Setting96.ru

Строительный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Параллельная работа дизель-генераторов

Параллельная работа дизель-генераторов

Под параллельной работой генераторов понимается выработка электроэнергии двумя или более агрегатами на общую нагрузку. Условие для параллельной работы — это равенство частоты, напряжения, порядка чередования фаз и углов фазового сдвига на каждом генераторе. Общая нагрузка при параллельной работе генераторов будет распределяться пропорционально их номинальным мощностям только в том случае, если их внешние характеристики, построенные с учетом изменения скорости вращения первичных двигателей в зависимости от относительного значения тока I/Iн, будут одинаковы.

Содержание

Преимущества параллельной работы дизель-генераторов [ править | править код ]

Параллельный режим работы дизель-генераторов применяется в многоагрегатных дизель-электростанциях с целью улучшения их рабочих характеристик:

  • оптимизации коэффициента нагрузки каждого агрегата и как следствие — повышение топливной экономичности
  • повышения ресурса мощности свыше единичной мощности одного агрегата
  • повышения надежности всей дизельэлектростанции за счет применения однотипных дизель-генераторов
  • оптимизации циклов сброса-наброса нагрузки на каждый дизель-генератор путём применения предварительно заданных законов приема и снятия нагрузки
  • коммутационные аппараты срабатывают при малых значениях тока, повышается ресурс коммутационной аппаратуры

История вопроса [ править | править код ]

Параллельный режим работы дизель-генераторов стал применяться в генераторных установках на судах и промышленных электростанциях в середине 20-го века. Квалификация обслуживающего персонала была высокой, в то время, как степень автоматизации процесса была значительно ниже, чем в наши дни. Также вследствие низкой автоматизированности процесса, накладывались конструктивные ограничения на применяемость дизель-генераторных агрегатов. Например, требовалось равенство статизма нагрузочных характеристик дизель-генераторов, вводящихся в параллель. В настоящее время, системы управления, построенные на принципе ПИД-регулирования позволяют вводить в параллель даже установки с первичными двигателями разного типа (например: дизель-генератор с турбо-генератором).

Техническое описание [ править | править код ]

Существует несколько методов, позволяющих ввести в параллельную работу два и более дизель-генератора:

Для выполнения требуется добиться равенства значений напряжения, частоты тока и углов сдвига фаз на каждом генераторе. Коммутация на сборную шину производится после входа этих параметров в предварительно заданную зону уставок — окно синхронизации.

Точная синхронизация подразумевает применение электронного управления подачей топлива в первичном двигателе (управление частотой вращения первичным двигателем и как следствие — управление по активной мощности при параллельной работе, по углу фазового сдвига при синхронизации) и электронного управления током возбуждения синхронного генератора (управление напряжением и как следствие — управление по реактивной мощности при параллельной работе, выравнивание напряжения при синхронизации). Такое решение связано с тем, что классические механические однорежимные регуляторы частоты вращения дизеля реагируют только на внешнее возбуждающее воздействие и не дают возможности оперативно изменять подачу топлива не только в зависимости от нагрузки, а по более сложным алгоритмам, которые применяются при синхронизации и при параллельной работе. Аналогично решается вопрос с регулированием напряжения синхронного генератора. Регулятор должен иметь возможность внешнего автоматического управления вне зависимости от электрической нагрузки. Каждый дизель-генератор оборудуют контроллером с соответствующим функционалом для параллельной работы. Несколько контроллеров объединяют в сеть с применением аналогового или цифрового интерфейса. Система настраивается таким образом, чтобы обеспечить надежную синхронизацию и устойчивую параллельную работу исходя из единичной мощности и характеристик каждого агрегата и условий их совместной работы на конкретную нагрузку.

Имеет более широкое окно синхронизации. Как следствие, возникают значительные уравнительные токи при замыкании генераторов на сборную шину.

Для выполнения самосинхронизации замыкают раскрученный до номинальной частоты вращения генератор на сборные шины электростанции при отсутствии на нём возбуждения. Затем постепенно подают ток возбуждения на ротор генератора, результатом чего будет втягивание в синхронизм подключаемого генератора.

