Паралелни рад генератора

У електранама је увек уграђено неколико турбо или хидрауличних јединица које раде заједно паралелно на заједничким сабирницама генератора или пренапона.

Као резултат тога, производњу електричне енергије у електранама производи више генератора који раде паралелно, а ова сарадња има многе драгоцене предности.

Паралелни рад генератора:

1. повећава флексибилност рада опреме електрана и трафостаница, олакшава превентивно одржавање генератора, главне опреме и одговарајућих дистрибутивних уређаја са минимумом потребне резерве.

2. повећава ефикасност рада електране, јер омогућава најефикаснију расподелу дневног распореда оптерећења између блокова, чиме се постиже најбоље коришћење електричне енергије и повећава ефикасност; у хидроелектранама омогућава максимално коришћење снаге протока воде у периоду поплава и током летњег и зимског периода ниске воде;

3.повећава поузданост и несметан рад електрана и напајање потрошача.

Пиринач. 1. Шематски дијаграм паралелног рада генератора

Да би се повећала производња и побољшала дистрибуција електричне енергије, многе електране се комбинују да раде паралелно и формирају моћне енергетске системе.

У нормалном раду, генератори су повезани на заједничке магистрале (генератор или пренапон) и ротирају се синхроно. Њихови ротори се ротирају истом угаоном електричном брзином

У паралелном раду, тренутни напони на терминалима два генератора морају бити једнаки по величини и супротног предзнака.

За повезивање генератора за паралелни рад са другим генератором (или са мрежом), потребно га је синхронизовати, односно регулисати брзину ротације и побуде прикљученог генератора у складу са радном.

Генератори који раде и повезани паралелно морају бити у фази, односно имати исти редослед ротације фаза.

Као што се види са сл. 1, у паралелном раду, генератори су међусобно повезани релативно један према другом, односно њихови напони У1 и У2 на прекидачу ће бити тачно супротни. С обзиром на оптерећење, генератори раде у складу, односно њихови напони У1 и У2 се поклапају. Ови услови паралелног рада генератора се огледају у дијаграмима на сл. 2.

Пиринач. 2. Услови за укључивање генератора за паралелни рад. Напони генератора су једнаки по величини и супротни по фази.

Постоје две методе синхронизације генератора: фина синхронизација и груба синхронизација или самосинхронизација.

Услови за тачну синхронизацију генератора.

Са прецизном синхронизацијом, побуђени генератор се повезује на мрежу (сабирнице) преко прекидача Б (слика 1) по достизању услова синхронизације — једнакости тренутних вредности њихових напона У1 = У2

Када генератори раде одвојено, њихови тренутни фазни напони ће бити једнаки, односно:

То подразумева услове неопходне за паралелно повезивање генератора. За укључене и раде генераторе потребно је:

1. једнакост ефективних вредности напона У1 = У2

2. једнакост угаоних фреквенција ω1 = ω2 или ф1 = ф2

3. поклапање напона у фази ψ1 = ψ2 или Θ = ψ1 -ψ2 = 0.

Тачно испуњење ових захтева ствара идеалне услове, који се одликују чињеницом да ће у тренутку укључивања генератора струја изједначавања статора бити нула. Међутим, треба напоменути да испуњење услова за тачну синхронизацију захтева пажљиво подешавање упоређених вредности напона, фреквенције и фазних углова напона генератора.

У том погледу, практично је немогуће у потпуности испунити идеалне услове за синхронизацију; изводе се приближно, са мањим одступањима. Ако један од горе наведених услова није испуњен, када је У2, разлика напона ће деловати на терминале отвореног комуникационог прекидача Б:

Пиринач. 3. Векторски дијаграми за случајеве одступања од услова тачне синхронизације: а — Радни напони генератора нису једнаки; б — угаоне фреквенције нису једнаке.

Када је прекидач укључен, под дејством ове потенцијалне разлике у колу ће тећи изједначујућа струја, чија ће периодична компонента у почетном тренутку бити

Размотрите два случаја одступања од тачних услова синхронизације приказаних на дијаграму (слика 3):

1. радни напони генератора У1 и У2 нису једнаки, остали услови су испуњени;

2. генератори имају исти напон али се ротирају различитим брзинама, односно њихове угаоне фреквенције ω1 и ω2 нису једнаке и постоји фазна несклада између напона.

