Параллельная работа генераторов постоянного тока

Для включения ГПТ на параллельную работу необходимо выполнение следующих условий:

- равенство ЭДС подключаемого генератора и напряжения на шинах ГРЩ,

- соблюдение правильной полярности подключаемого генератора,

- близкое совпадение внешних и скоростных характеристик ГА.

Распределение нагрузки между параллельно работающими ге­нераторами при неизменных частоте вращения и возбуждении определяется наклоном внешних характеристик.

Предположим, что параллельно работают два одинаковых гене­ратора с параллельным возбуждением, внешние характеристики, которых приведены на рис.108.

Характеристики 1 и 2 имеют разные наклоны вследствие некоторого отличия магнитных свойств, неодинаковых сопротивле­ний якорных цепей, сдвига щеток с физической нейтрали и, нако­нец, различных характеристик приводных двигателей ГА.

Если токи возбуждения генераторов с характеристиками 1 и 2 имеют значения, при которых их ЭДС при холостом ходе равны друг другу, то (см. рис. 108) характеристики пересекутся между собой в одной точке, расположенной на оси ординат.

С увеличением нагрузки в сети ток между генераторами будет распределяться неравномерно вследствие неодинакового наклона внешних характеристик. При этом большая нагрузка приходится на генератор с меньшим наклоном характеристики.

Исходя из того, что напряжение на шинах ГРЩ одинаково при любых суммарных нагрузках, можно построить характери­стику 3, представляющую собой зависимость напряжения U (па­раллельно соединенных генераторов) от суммы токов обоих гене­раторов (Iн=I1+I2). Тогда для тока нагрузки двух генераторов, равного Iн¢ напряжение на шинах будет U', ток нагрузки первого генератора I1¢ , а второго— I2¢. Для другого значения тока на­грузки, например Iн¢¢ напряжение на шинах и токи каждого гене­ратора будут соответственно U",I1¢¢, I2¢¢.

При увеличении тока возбуждения, например, у второго гене­ратора его характеристика переместится вверх параллельно са­мой себе и займет положение 2' (рис. 109). Это позволит так по­добрать ток возбуждения генератора, чтобы общий ток нагрузки обоих генераторов, равный Iн¢¢ распределился между ними поровну. Однако при меньших нагрузках ток будет распределяться неравномерно.

При токе нагрузки, равном нулю (см. рис. 109), первый гене­ратор перейдет в двигательный режим, и будет потреблять ток I2¢¢¢= I1¢¢¢ , а второй генератор будет работать в генераторном ре­жиме при токе нагрузки I2¢¢¢. Напряжение на шинах при этом равно U¢¢¢.

Таким образом, для равномерного распределения нагрузки между генераторами при различных ее значениях внешние ха­рактеристики генераторов должны совпадать. Однако достичь пол­ного совпадения характеристик даже у одинаковых генераторов не представляется возможным. Вместе с тем в известных пределах распределение нагрузки можно улучшить. Для этого прежде всего необходимо получить возможно более близкое совпадение харак­теристик приводных двигателей генераторов. Затем, если харак­теристики генераторов не слишком расходятся, доводку их можно осуществить поворотом щеток на углы, не оказывающие боль­шого влияния на коммутацию. Щетки у генератора с характери­стикой 1 следует повернуть в сторону вращения, а у генератора с характеристикой 2 - в сторону, противоположную вращению. При этом продольная реакция якоря и реакция добавочных по­люсов в генераторе со щетками, повернутыми в сторону враще­ния, увеличат падение напряжения при увеличении нагрузки, а в генераторе со щетками, повернутыми против вращения, наоборот, уменьшат падение напряжения. Характеристики сблизятся, и рас­пределение нагрузок между генераторами улучшится.

При параллельной работе двух генераторов неодинаковой мощ­ности необходимо получить распределение нагрузки, пропорцио­нальное их мощностям. Для этого внешние характеристики гене­раторов с учетом приводных двигателей должны иметь одинако­вый в процентном отношении наклон при изменении нагрузки от нуля до номинальной для каждого генератора.

Неравенство нагрузок при параллельной работе генераторов возрастает с уменьшением статизма, поэтому иногда при жестких внешних характеристиках генераторов не удается достичь прием­лемого распределения нагрузки между генераторами при парал­лельной работе. В таких случаях смогут помочь уравнительные соединения, включенные между якорями и добавочными полюсами генераторов.

Параллельная работа генераторов смешанного возбуждения возможна лишь при наличии уравнительного соединения между якорями и последовательными обмотками возбуждения машин. В противном случае возможен неустойчивый режим параллельной работы. Действительно, без уравнительных соединений случайное увеличение нагрузки одного из генераторов (при соответствую­щем уменьшении ее у другого) приведет к увеличению его ЭДС. Это, в свою очередь, еще более увеличит неравномерность распре­деления нагрузки и т. д. Введение уравнительного соединения с малым сопротивлением способствует выравниванию нагрузок.

 

 

6.17 Защита электрических сетей.

В эл. Сетях могут возникать только два ненормальных режима работы, которые должны автоматически прерываться защитными аппаратами: перегрузка и короткое замыкание.(к.з)

В этих режимах в электрических сетях протекают токи ,превышающие номинальные значения, под действием которых резко сокращается срок службы кабелей.

Защита силовой электрической сети от перегрузки обычно осуществляется по отдельным участкам( рис.1)

рис.1 Структурная схема защиты электрической сети от перегрузок и к.з.