Параллельная работа дизель-генератора с сетью [ править | править код ]

Отдельным случаем параллельной работы дизель-генератора является параллельная работа дизель-генератора с промышленной электросетью. На практике такая необходимость возникает в случае эпизодического или постоянного превышения мощности нагрузки над выделенной мощностью сетевого ввода. Также появляется возможность перевода нагрузки с сети на дизель-генератор и обратно без перебоя питания потребителей в случае планового отключения сетевого электропитания. От режима параллельной работы двух или нескольких дизель-генераторов, параллельная работа дизель-генератора с сетью отличается тем, что возможно осуществить управляющее воздействие только на дизель-генератор, в то время как параметры промышленной электросети управляющему воздействию не подлежат.

способ синхронизации возбужденного синхронного генератора с сетью

Использование: в области электротехники и может быть использовано для синхронизации синхронных генераторов с сетью. Технический результат — повышение быстродействия включения синхронного генератора в сеть с малым ударным током. Согласно способу момент включения генератора в сеть определяется в процессе его разгона под действием приводного двигателя. Возбуждение генератора выставляется таким образом, чтобы при синхронной скорости вращения напряжение генератора равнялось напряжению сети. По мере разгона генератора напряжение на якорной обмотке генератора увеличивается пропорционально скорости вращения, и непрерывно сравнивается с напряжением сети. Поскольку частоты и амплитуды напряжений генератора и сети не одинаковы, то разность мгновенных значений напряжений генератора и сети (напряжение биения) изменяется от максимального до минимального значений. Генератор включается в сеть при подходе к номинальной скорости вращения в момент, когда минимум напряжения биения становится меньше или равным 10% номинального напряжения генератора, что свидетельствует о сближении фаз напряжений генератора и сети. 1 ил.

Формула изобретения

Способ синхронизации возбужденной синхронной машины, состоящий в ожидании момента сближения фаз и включении возбужденной синхронной машины в сеть в момент сближения фаз, отличающийся тем, что момент включения генератора в сеть определяется в процессе его разгона и происходит при подходе к номинальной частоте вращения тогда, когда минимум напряжения биения становится меньше или равным 10% от номинального напряжения генератора.

Читать еще:  Синхронизация сообщений с самсунгом

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для синхронизации синхронных генераторов с сетью.

В современных энергосистемах на общую сеть работает целый ряд электростанций, и поэтому параллельно на общую сеть работает большое число синхронных генераторов. Благодаря этому достигается большая надежность энергоснабжения потребителей, снижение мощности аварийного и ремонтного резерва, возможность маневрирования энергоресурсами сезонного характера и другие выгоды.

При включении генераторов на параллельную работу с другими генераторами необходимо избегать чрезмерно большого толчка тока и возникновения ударных электромагнитных моментов и сил, способных вызвать повреждение генератора и другого оборудования, а также нарушить работу электрической сети или энергосистемы. Поэтому необходимо отрегулировать надлежащим образом режим работы генератора перед его включением на параллельную работу и в надлежащий момент времени включить генератор в сеть. Совокупность этих операций называется синхронизацией генератора.

В настоящее время широко известны два способа автоматической синхронизации синхронных генераторов с сетью: способ точной синхронизации и самосинхронизации. В первом случае синхронный генератор нормально возбужден. Во втором случае он включается невозбужденными, а затем за счет подаваемого нормального возбуждения втягивается в синхронизм с электрической системой нарастающим с ростом тока возбуждения синхронным моментом (самосинхронизация) [Алексеев О.П., Казанский В.Е., Козис В.Л. Автоматика электроэнергетических систем. М.: Энергоиздат, 1981, с.52-53].

Недостатками способа точной синхронизации являются сложность схемы и аппаратуры, сравнительно большое время включения генератора в сеть, невозможность использования в системах, не имеющих быстродействующего и точного регулирования частоты вращения первичного двигателя.

