Самосинхронизация

 

При включении генератора способом самосинхронизации должны быть соблюдены следующие условия:

– генератор должен быть невозбужденным;

– частота вращения включаемого генератора должна быть близка к частоте вращения генераторов энергосистемы;

– допускаемая разность частот генератора и сети 1-1,5 Гц.

Перед включением генератора его обмотка ротора должна быть замкнута на гасительное сопротивление для исключения опасного для изоляции этой обмотки воздействия ЭДС частоты скольжения, наводимой в обмотке ротора.

В первый момент после включения генератор работает в режиме асинхронной машины, при этом на ротор генератора действует асинхронный вращающий момент, который направлен на уменьшение разности частот вращения включаемого генератора и генераторов энергосистемы, т.е. асинхронный момент способствует втягиванию генератора в синхронизм.

Кроме асинхронного момента на ротор генератора действует еще момент явнополюсности, обусловленный магнитной несимметрией ротора генератора в продольной и поперечной осях. Момент явнополюсности - знакопеременный, его знак меняется с двойной частотой скольжения. При больших скольжениях, когда преобладает асинхронный момент, влияние момента явнополюсности практически не заметно.

При малых скольжениях и небольшом механическом моменте на валу турбины момент явнополюсности может вызвать втягивание генератора при котором синхронный момент, возникающий после подачи возбуждения будет иметь знак, противоположный знаку момета явнополюсности. И так как синхронный момент значительно больше момента явнополюсности, произойдет выталкивание ротора на одно полюсное деление, что создаст нежелательное дополнительное динамическое воздействие на машину. Для исключения указанного явления возбуждение на обмотку ротора подается без задержки, сразу после включения выключателя генератора. В этих условиях на ротор генератора начинает действовать синхронный вращающий момент, обеспечивающий окончательное втягивание генератора в синхронизм. Включение генератора в сеть сопровождается броском тока.

Рис.5.1 Схема замещения при самосинхронизации

 

Согласно схеме замещения, приведенной на рис. 5.1, ток включения определяется по выражению

 

где X’’_d – сверхпереходное сопротивление генератора по продольной оси

X_C – сопротивление энергосистемы

 

Включение генератора способом самосинхронизации сопровождается также снижением напряжения на выводах генератора, что оказывает неблагоприятное влияние на работу потребителей, подключенных к тем же шинам, что и генераторы электростанции.

Напряжение на шинах электростанции Uш можно определить по выражению

Uш = Uc – I_вкл*X_C (5.4)

Используя уравнения 5.3 и 5.4, получаем

 

По мере втягивания генератора в синхронизм происходят уменьшение тока Iвкл и повышение напряжения Uш. Основным достоинством способа самосинхронизации является возможность достаточно быстрого по сравнению со способом точной синхронизации включения генератора в сеть. Это особенно важно при включении генератора в аварийных условиях, когда возникает необходимость в быстром включении резервных генераторов. Поэтому включение генераторов в аварийных условиях рекомендуется производить способом самосинхронизации независимо от значения уравнительного тока.

 

5.3. У стройства автоматического включения генераторов на параллельную работу

Синхронизация генераторов, в особенности точная синхронизация, является очень ответственной операцией, требующей от обслуживающего персонала соответствующей квалификации и опыта работы. Поэтому автоматизация операций синхронизации является актуальной задачей.

Автоматические синхронизаторы содержат узлы, осуществляющие автоматическое уравнивание значений частоты и напряжения включаемого генератора со значениями частоты и напряжения энергосистемы, и узлы, осуществляющие контроль за выполнением всех условий синхронизации.

Для того чтобы включение генератора происходило в оптимальный момент времени импульс на выключатель должен подаваться раньше этого момента, так как выключатель имеет собственное время включения. Время опережения tоп по от ношению к моменту оптимума должно быть равно времени включения выключателя t в.в. Времени tоп соответствует угол между векторами напряжений генератора и сети, называемый углом опережения d оп:

d оп = ws*tоп (5.6)

Различают два типа синхронизаторов:

– синхронизатор с постоянным углом опережения, в котором импульс на включение подается при достижении углом d определенного постоянного значения

– синхронизатор с постоянным временем опережения, в котором импульс на включение подается с постоянным временем опережения, равным времени включения выключателя.

Широкое применение получили более точные синхронизаторы с постоянным временем опережения. К ним относятся синхронизаторы АСТ-4, УБАС, СА-1.