Контент-платформа Pandia:     2 872 000 материалов , 128 197 пользователей.     Регистрация


Синхронизация генераторов (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6
 просмотров

§ 12.7. СИНХРОНИЗАЦИЯ ГЕНЕРАТОРОВ

Способы синхронизации. Под синхронизацией понимают процесс включения синхронной машины на параллельную работу с другой синхронной машиной или с энергосистемой. Процесс включения может быть полностью автоматизирован. Все операции при этом выполняются без вмешательства персонала.

Автоматическая синхронизация применяется прежде всего на гидроэлектростанциях. Если при синхронизации часть операций по включению генератора выполняется человеком, то такая синхронизация называется полуавтоматической. В ряде случаев допускается осуществлять синхронизацию вручную без использования устройств автоматики.

Существует два способа включения синхронных генераторов на параллельную работу: самосинхронизация и точная синхронизация. При этом, несмотря на различие условий, в которых находится генератор, и тот и другой способы должны обеспечить включение генератора при допустимых значениях уравнительного тока и мощности и вхождение включенного генератора в синхронизм.

Самосинхронизация. Сущность ее заключается в том, что во время включения генератора при скорости, близкой к синхронной, автомат гашения поля (АГП) остается отключенным и обмотка ротора генератора оказывается замкнутой на разрядный резистор и отсоединенной от возбудителя. Таким образом, генератор включается в сеть невозбужденным (Еq=0). После включения выключателя генератора подается сигнал на включение АГП, который подключает обмотку ротора к возбудителю. Генератор возбуждается и втягивается в синхронизм. Для энергосистемы такое включение эквивалентно трехфазному короткому замыканию за сопротивлением генератора, поэтому действующее значение периодической составляющей переходного уравнительного тока

I′ур=Uс/(Х′d+Xс) (12.7)

где Xc и Uc—приведенные к генераторному напряжению соответственно сопротивление и напряжение системы.

Наиболее тяжелым случаем является включение генератора на шины неограниченной мощности (Xс=0). При этом ток I'ур может достигать значений тока трехфазного короткого замыкания возбужденного генератора при повреждении на его выводах (I′к=Eq/Xq). Во всех других случаях I'ур<I′к, поэтому при самосинхронизации генератор находится в более легких условиях, чем при коротких замыканиях. При самосинхронизации понижается напряжение в системе. Минимальное напряжение получается на выводах генератора Uг=UcXd/(Х′d+Xс). Однако работа потребителей при этом, как правило, не нарушается (напряжение восстанавливается через 2—Зс). При самосинхронизации на ротор действует ряд вращающих моментов. Процесс вхождения в синхронизм зависит от их соотношения [98].

Самосинхронизацию рекомендуется применять как основной способ включения в тех случаях, когда уравнительный ток I'УР<3,5Iг. ном. При этом на гидрогенераторах предусматривается автоматическая, а на турбогенераторах—полуавтоматическая самосинхронизация. Нужно отметить, что в ряде случаев при допустимой кратности уравнительного тока применяют способ автоматической или полуавтоматической точной синхронизации. Это относится, например, к генераторам с непосредственным охлаждением обмоток. В аварийных ситуациях самосинхронизацию допускается применять независимо от кратности уравнительного тока и способа охлаждения генератора. В схеме самосинхронизации применяют реле разности частот ИРЧ-01А. Действие реле основано на индукционном принципе. Оно выполнено на четырехполюсной магнитной системе.

На рис. 12.11 дана упрощенная схема полуавтоматической самосинхронизации с реле разности частот KF типа ИРЧ-0,1А.

Процесс самосинхронизации начинается с включения ключа синхронизации SA. При этом контактами SA.1—SA.3 на схему подается оперативный ток и обмотка напряжения KF.1 реле KF контактом SA.4 подключается к трансформатору напряжения ТV1 шин электростанции (рис, 12,11,0), Обмотка KF.2 (рис.12.11,б) контактом SA.5 подключается к трансформатору напряжения TV2 генератора спустя время tС. Р=1...2 с (реле времени КТ), если выключатель и АГП генератора находятся в отключенном состоянии (вспомогательные контакты Q.2 и ASV замкнуты) и на выводах генератора отсутствует напряжение (контакт KV минимального реле напряжения KV замкнут). К обмотке подводится небольшое остаточное напряжение генератора, составляющее около Uг. ост=0,2 В, так как генератор включается в сеть невозбужденным.

Магнитные потоки, создаваемые токами в обмотках реле, периодически смещаются по фазе на угол 0≤δ≤2π со скоростью, пропорциональной разности частот синхронизируемых напряжений При этом подвижная система реле совершает колебательные движения.

Чем меньше разность частот, тем больше амплитуда колебаний При допустимой по условиям самосинхронизации разности частот реле кратковременно замыкает контакты KF в цепи обмотки промежуточного реле KL1 (рис. 12.11, в). Оно срабатывает и контактом KL1.1 самоудерживается, а контактом KL1.4 подает воздействие на включение выключателя (рис 12.11, г) После этого в связи с замыканием вспомогательного контакта выключателя Q1 включается АГП Реле KL2, управляемое размыкающим контактом KL1.2 реле KL1, обеспечивает однократность действия. Реле имеет некоторое замедление при возврате, что необходимо для надежного включения выключателя и АГП.