Недостатком способа самосинхронизации является большой ударный ток включения.

Наиболее близок к изобретению способ синхронизации возбужденной синхронной машины, состоящий в регулировании частоты вращения до получения допустимого скольжения, ожидании момента совпадения фаз и включении машины в сеть в момент совпадения фаз. При этом введены операции, обеспечивающие оптимизацию переходного процесса при установлении заданного скольжения [А.с. СССР 1043786 А, Н02J 3/40, 1983]. Этот способ принят за прототип.

Недостаток прототипа состоит в большой длительности синхронизации, поскольку эта длительность складывается из двух последовательных во времени процессов: сначала происходит точная подгонка частоты машины к частоте сети (допустимая разность частот равна 0,05-0,2 Гц, т.е. частота должна поддерживаться с точностью 0,1-0,4%) и затем ожидание совпадения фаз на этой частоте. Также недостатком является невозможность использования этого способа в системах, не имеющих быстродействующего и точного регулирования частоты вращения первичного двигателя.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение быстродействующего включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью с малыми ударными токами без регулирования мощности (скорости) первичного двигателя в процессе разгона.

Техническим результатом является повышение быстродействия включения синхронного генератора в сеть с малым ударным током.

Указанный технический результат достигается за счет того, что момент включения генератора в сеть определяется в процессе его разгона под действием приводного двигателя. Возбуждение генератора выставляется таким образом, чтобы при синхронной скорости вращения напряжение генератора равнялось напряжению сети. По мере разгона генератора напряжение на якорной обмотке генератора увеличивается пропорционально скорости вращения, и непрерывно сравнивается с напряжением сети. Поскольку частоты и амплитуды напряжений генератора и сети не одинаковы, то разность мгновенных значений напряжений генератора и сети (напряжение биения) изменяется от максимального до минимального значений. Затем при подходе к номинальной скорости вращения в момент когда, минимум напряжения биения становится меньше или равным 10% номинального напряжения генератора, что свидетельствует о сближении фаз напряжений генератора и сети, генератор включается в сеть.

Данный способ может быть осуществлен с помощью устройства автоматической синхронизации, содержащего блок преобразования напряжения сети и генератора 1 (БП 1), блок сравнения разности напряжений синхронного генератора и сети с заданной величиной 2 (БС 2) и логический блок 3 (ЛБ 3). Блок преобразования служит для получения разности напряжения генератора (u ген ) и сети (u сети ) (напряжения биения u) . Блок сравнения сравнивает напряжение биения ( u) с заданной величиной (u зад ) и формирует сигнал, при получении которого логический блок формирует сигнал на включение генератора на параллельную работу с сетью. Функциональная схема устройства автоматической синхронизации представлена на фиг.1.

Описываемый способ позволяет уменьшить время синхронизации синхронного генератора с электрической сетью, а также уменьшить ударные токи и моменты в системах, не имеющих быстродействующего и точного регулирования частоты вращения первичного двигателя.

1. Алексеев О.П., Казанский В.Е., Козис В.Л. Автоматика электроэнергетических систем. М.: Энергоиздат, 1981, с.52-53.

Лабораторная работа №20

Приобретение навыков по включению синхронного гене­ратора на параллельную работу с сетью методом точной синхронизации.

План выполнения работы

1. Ознакомиться со схемой и условиями включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью, машинами, измери­тельными приборами, колонкой синхронизации, вспомогательной аппа­ратурой.

2. Собрать схему для включения синхронного генератора на параллельную работу с сетью по методу точной синхронизации (рис. 22.1).

3. Синхронизировать и включить генератор на параллель­ную работу с сетью.

Рис. 22.1. Схема экспериментальной установки.

Методические указания

На современных электрических станциях, как правило, устанавливается несколько генераторов, работающих параллельно с сетью.

Для включения синхронных генераторов на параллельную работу с сетью необходимо выполнить ряд технических мероприятий, которые позволяли бы производить включение наилучшим образом (отсут­ствие толчков тока и толчков ротора).

Включение генераторов может осуществляться методами:

1. Точной синхронизации;

2. Грубой синхронизации (самосинхронизации).

В случае точной синхронизации необходимо добиться выполнения следующих условий:

Читать еще:  Как регулировка пластиковых окон самостоятельно по инструкции

1. ЭДС включаемого генератора должна быть равна напряжению работающих генераторов (напряжению на шинах).

2. Частота включаемого генератора должна быть равна частоте работающих генераторов (частоте сети).

3. Порядок следования фаз у включаемого и работающих генера­торов должен быть одинаков. Порядок следования фаз проверяется после ремонтов генераторов и цепей, связанных с выдачей электри­ческой энергии в систему.

4. Включение на параллельную работу синхронного генератора должно производиться только в момент, когда ЭДС биения равна ну­лю.

Соблюдение первого условия контролируется с помощью 2-х вольтметров. Один вольтметр показывает ЭДС на зажимах включаемо­го генератора, другой – напряжение на шинах.

Второе условие проверяется с помощью двух частотомеров, по­казывающих частоты включаемого и работающих генераторов.

Третье условие контролируется с помощью фазоуказателя. Для контроля выполнения четвертого условия применяют приборы, назы­ваемые синхроноскопами.

Рис. 22.2. Рис. 22.3.

Синхроноскопы бывают стрелочные и ламповые. Ламповые синхро­носкопы используют в учебных лабораториях и могут применяться для включения на параллельную работу генераторов малой мощности. Лам­повые синхроноскопы могут быть выполнены по двум схемам включе­ния:

а) схема на погасание ламп (рис. 22.2);

б) схема на вращение света (рис. 22.3).

Включение генератора методом точной синхронизации произво­дится в следующей последовательности:

1. Включаемый синхронный генератор разворачивается примерно до номинальной частоты вращения. С помощью регулятора в цепи воз­буждения генератора устанавливается на его зажимах напряжение, равное напряжению на шинах.

2. Изменением частоты вращения генератора добиваются пример­ного равенства частот включаемого генератора и сети.

3. По направлению вращения стрелки синхроноскопа можно опре­делить, с какой частотой (большей или меньшей) по отношению к синхронной вращается ротор включаемого генератора, а по скорости вращения стрелки – разность скоростей.

Если синхроноскоп ламповый, то о разности частот генератора и сети можно судить по частоте погасания ламп.

4. Частота вращения стрелки синхроноскопа пропорциональна разности частот генератора и сети, а ее направление вращения за­висит от знака этой разности. По показанию синхроноскопа добива­ются возможно меньшей разности частот генератора и сети.

5. В момент, когда стрелка синхроноскопа не доходит до вер­тикальной черты на угол, соответствующий времени включения выклю­чателя магнитного пускателя, автомата), включают обмотку статора генератора на параллельную работу.

Способ включения генератора по методу точной синхронизации относительно сложен, требует большой точности и, главное, затрат времени, что особенно важно при ликвидации аварий. Невыполнение всех условий может привести к аварии. Поэтому в последнее время в энергетических системах широко применяется включение генерато­ров на параллельную работу по методу самосинхронизации (грубой синхронизации).

При включении по этому методу генератор разворачивается до частоты вращения n = (0,98…1,02)nн и включается в сеть. Генератор при этом не возбужден, а его обмотка возбуждения замк­нута на некоторое добавочное сопротивление.

После включения обмотки статора в сеть добавочное сопротив­ление отключается и в цепь ротора подается ток возбуждения. Генератор через несколько периодов втягивается в синхронизм.

Включением по методу грубой синхронизации сокращаются затра­ты времени. Кроме этого, уменьшается вероятность допустить ошибку в процессе включения.

Недостатком данного метода включения генераторов на параллельную работу является возникновение бросков тока в генераторе и сети при включении. Это может быть препятствием к применению данного метода в сетях малой мощности. Этот ток имеет индуктивный характер и практически не вызывает толчков ротора, но может вызвать понижение напряжения в сети.