Участок сети между генератором Г и ГРЩ перегружается вместе с генератором , т.к. площади сечения кабелей этого участка выбирают по номинальному току генератора. Защита от перегрузки данного участка сети осуществляется средствами ,которые защищают генератор , это автоматические выключатели (АВ), Устройства разгрузки генераторов типа УРГ и УТЗ, устройства включения резерва типа УВР

Участки сети между ГРЩ и потребителями П, а также между РЩ и потребителями рассчитывают на передачу номинальных токов соответствующих потребителей.

Поэтому защита от перегрузки данных участков сети осуществляется средствами которые защищают потребители ,это :защита от к.з. осуществляется с помощью установочных АВ (типа АС, АК, А3100,А3300) имеющий электромагнитный максимальный расцепитель без замедлителя срабатывания в зоне К.З. Для защиты потребителей (включая трехфазные АД мощностью менее 0.5 кВт) допускается применение предохранителей.

Для защиты потребителей от перегрузки используют установочные АВ с комбинированным расцепителем (электромагнитным и тепловым) предохранители и тепловые реле (встроенные в магнитные пускатели и др. пусковые устройства)

Перегрузка участков сети между ГРЩ и РЩ и участков между двумя любыми другими РЩ возможна в случае существенной перегрузки потребителей подключенных к РЩ, поскольку площади сечения кабелей этих участков выбирают по суммарному току потребителей (с учетом коэффициента одновременности) наиболее загруженного режима.

На практике такие случаи маловероятны. Поэтому при значительном кол-ве потребителей питающихся от РЩ, кабели ,подающие питание к этим РЩ , от перегрузки не защищены.

При перегрузке любого П он должен быть отключен собственной защитой (на участке РЩ-П)

При этом устраняется возможность перегрузки кабелей между РЩ.

К.З. может возникнуть в любой точке участка сети .Например т К1 (рис.1) тогда ток к.з. пойдет от Г->ГРЩ->РЩ->т.К1 проходя определенное кол-во защитных АВ (АВ1,АВ2,АВ3)

Т.к. значение I к.з.>I _уст.АВ, то АВ будут срабатывать и отключать участки цепи. При этом может произойти отключение генераторного АВ и обесточивание электросистемы.

Поэтому аппараты защиты должны обеспечивать избирательное отключение (селективность) участков сети. В данном примере должен отлючиться только АВ3, точка К1 (к.з). После этого ток к.з. исчезнет, остальные АВ останутся включенными и электросистема будет продолжать функционировать.

Избирательность защиты электрической сети при к.з. можно обеспечить настройкой по времени отключения или настройкой по току срабатывания

Избирательность защиты по времени достигается использованием АВ с регулируемой выдержкой времени. При этом время отключения уменьшается ступенями от источника к потребителям, так чтобы соблюдалось условие: t₁>t₂>t₃

При таком условии (рис.1) в случае К.З.т. К1 сработает первым АВ3 ,в т.К2 сработает первым АВ2

Время отключения АВ ближайших к П сост 0,05 с

Время отключения АВ идущих по схеме от П к Г t=0,15 или 0,35

Режимы работы и показатели качества СЭЭС. Род тока напряжения и частота. Качество электроэнергии в СЭЭС. Допустимые отклонения параметров в соответствии с Правилами Морского Регистра

Под качеством электроэнергии принято понимать совокупность свойств, определяющих пригодность электроэнергии для питания судовых электроприемников.

Если ранее (до 50-х годов) критерий качества электроэнергии практически не рассматривался, то сегодня использование сложных систем автоматизации и управления требует высокого качества электроэнергии. Особенно критичны к отклонениям параметров электронные и микропроцессорные устройства. Поэтому Судовой Регистр регламентирует следующие показатели качества:

1) длительное отклонение напряжения в конкретной точке СЭЭС по отношению к номинальному значению:

где U – действительное значение текущего напряжения.

2) длительное отклонение частоты по отношению к номинальному значению:

3) коэффициент несиметрии напряжения основной частоты в трехфазной системе:

,

где Umax и Umin – соответственно максимальное и минимальное значения линейного напряжения трехфазной системы.

4) коэффициент амплитудной низкочастотной модуляции переменного тока:

,

где Uмод – напряжение огибающей модулированного напряжения

5) коэффициент частотной модуляции:

где Тмод – период изменения огибающей модулирования напряжения.

6) коэффициент несинусоидальности (коэффициент искажения синусоиды):

,

где - это сумма квадратов действующих значений всех высших гармоник, начиная со второй.

При g = 2 – высшая гармоническая имеет 50 * 2 = 100 Гц

При g = 3 – высшая гармоническая имеет 50 * 3 = 150 Гц

При g = 1 – высшая гармоническая имеет 50 * 1 = 50 Гц

U₁ – направление (действующее значение) основной частоты (1-й гармонической составляющей).

Коэффициент несинусоидальности характеризует соответствие переменного тока синусоидальному закону изменения.

Все указанные показатели характеризуют работу СЭЭС в нормальных режимах, кроме них еще используются дополнительно показатели качества электроэнергии в переходных режимах:

1)Кратковременное отклонение напряжения:

 

2) Кратковременное отклонение частоты:

 

Приведенные показатели справедливы для характеристики СЭЭС переменного тока, в СЭЭС постоянного тока справедливы два первых показателя и еще три:

1) коэффициент пульсации напряжения постоянного тока:

где U_μ - это значение амплитуды низших гармонических составляющих выпрямленного напряжения. Этот показатель применим только в СЭЭС с выпрямленным постоянным током, в СЭЭС с аккумуляторными батареями он неприменим:

Uср. – среднее значение выпрямленного напряжения, определяется схемой выпрямления.