После завершения процесса самосинхронизации обмотка KF.2 реле разности частот отключается от трансформатора напряжения TV2 размыкающими контактами KV, KL1.5 и вспомогательными контактами ASV и Q.2 (рис. 1211,6) Это необходимо для того, чтобы исключить повреждение обмотки, не рассчитанной на номинальное вторичное напряжение трансформатора TV2. Для возврата реле KL1 и других реле ключ SA переводится в отключенное положение.

Точная синхронизация. При точной синхронизации генератор включается в сеть возбужденным, поэтому уравнительный ток в момент включения определяется при прочих равных условиях значением напряжения биения Us, которое, как указывалось, равно геометрической разности ЭДС (напряжения) синхронизируемого генератора Ur и системы Uc.

На рис. 12.12, а дана векторная диаграмма для случая Ur=Uc=U, из которой следует, что Us=2Usinδ/2. При этом уравнительный ток Iyp=[2U/(Xr+Xc)]sinδ/2. Максимальное значение он приобретает в момент включения генератора (Uг=Eq" и Хг=Xd") на шины системы неограниченной мощности (Хс=0) при угле δ=π. В этом случае уравнительный ток IУР" превышает в два раза сверхпереходный ток трехфазного короткого замыкания генератора Iк".

Очевидно, что устройство точной синхронизации должно обеспечивать включение при уравнительном токе Iур=0. Для выполнения этого условия необходимо обеспечить: равенство напряжений включаемого генератора Ur и системы UС; совпадение по фазе указанных напряжений (δ=0); равенство угловых скоростей включаемого генератора ωг и системы ωс. Если бы выключатель включался мгновенно (tв. в=0), то в процессе точной синхронизации достаточно (для обеспечения Iур=0) было бы выполнить два первых требования и сигнал на включение при Us=0. В действительности tв. в≠0, поэтому выключатель необходимо включать с некоторым опережением. Сигнал на включение можно подавать либо с постоянным углом опережения δoп, либо с постоянным временем опережения ton, равным времени включения выключателя tв. в. В соответствии с этим различают синхронизаторы с постоянным углом опережения и синхронизаторы с постоянным временем опережения.

На рис. 12.12, б показан характер изменения Us=ƒ(t) для двух значений угловой скорости скольжения ωs=ωг-ωс. Так как угол δ=ωst, то при δ=δоп каждому значению ωs соответствует определенное время, в частности tоп1 и tоп2. В общем случае tоп отличается от tв. в, поэтому действие синхронизатора с постоянным углом опережения может сопровождаться значительным уравнительным током из-за включения выключателя не в момент оптимума (Us=0), что является принципиальным недостатком синхронизатора с постоянным углом опережения. В настоящее время такие синхронизаторы уже не применяются.

Синхронизатор с постоянным временем опережения не имеет указанного недостатка. Если принять ton=tв. в, то выключатель должен при любых значениях ωs включиться в момент оптимума. Однако в действительности происходят отклонения из-за разброса времени tв. в и погрешности синхронизатора. При неравенстве абсолютных значений синхронизируемых напряжений форма огибающей напряжения биения искажается. Во всех случаях предполагается, что значение угловой скорости скольжения ωs в течение времени опережения tоп остается постоянным. В действительности имеет место некоторое угловое ускорение. В синхронизаторах, использующих напряжение биения в качестве воздействующей величины, например в синхронизаторе АСТ-4, эти обстоятельства не учитываются, что также вызывает погрешности в их работе. Таким образом, недостатки этих синхронизаторов обусловлены тем, что измерение угла δ между векторами синхронизируемых напряжений и угловой скорости скольжения ws производится косвенным способом, через напряжение биения. В связи с этим в современных синхронизаторах с постоянным временем опережения напряжение биения не используется. Такими устройствами являются синхронизаторы СА-1 и УТСЗ.

Синхронизатор СА-1 выпускается на основе разработок Московского энергетического института [77, 99, 100]. Принцип действия синхронизатора заключается в непосредственном измерении угла δ после предварительного преобразования его в напряжение постоянного тока (рис. 12.13, а). Причем угол опережения tоп, выбирается с учетом скорости изменения угла δ и его ускорения

т. е

В зависимости от знака скольжения синхронизатор разрешает включение при выполнении условий δ+δoп=2π или δ+δon=0. Так как зависимость между δ и имеет линейный характер, то условие срабатывания синхронизатора представим в виде

, (12.8)

где U2π—значение при угле 2π (0).

Упрощенная функциональная схема синхронизатора показана на рис. 12.13, б.