Содержание отчета

1. Паспортные данные генератора.

2. Тип измерительных приборов и аппаратов.

3. Схема включения синхронного генератора по методу точной синхронизации.

4. Последовательность включения генераторов на парал­лельную работу различными методами.

Контрольные вопросы

1. Какие методы имеются для включения синхронных гене­раторов на параллельную работу с сетью?

2. К чему приведет несоблюдение отдельных условий вклю­чения генераторов на параллельную работу с сетью по методу точной синхронизации?

3. Что произойдет, если при включении генератора на па­раллельную работу с сетью по методу самосинхронизации обмотку воз­буждения генератора оставить подключенной к возбудителю?

4. Почему обмотку возбуждения генератора при включении на параллельную работу по методу самосинхронизации не следует за­мыкать накоротко?

Включение синхронных генераторов на параллельную работу.

Включение генераторов в сеть необходимо производить определенными способами. В противном случае при включении генератора могут развиваться большие электродинамические усилия, которые могут привести к механическим повреждениям генератора. Чтобы этого не происходило, включение не должно сопровождаться появлением больших уравнительных токов в цепи генератора (по крайней мере, эти токи не должны превышать токи трехфазного кз на выводах генератора).

Включение синхронных генераторов в сеть на параллельную работу производят либо способом точной синхронизации, либо способом самосинхронизации (иногда называемый способом грубой синхронизации).

Способ точной синхронизации. Этот способ состоит в том, что генератор сначала разворачивают турбиной до частоты вращения, близкой к синхронной, а затем возбуждают и при определенных условиях включают в сеть. Условиями, необходимыми для включения, генератора являются:

1) равенство напряжений включаемого генератора и сети UG=Uc;

3) равенство частот включаемого генератора и сети fG=fc. (ωG= ωc)

При соблюдении всех вышеуказанных условий разность напряжений генератора и сети равна нулю, поэтому уравнительного тока между включаемым и другими генераторами сети не возникает.

Первое условие обеспечивается путем регулирования тока возбуждения генератора, а для выполнения второго и третьего условий необходимо изменение вращающего момента на его валу, что достигается изменением количества энергоносителя (пара или воды), пропускаемого через турбину.

Выполнение условий точной синхронизации может быть осуществлено вручную или автоматически. При ручной синхронизации напряжения и частоты контролируют по установленным на щите управления двум вольтметрам и двум частотомерам, а сдвиг по фазе напряжений — по синхроноскопу. Последний позволяет не только уловить момент совпадения фаз напряжений, но также определить, вращается ли включаемый генератор быстрее или медленнее, чем работающие. Указанные приборы объединяют в так называемую «колонку синхронизации». Вольтметр и частотомер, относящиеся к синхронизируемому генератору, подключают к его трансформатору напряжения, а вольтметр и частотомер, относящиеся к работающим генераторам (или сети), обычно подключают к трансформатору напряжения сборных шин станции. Синхроноскоп подключают одновременно к обоим трансформаторам напряжения.

Читать еще:  Как сделать регулировку громкости с пульта

Так как точная подгонка величин при точной синхронизации затруднительна, то допустимо иметь некоторое их отклонение: Δφ<15 0 , ΔU<20%(обычно 5%), Δf<0,1%(0,05Гц). При этом предпочтительней иметь частоту fG>fc. Из трех возможных отклонений наиболее существенна угловая ошибка Δφ, так как именно фазовый сдвиг вызывает наибольшие толчки тока и электромагнитного момента на валу генератора.

Точной ручной синхронизации свойственны следующие недостатки:

1) сложность процесса включения из-за необходимости подгонки напряжения по модулю и фазе, а также частоты гене­ратора;

2) большая длительность включения — от нескольких минут в нормальном режиме до нескольких десятков минут при авариях в системе, сопровождающихся изменением частоты и напряжения, когда особенно важно обеспечить быстрое включение генератора в сеть;

3) возможность механических повреждений генератора и первичного двигателя при включении агрегата с большим углом опережения.