Као што се може видети из дијаграма на сл. 3, а, неједнакост ефективних вредности напона У1 и У2 узрокује појаву изједначујуће струје И”ур, која ће бити скоро чисто индуктивна, пошто активни отпори генератора и прикључних жица мреже су веома мале и занемарене. Ова струја не ствара активне ударе снаге, а самим тим ни механичка напрезања у деловима генератора и турбине. С тим у вези, када су генератори укључени за паралелни рад, разлика у напону може бити дозвољена до 5-10%, ау хитним случајевима - до 20%.

Када су ефективне вредности напона У1 = У2 једнаке, али када се угаоне фреквенције разликују Δω = ω1 — ω2 = 0 или Δф = ф1 — ф2 = 0, вектори напона генератора и мреже (или 2. генератора ) се померају за одређени угао Θ који се мења током времена. Напони генератора У1 и У2 у овом случају ће се разликовати у фази не за угао од 180 °, већ за угао од 180 ° —Θ (слика 3, б).

На стезаљкама отвореног прекидача Б, између тачака а и б, деловаће разлика напона ΔУ. Као иу претходном случају, присуство напона се може детектовати помоћу сијалице, а ефективна вредност овог напона се може мерити волтметром повезаним између тачака а и б.

Ако је прекидач Б затворен, онда под дејством разлике напона ΔУ настаје изједначујућа струја И” која ће у односу на У2 бити скоро чисто активна и, када се генератори укључе паралелно, изазива ударе и механичке напрезања у вратилима и другим деловима генератора и турбине.

При ω1 = ω2, синхронизација је потпуно задовољавајућа ако је клизање с0 <0, л% и угао Θ ≥ 10°.

Због инерције турбинских регулатора, немогуће је постићи дугорочну једнакост угаоних фреквенција ω1 = ω2, и угла Θ између вектора напона, који карактерише релативни положај намотаја статора и ротора генератора. не остаје константан, већ се непрекидно мења; његова тренутна вредност биће Θ = Δωт.

На векторском дијаграму (сл. 4) последња околност ће се изразити у чињеници да ће се са променом фазног угла између вектора напона У1 и У2 променити и ΔУ. Разлика напона ΔУ у овом случају се назива ударни напон.

Пиринач. 4. Векторски дијаграм синхронизације генератора са фреквенцијском неједнакошћу.

Тренутна вредност тактних напона Δу је разлика између тренутних вредности напона у1 и у2 генератора (слика 5).

Претпоставимо да је постигнута једнакост ефективних вредности У1 = У2, фазни углови референтног времена ψ1 и ψ2 су такође једнаки.

Онда можете писати

Крива ударног напрезања је приказана на Сл. 5.

Напон ритма се хармонично мења са фреквенцијом која је једнака половини збира упоређених фреквенција и са амплитудом која варира током времена у зависности од фазног угла Θ:

Из векторског дијаграма на сл.4, за одређену одређену вредност угла Θ, ефективна вредност ударног напона се може наћи:

Пиринач. 5. Криве савладавања стреса.

Узимајући у обзир промену угла Θ током времена, могуће је написати израз за шкољку у смислу амплитуда ударног напона, који даје промену амплитуда напона током времена (тачкаста крива на сл. 5, б ):

Као што се може видети из векторског дијаграма на Сл. 4 и последња једначина, амплитуда ударног напрезања ΔУ варира од 0 до 2 Ум. Највећа вредност ΔУ биће у тренутку када се вектори напона У1 и У2 (сл. 4) подударају по фази и углом Θ = π, а најмања — када се ови напони разликују по фази за 180 ° и угао Θ = 0. Период криве ритма је једнак

Када је генератор прикључен за паралелни рад са моћним системом, вредност кц система је мала и може се занемарити (кц ≈ 0), тада се струја изједначавања

и ударна струја

У случају неповољног укључивања при струји Θ = π, струја пренапона у намотају статора укљученог генератора може достићи двоструку вредност ударног напона трофазног кратког споја терминала генератора.

Активна компонента струје изједначавања, као што се може видети из векторског дијаграма на Сл. 4 је једнако