Синхронизация генераторов и включение их в работу

• Название: Синхронизация генераторов и включение их в работу
• Дата: 27.05.2020
• Размер: 72.88 Kb.
• Имя файла: Prakticheskaya_rabota_6.docx
• Тип: Занятие; #126017

Практическое занятие №6

Тема: Синхронизация генераторов и включение их в работу.

Цель:  Получить представление о синхронизации генераторов и включении их в работу.

Содержание работы:

Задание №1 - Ознакомиться с содержанием теоретических сведений к практической работе.

На электростанциях обычно устанавливают несколько синхронных генераторов, включённых параллельно для совместной работы.

Наличие нескольких генераторов вместо одного суммарной мощности даёт возможность отключать один генератор в случае аварии или ремонта, при этом остальные генераторы работают. Электростанции, в свою очередь, объединяют для параллельной работы в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим образом решать задачи производства и распределения электроэнергии.

Подготовка СГ к включению на парал­лельную работу и сам процесс включения называются синхронизацией.

Существуют два способа включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью: способ точной синхронизации и способ самосинхронизации (грубой синхронизации).

При включении синхронного генератора на параллель­ную работу с сетью по способу точной синхронизации стре­мятся к тому, чтобы при включении не возникало больших бросков тока. Большие толчки тока вызывают большие мо­менты, действующие как на ротор, так и на статор, и силы, которые могут привести к разрушению обмотки статора.

Для того чтобы исключить броски тока при включении генератора, необходимо выполнить следующие условия:

1) равенство ЭДС генератора Е₀ и напряжения сети U

2) равенство частот генератора f_Г и сети f;

3) ЭДС генератора Е₀ и напряжение сети U_С должны находиться в противофазе;

4) чередование фаз ЭДС генератора и напряжения сети должно быть одинаковым (для трехфазных генераторов).

Приведение генератора в состояние, удовлетворяющее всем указанным условиям, называют синхронизацией.

 При включении генератора GS на параллельную работу выполнение первого условия проверяется по вольтметрам, включенным в сеть и на выводы генератора. Равенства E₀=U_C добиваются путем регулирования тока возбуждения генератора GS.

Остальные условия проверяются с помощью специальных приборов, называемых синхроноскопами. Простейшим синхроноскопом является ламповый. На этой схеме лампы включаются соответственно между точками А—А' и В—В'.

П ри отключенном выключателе  Q генератор  GS  работает в режиме холостого хода (E₀=U_C) и между контактами выключателя действует ЭДС  . 
Рис. 1. Схема включе­ния однофазного генератора на параллельную работу с сетью. Лампы синхроноскопа включены по схеме на потухание света

Если бы скорость подключаемого генератора была постоянной и равной номинальной, то частота индуцируемой ЭДС Е₀ равнялась бы частоте сети и векторы E₀ и U_C вращались бы с одинаковой скоростью, a  . В действительности получить строго постоянную скорость генератора не удается и частоты сети и генератора несколько отличаются. Поэтому векторы Е₀ и U_C будут перемещаться относительно друг друга с определенной скоростью. Вследствие этого  будет изменяться от 0 до 2U_C, и соответственно этому изменяется напряжение на лампах: они одновремен­но будут то загораться, то гаснуть.

Наиболее благоприятным моментом для включения ге­нератора в сеть будет момент времени, когда  и лампы погаснут. В этом случае оба вектора будут находиться в противофазе (E₀=-U_C). Если включение произведено при  , то ток у подключенного генератора будет также равен нулю.

Для трехфазных генераторов применяются две схемы включения ламп: на потухание (рис. 2, а) и на вращение света (рис. 2, б).

Рассмотрим первую схему (рис. 2, а). Здесь лампы включены между точками А'—А", В'—В" и С'—С", каж­дая пара которых относится к одной фазе. В момент включения выключателя Q напряжения между этими точками  должны быть равны нулю и все три лампы должны погаснуть. При этом напряжение U_C и ЭДС Е₀ для каждой фазы действуют навстречу друг другу, т. е. они находятся в противофазе.

Во второй схеме (рис. 2, б) одна из ламп подключает­ся к точкам одной фазы А'—А", а две другие лампы — между точками разных фаз В'—С" и С'—В". В этой схеме до включения выключателя Q лампы будут попеременно за­гораться и гаснуть. Это будет происходить из-за взаимного перемещения векторов напряжения U_C и ЭДС E₀ вызван­ного несовпадением их частот. Включение выключателя Q должно быть произведено, когда одна лампа (между А'-А'') п огаснет, а две другие лампы будут гореть с одинако­вым накалом.

  Рис. 2. Схема включения трехфазного синхронного генератора на параллельную работу с сетью. Лампы синхроноскопа включены по схе­ме на потухание света (а) и на вращение света (б)

 Лампы гаснут при напряжениях, равных 30—60 % их номинального напряжения, поэтому, для того чтобы более точно выбрать момент включения выключателя Q как в одной, так и в другой схеме, параллельно лампе 1 между точками А'—А" включают так называемый нулевой вольтметр.

С помощью лампового синхроноскопа можно определить соответствие порядка чередования фаз сети и генератора. Если при схеме включения ламп по рис. 2, а будет наблюдаться вращение света, а при схеме по рис. 2, б — одновременное загорание и погасание ламп, то это будет означать, что сеть и генератор имеют разный порядок чередования фаз. Изменить порядок чередования фаз сети или генератора можно путем переключения двух фаз между собой.

Для ускорения включения при­меняют способ самосинхронизации. Сущность метода самосинхронизации заключается в том, что генератор включается в сеть в невозбужденном состоянии при скорости вращения, близкой к синхронной (допускается отклонение до 2%).При этом отпадает необходимость в точном выравнивании частот и фазы напряжений, благодаря чему процесс синхронизации предельно упрощается и возможность ошибочных действий исключается. После включения невозбужденного генератора в сеть немедленно включается ток возбуждения, и генератор втягивается в синхронизм (т. е. его скорость достигает синхронной).

При самосинхронизации неизбежно возникновение значительного толчка тока, так как включение невозбужденного генератора в сеть с напряжением U_С,эквивалентно внезапному короткому замыканию этого генератора при работе на холостом ходу с Е₀=U_С.Однако толчок тока при самосинхронизации будет все же меньше, так как, кроме сопротивления генератора, в цепи будут действовать также сопротивления элементов сети (повышающие трансформаторы, линия и т. д.).
Задание №2 - Сделать вывод о проделанной работе.