Измерительный преобразователь 1 осуществляет линейное преобразование угла δ в напряжение постоянного тока . Дифференцирующие усилители 2 и 3 дважды дифференцируют напряжение , а сумматор 4 реализует левую часть выражения (12.8). Полученное напряжение поступает на вход компаратора 5, который сравнивает его с напряжением U2π и через логическую часть устройства 10 разрешает включение, если выполняется условие (12.8). Дифференцирующие усилители 2 и 3, сумматор 4 и компаратор 5 составляют блок времени опережения Синхронизатор позволяет устанавливать tоп= 0,1...1,0 с. Синхронизатор содержит устройство запрета по максимально допустимому углу опережения, состоящее из сумматора 6 и компаратора 7. При определении значения максимально допустимого угла опережения δon max, соответствующего максимально допустимой скорости скольжения ωs maxon maxs maxtоп), неободимо учитытывать действительное ускорение в момент замыкания контактов выключателя. Угол δon max устанавливается на сумматоре 6 в виде расчетного напряжения Uδ on max , а поправка на ускорение вводится автоматически в сумматор в виде напряжения с выхода дифференцирующего усилиПолученное напряжение U сравнивается компаратором 7 с напряжением . Включение запрещается при U>.

Синхронизатор разрешает включение при максимально допустимых углах опережения, не превышающих 120°. Включение также запрещается, если разность абсолютных значений синхронизируемых напряжений превышает допустимое значение ΔU. Для этой цели в устройстве предусмотрен блок запрета 8. Предельная допустимая разность амплитуд синхронизируемых напряжений равна 15 В (номинальные напряжений равны 100 В). Узел блокировки 9 предотвращает неправильные срабатывания синхронизатора при переходных процессах в его элементах, возникающих в момент подачи или снятия синхронизируемых напряжений. Синхронизатор содержит уравнитель частот 11, воздействующий на систему регулирования частоты вращения генератора. Он разрешает включение, если частота сети ƒc и частота генератора ƒг отличаются не более чем на 1 Гц. При угловой скорости скольжения, близкой к нулю, синхронизатор может отказать в действии. Для исключения этого уравнитель частот выполнен так, что он подгоняет ωs, не к нулю, а к некоторому минимальному значению.

Синхронизатор СА-1 не содержит устройства, уравнивающего синхронизируемые напряжения. Эта операция выполняется вручную в процессе синхронизации.

Синхронизатор УТСЗ, разработанный в ВНИИ «Электропривод» [101], является устройством точной синхронизации, обеспечивающим автоматизацию всего процесса включения синхронного генератора. Основными элементами синхронизатора являются (рис. 12.14): узел подгонки напряжения (УПН); узел подгонки частоты (УПЧ);

узел опережения (УО); узел включения (УВ) и узел блокировки (УБ). Рассмотрим функциональные схемы и работу этих узлов.

Узел опережения (УО) формирует сигнал на включение выключателя синхронизируемого генератора с заданным временем опережения ton без использования напряжения биения. Эго устройство, как и синхронизатор СА-1, осуществляет непосредственное измерение угла δ. Упрощенная функциональная схема УО и графики его работы показаны на рис. 12.15, а.

Напряжения сети Uс и генератора Ur поступают на входы инвертирующих операционных усилителей 1 и 1' и преобразуются ими в напряжения U и U1r, которые, в свою очередь, с помощью операционных усилителей 2 и 2' преобразуются в прямоугольные напряжения U2c и U2r, следующие с частотой сети ƒc и частотой генератора ƒr. Элементы 3 и 3', содержащие дифференцирующие конденсаторы и инверторы (логические элементы НЕ), формируют из напряжений U2c и U узкие импульсы с частотой сети ƒс и с частотой генератора ƒг. Напряжение U2c поступает также на вход инвертирующего операционного усилиНа выходе усилителя формируется пилообразное напряжение Uз. Это напряжение подается на вход элемента 5 (фазового детектора), который управляется импульсами ƒг При поступлении очередного импульса на выходе элемента 5 появляется постоянное напряжение Uδ, значение которого пропорционально углу δ между синхронизируемыми напряжениями Uc и Uг. Таким образом осуществляется преобразование угла δ в постоянное напряжение .

На рис. 12.15,б рассмотрен случай, когда частота генератора выше частоты сети, поэтому фаза импульсов ƒг равномерно смещается во времени относительно фазы импульсов ƒс и пилообразного напряжения Uз. В результате напряжение Uδ приобретает ступенчатую форму. Оно максимально при δ—π и равно нулю при δ=0. Это напряжение поступает на вход дифференцирующего усилителя 6 и неинвертирующего усилиНапряжение dUδ/dt на выходе усилителя 6 пропорционально угловой скорости скольжения. Усилитель 7 имеет в цепи обратной связи три резисторных делителя, с помощью которых можно изменять значения напряжения U'δ на его выходе. Сигналы с выхода усилителей 6 и 7, пропорциональные угловой скорости скольжения и углу δ, поступают на вход компаратора 10, на выходе которого формируется сигнал U4. Его передний фронт возникает при условии U'δ=dUδ/dt, а задний фронт совпадает с моментом времени, когда δ=0, поэтому продолжительность сигнала U4 равна времени опережения toп. Таким образом, в отличие от синхронизатора СА-1 здесь при определении tоп угловое ускорение (d2/dt2) не учитывается, что делает замер менее точным.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6



Мы в соцсетях:


Подпишитесь на рассылку:
Посмотрите по Вашей теме:

Синхронизация

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства