Ģeneratoru paralēla darbība

Elektrostacijās vienmēr tiek uzstādīti vairāki turbo vai hidrauliskie agregāti, kas darbojas kopā paralēli uz kopējām ģeneratora vai pārsprieguma kopnēm.

Rezultātā elektroenerģijas ražošanu elektrostacijās ražo vairāki paralēli strādājoši ģeneratori, un šai sadarbībai ir daudz vērtīgu priekšrocību.

Ģeneratoru paralēla darbība:

1. palielina elektrostaciju un apakšstaciju iekārtu darbības elastību, atvieglo ģeneratoru, galveno iekārtu un atbilstošo sadales ierīču profilaktisko apkopi ar minimālu nepieciešamo rezervi.

2. paaugstina elektrostacijas darbības efektivitāti, jo ļauj maksimāli efektīvi sadalīt ikdienas slodzes grafiku starp blokiem, tādējādi panākot vislabāko elektroenerģijas izmantošanu un paaugstinot efektivitāti; hidroelektrostacijās ļauj maksimāli izmantot ūdens plūsmas jaudu palu periodā un vasaras un ziemas mazūdens periodos;

3.palielina elektrostaciju uzticamību un nepārtrauktu darbību un elektroenerģijas piegādi patērētājiem.

Rīsi. 1. Ģeneratoru paralēlās darbības shematiskā diagramma

Lai palielinātu ražošanu un uzlabotu elektroenerģijas sadali, daudzas elektrostacijas tiek apvienotas, lai darbotos paralēli, veidojot jaudīgas energosistēmas.

Normālā darbībā ģeneratori ir savienoti ar kopējām kopnēm (ģeneratoru vai pārspriegumu) un griežas sinhroni. Viņu rotori griežas ar tādu pašu leņķisko elektrisko ātrumu

Paralēlā darbībā momentānajiem spriegumiem abu ģeneratoru spailēs jābūt vienādiem pēc lieluma un pretējai zīmei.

Lai savienotu ģeneratoru paralēlai darbībai ar citu ģeneratoru (vai ar tīklu), nepieciešams to sinhronizēt, t.i., regulēt pieslēgtā ģeneratora griešanās un ierosmes ātrumu atbilstoši darba ģeneratoram.

Ģeneratoriem, kas darbojas un savienoti paralēli, jābūt fāzē, tas ir, tiem ir jābūt vienāda fāzes rotācijas secība.

Kā redzams no att. 1, paralēli darbojoties, ģeneratori ir savienoti viens ar otru attiecībā pret otru, t.i., to spriegumi U1 un U2 uz slēdža būs tieši pretēji. Attiecībā uz slodzi ģeneratori darbojas atbilstoši, tas ir, to spriegumi U1 un U2 sakrīt. Šie ģeneratoru paralēlās darbības nosacījumi ir atspoguļoti att. diagrammās. 2.

Rīsi. 2. Nosacījumi ģeneratoru ieslēgšanai paralēlai darbībai. Ģeneratora spriegumi ir vienādi pēc lieluma un pretēji fāzei.

Ir divas ģeneratoru sinhronizācijas metodes: smalkā sinhronizācija un rupjā sinhronizācija jeb pašsinhronizācija.

Nosacījumi precīzai ģeneratoru sinhronizācijai.

Ar precīzu sinhronizāciju ierosinātais ģenerators tiek savienots ar tīklu (kopnēm) caur slēdzi B (1. att.), sasniedzot sinhronizācijas nosacījumus - to spriegumu momentāno vērtību vienādību U1 = U2

Kad ģeneratori darbojas atsevišķi, to momentānās fāzes spriegumi būs attiecīgi vienādi:

Tas nozīmē nosacījumus, kas nepieciešami ģeneratoru paralēlam savienojumam. Lai ģeneratori darbotos un darbotos, ir nepieciešams:

1. efektīvā sprieguma vērtību vienādība U1 = U2

2. leņķisko frekvenču vienādība ω1 = ω2 vai f1 = f2

3. spriegumu saskaņošana fāzē ψ1 = ψ2 vai Θ = ψ1 -ψ2 = 0.

Precīza šo prasību izpilde rada ideālus apstākļus, kam raksturīgs tas, ka ģeneratora ieslēgšanas brīdī statora izlīdzināšanas strāva būs nulle. Tomēr jāatzīmē, ka precīzas sinhronizācijas nosacījumu izpildei ir nepieciešama rūpīga ģeneratoru sprieguma, frekvences un fāzes leņķu salīdzināmo vērtību pielāgošana.

Šajā sakarā praktiski nav iespējams pilnībā izpildīt ideālos sinhronizācijas nosacījumus; tie tiek veikti aptuveni, ar nelielām novirzēm. Ja viens no iepriekš minētajiem nosacījumiem nav izpildīts, kad U2, sprieguma starpība iedarbosies uz atvērtā sakaru slēdža B spailēm:

Rīsi. 3. Vektoru diagrammas gadījumiem, kad novirzes no precīzas sinhronizācijas nosacījumiem: a — Ģeneratoru darba spriegumi nav vienādi; b — leņķiskās frekvences nav vienādas.

Kad slēdzis ir ieslēgts, šīs potenciāla starpības iedarbībā ķēdē plūdīs izlīdzinošā strāva, kuras periodiskā sastāvdaļa sākotnējā brīdī būs

Apsveriet divus gadījumus, kad novirze no precīziem sinhronizācijas nosacījumiem, kas parādīti diagrammā (3. att.):

1. ģeneratoru U1 un U2 darba spriegumi nav vienādi, pārējie nosacījumi ir izpildīti;

2. ģeneratoriem ir vienāds spriegums, bet tie griežas ar dažādiem ātrumiem, tas ir, to leņķiskās frekvences ω1 un ω2 nav vienādas un starp spriegumiem ir fāzu nesakritība.

Kā redzams no diagrammas attēlā. 3, a, spriegumu U1 un U2 efektīvo vērtību nevienlīdzība izraisa izlīdzināšanas strāvas I ”ur parādīšanos, kas būs gandrīz tīri induktīva, jo ģeneratoru un savienojošo vadu aktīvās pretestības. tīkls ir ļoti mazs un tiek atstāts novārtā. Šī strāva nerada aktīvās jaudas pārspriegumus un līdz ar to arī mehāniskus spriegumus ģeneratora un turbīnas daļās. Šajā sakarā, kad ģeneratori ir ieslēgti paralēlai darbībai, sprieguma starpība var tikt pieļauta līdz 5-10%, bet avārijas gadījumos - līdz 20%.

Kad efektīvā sprieguma vērtības U1 = U2 ir vienādas, bet leņķiskās frekvences atšķiras Δω = ω1 — ω2 ≠ 0 vai Δf = f1 — f2 ≠ 0, ģeneratoru un tīkla (vai 2. ģeneratora) sprieguma vektori. ) tiek nobīdīti ar noteiktu leņķi Θ, kas laika gaitā mainās. Ģeneratoru U1 un U2 spriegumi šajā gadījumā fāzē atšķirsies nevis par 180 °, bet gan par 180 ° leņķi —Θ (3. att., b).

Atvērtā slēdža B spailēs, starp punktiem a un b, darbosies sprieguma starpība ΔU. Tāpat kā iepriekšējā gadījumā, sprieguma klātbūtni var noteikt, izmantojot spuldzi, un šī sprieguma efektīvo vērtību var izmērīt ar voltmetru, kas savienots starp punktiem a un b.

Ja slēdzis B ir aizvērts, tad sprieguma starpības ΔU iedarbībā rodas izlīdzinošā strāva I ”, kas attiecībā pret U2 būs gandrīz tīri aktīva un, paralēli ieslēdzot ģeneratorus, radīs triecienus un mehāniskus. spriegumi vārpstās un citās ģeneratora un turbīnas daļās.

Pie ω1 ≠ ω2 sinhronizācija ir pilnīgi apmierinoša, ja slīde ir s0 <0, l% un leņķis Θ ≥ 10 °.

Turbīnu regulatoru inerces dēļ nav iespējams panākt ilgtermiņa leņķisko frekvenču vienādību ω1 = ω2 un leņķa Θ starp sprieguma vektoriem, kas raksturo ģeneratoru statora un rotora tinumu relatīvo stāvokli, nepaliek nemainīgs, bet nepārtraukti mainās; tā momentānā vērtība būs Θ = Δωt.

Vektoru diagrammā (4. att.) pēdējais apstāklis ​​tiks izteikts ar to, ka, mainoties fāzes leņķim starp sprieguma vektoriem U1 un U2, mainīsies arī ΔU. Sprieguma starpību ΔU šajā gadījumā sauc par trieciena spriegumu.

Rīsi. 4. Ģeneratora sinhronizācijas ar frekvences nevienādību vektorshēma.

Pulksteņa spriegumu Δu momentānā vērtība ir starpība starp ģeneratoru spriegumu u1 un u2 momentānām vērtībām (5. att.).

Pieņemsim, ka ir sasniegta efektīvo vērtību vienādība U1 = U2, arī atskaites laika fāzes leņķi ψ1 un ψ2 ir vienādi.

Tad var rakstīt

Šoka sprieguma līkne ir parādīta attēlā. 5.

Ritma spriegums harmoniski mainās ar frekvenci, kas vienāda ar pusi no salīdzināmo frekvenču summas, un ar amplitūdu, kas laika gaitā mainās atkarībā no fāzes leņķa Θ:

No vektoru diagrammas attēlā.4, noteiktai noteiktai leņķa Θ vērtībai trieciena sprieguma efektīvo vērtību var atrast:

Rīsi. 5. Stresa pārvarēšanas līknes.

Ņemot vērā leņķa Θ maiņu laika gaitā, var uzrakstīt čaulas izteiksmi trieciena sprieguma amplitūdu izteiksmē, kas dod sprieguma amplitūdu izmaiņas laika gaitā (punktētā līkne 5. att., b ):

Kā redzams no vektoru diagrammas attēlā. 4 un pēdējais vienādojums, trieciena sprieguma amplitūda ΔU svārstās no 0 līdz 2 Um. Lielākā ΔU vērtība būs brīdī, kad sprieguma vektori U1 un U2 (4. att.) sakrīt fāzē un leņķī Θ = π, un mazākā — kad šie spriegumi fāzē atšķiras par 180° un leņķis Θ = 0. Ritma līknes periods ir vienāds ar

Ja ģenerators ir pieslēgts paralēlai darbībai ar jaudīgu sistēmu, sistēmas xc vērtība ir maza un to var neievērot (xc ≈ 0), tad izlīdzināšanas strāva

un ieslēgšanas strāva

Nelabvēlīgas ieslēgšanās gadījumā pie strāvas Θ = π pārsprieguma strāva ieslēgtā ģeneratora statora tinumā var divreiz sasniegt ģeneratora spaiļu trīsfāzu īssavienojuma pārsprieguma vērtību.

Izlīdzināšanas strāvas aktīvā sastāvdaļa, kā redzams no vektoru diagrammas attēlā. 4 ir vienāds ar