Способ самосинхронизации. Он исключает необходимость точной подгонки частоты и фазы напряжения включаемого генератора. Последний разворачивают до частоты вращения, незначительно отличающейся от синхронной (с точностью до нескольких процентов), и невозбужденным включают в сеть. При этом обмотку возбуждения замыкают на разрядный резистор, либо на якорь возбудителя, чтобы избежать появления в обмотке возбуждения напряжений, опасных для ее изоляции.

Магнитный поток, создаваемый током статора, наводит в роторе ток, вследствие чего в машине возникает соответствующий магнитный поток ротора. Взаимодействие указанных магнитных потоков приводит к созданию асинхронного электромагнитного вращающего момента.

В момент включения невозбужденной синхронной машины в сеть имеет место бросок тока статора и снижение напряжения в сети. Однако ток и соответствующая электродинамическая сила (она пропорциональна квадрату тока) меньше, чем при КЗ на выводах генератора. Поэтому даже ошибочное включение машины в сеть с большим скольжением, когда продолжительность действия повышенных токов достаточно велика, не представляет опасности.

Учитывая быстрое затухание свободной сверхпереходной составляющей тока статора, можно при оценке допустимости самосинхронизации начальное значение периодической составляющей тока Iп0 и напряжение U на выводах генератора определять по переходному сопротивлению:

где Uc напряжение сети; x’d — переходное сопротивление генератора; хс — эквивалентное сопротивление системы.

Электродинамические силы, воздействующие при самосинхронизации на обмотку статора неявнополюсных машин, больше, чем явнополюсных, так как неявнополюсные машины имеют относительно большие полюсные деления, и меньшие индуктивные сопротивления (определяющие начальное значение тока включения), чем явнополюсные машины.

После включения генератора в сеть подается импульс на включение АГП и машина возбуждается.

При этом наибольшую опасность для машины представляет знакопеременный вращающий момент, возникающий в первые периоды времени после включения возбужденной машины в сеть. Наибольшее значение этого момента равно:

т. е. оно тем меньше, чем больше противление сети Хс и чем меньше разница между Х ” и Х ” . Поэтому тургенераторы с массивным ротором и явнополюсные машины с демпферными обмотками по обеим осям на роторе подвергаются меньшему воздействию знакопеременных моментов вращения, чем явнополюсные машины без демпферных обмоток. В общем случае Хс≠0, поэтому в момент включения невозбужденной синхронной машины в сеть она подвергается меньшему воздействию вращающих моментов, чем при трехфазном КЗ, в то время как в случае ошибочного включения возбужденной машины в сеть вращающие моменты могут в несколько раз превышать моменты при трехфазном КЗ. При приближении к синхронной частоте вращения этот момент становится равным нулю.

Далее за счет синхронного момента, обусловленного возбуждением,

где δ — угол между векторами Eq и Uс, машина окончательно втягивается в синхронизм.

Наибольший асинхронный момент воздействует на турбогенераторы, имеющие массивный ротор, а наименьший — на гидрогенераторы без демпферных обмоток. Турбогенераторы даже при включении с большими скольжениями (15 — 20%) входят в синхронизм за 2 — 3 с.

Преимуществами метода самосинхронизации являются:

значительное упрощение операции включения, которое позволяет применить несложную систему автоматизации процесса;

быстрое включение машины в сеть, что особенно важно при аварии в системе;

возможность включения машин во время глубоких снижений напряжения и частоты сети, имеющих место при авариях в системе; отсутствие опасности повреждения машины.

Понижение напряжения, возникающее при включении невозбужденной машины в сеть, может быть значительным, если мощность включаемой машины соизмерима с мощностью системы или превосходит ее. Тем не менее, этот факт не может служить препятствием для включения машин методом само синхронизации, так как напряжение быстро восстанавливается (примерно через 1—2 с).

В настоящее время в аварийных случаях методом самосинхронизации допускается включать все машины независимо от кратности тока включения и способа их охлаждения.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector