного включения СГ на параллельную работу необходимо выполнить следующие условия синхронизации:

1. равенство напряжения Uсети и ЭДС Еподключаемого генератора, т. е.

|U| = | Е| .

2. равенство частот сети fи подключаемого генератора f , т. е. f= f .

3. совпадение по фазе одноименных векторов фазных напряжений обоих генерато-

ров, или, иначе, равенство нулю угла сдвига по фазе указанных векторов, т. е. φ = 0°.

4. одинаковый порядок чередования фаз 3-фазных генераторов, т.е. А- В -Си

А-В- С. На практике это означает, что выводы А, В и С каждого генератора должны

при включении на шины, подключаться к шинам соответственно А, В и С ГЭРЩ.

Объясним, как проверяется выполнение этих условий и что надо делать при их на-

Рушении.

Для проверки выполнения первого условия используют вольтметр с переключате

лем, позволяющим поочередно измерить напряжение на шинах ( сети ) и на зажимах генератора, включаемого на шины.

Если напряжение подключаемого генератора больше ( меньше ) напряжения на ши

нах, то поступают так:

1. при ручном регулировании вручную уменьшают ( увеличивают ) ток возбужде-

ния подключаемого генератора при помощи реостата возбуждения, рукоятка которого вы-

ведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора;

2. при автоматическом управлении уменьшают ( увеличивают ) ток возбуждения воздействием на регулятор уставки напряжения автоматического регулятора напряжения

( АРН ) генератора, рукоятка которого выведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора.

Для проверки выполнения второго условия используют частотомер с переключате-

лем, позволяющим поочередно измерить частоту напряжения на шинах ( сети ) и на зажи-

мах генератора, включаемого на шины.

Если частота тока подключаемого генератора больше ( меньше ) частоты тока на шинах, то у подключаемого генератора уменьшают ( увеличивают ) подачу топлива дизе-

лю поворотом рукоятки управления серводвигателя в сторону «Меньше» ( «Больше» ).

Эта рукоятка выведена выведена на лицевую часть генераторной панели каждого генератора.

Для проверки выполнения третьего условия используют ламповый или стрелочный синхроноскоп. Включить генераторный автомат надо в момент, когда погаснут все 3 лам-

пы ( если синхроноскоп включен по схеме «на темноту» ), либо верхняя ( если синхроно-

скоп включен по схеме «на вращение огня» ), либо если стрелка синхроноскопа займет

положение «12 часов».

Проверка выполнения четвертого условия в процессе эксплуатации судна не дела-

ется. Это объясняется тем, что необходимый порядок подключения генераторов к шинам обеспечивают специалисты-электромонтажники судоверфи.

Поэтому судовым электромеханикам нет надобности проверять выполнение этого условия.

Однако после выполнения ремонтно-профилактических работ, в ходе которых гене

ратор отсоединялся от шин ГЭРЩ, проверка выполнения этого условия обязательна.

Если все условия синхронизации выполнены, то включение генератора на шины ГРЩ будет безударным, а сам генератор после включения останется работать в режиме холостого хода.

10.3. Последствия нарушений условий синхронизации.

От того, какое именно условие не выполнено, зависят последствия нарушения условий синхронизации. Рассмотрим поочередно нарушение каждого из перечисленных условий.

1. При нарушении первого условия | U| ≠ | E|.

В этом случае в замкнутой цепи, образованной последовательно включенными че-

рез шины ГЭРЩ обмотками статоров СГ, возникнет т.н. уравнительный ток.

Этот ток, протекая через обмотки статоров обоих генераторов, подмагничивает ге-

нератор с меньшим напряжением и размагничивает генератор с большим напряжением.

В результате напряжения параллельно включенных генераторов выравняются.

Вместе с тем уравнительный ток нагружает обмотки статоров обоих генераторов, нагревая их и линии электропередачи между генераторами и не позволяя использовать ге-

нераторы по току полностью.

2. При нарушении второго условия синхронизации f ≠ f .

Сразу после включения генератора на шины возникнет переходный процесс, характер которого зависит от значения разности частот обоих генераторов.

Если разность частот менее 0,75 Гц, то после подключения генератора его ротор со

вершит несколько колебательных движений ( качаний) с постепенно убывающей амплиту-

дой и затем под действием собственной синхронизирующей мощности втянется в синхро-

низм.

После этого роторы обоих генераторов станут вращаться с одинаковой скоростью.

Если эта разность составляет несколько герц, ротор подключенного генератора мо-

жет не войти в синхронизм и будет перемещаться относительно ротора другого генерато-

ра.

Возникающие при этом механические толчки на валу могут привести к тому, что не только подключенный генератор не войдет в синхронизм, но могут выпасть из синхро-

низма другие параллельно работающие генераторы.

3. Последствия нарушения третьего условия ( φ ≠ 0°) зависят от взаимного поло-

жения роторов в момент включения генератора на параллельную работу.

Рассмотрим 3 характерных случая:

а ) генератор включен при положении стрелки синхроноскопа «без пяти минут 12 часов» ( при этом стрелка синхроноскопа должна вращаться по часовой стрелке ).

В этом случае он сразу же перейдет в генераторный режим и снимет часть нагрузки с работающего генератора.

При этом на валах обоих генераторов возникнут динамические моменты: тормозно

го характера у подключенного генератора и подкручивающего у работающего.

После этого надо постепенно подачу топлива увеличивать у подключенного генера

тора и одновременно уменьшать у работающего. В момент времени, когда показания кило

ваттметров обоих генераторов станут одинаковыми, надо перестать изменять подачу топ-

лива.

б ) генератор включен при положении стрелки синхроноскопа «пять минут после 12 часов».

В этом случае он сразу же перейдет в двигательный режим и добавит нагрузку на

работающий генератор.

При этом на валах обоих генераторов возникнут динамические моменты: подкручи

вающий у подключенного и тормозной у работающего генератора.

В результате «подкручивания» подключенный генератор может пойти «вразнос» и и будет отключен защитой по обратной мощности.

Если защита не сработала, что может быть при небольшом, неопасном значении обратной мощности подключенного генератора, надо сразу после включения начать увели

чивать подачу топлива у подключенного генератора и уменьшать у работающего.

В момент времени, когда показания киловаттметров обоих генераторов станут оди-

наковыми, надо перестать изменять подачу топлива.

в ) генератор включен на шины при положении стрелки синхроноскопа «6 часов».

В этом случае ротор подключенного генератора «перевернут» по отношению к ро-

тору работающего.

При этом в замкнутой цепи, образованной последовательно включенными через шины ГЭРЩ обмотками статоров СГ, напряжение работающего генератора и ЭДС под-

ключенного суммируются ( совпадают по фазе ).

Поскольку обмотки статоров имеют незначительное сопротивление, под действием двойного напряжения U+ E= 220 + 220 = 440 В в цепи возникнет ток короткого замы-

кания.

В результате отключится один или оба автоматических выключателя ( в последнем случае судно обесточится ).

Из сказанного следует, что процесс синхронизации генераторов - достаточно ответ

ственный.

В соответствии с Правилами технической эксплуатации электрооборудования су-

дов, именно вахтенный механик должен выполнять все действия, связанные с синхрони-

зацией, переводом и распределением нагрузки при параллельной работе генераторов.

Судовой электромеханик включает на параллельную работу генераторы только в двух случаях – при использовании методов грубой синхронизации или самосинхрониза-

ции.