Παράλληλη λειτουργία γεννητριών
Στα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας εγκαθίστανται πάντα πολλές στροβιλοκινητήρες ή υδραυλικές μονάδες, οι οποίες συνεργάζονται παράλληλα στους κοινούς ζυγούς της γεννήτριας ή του υπερχείλισης.
Ως αποτέλεσμα, η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας παράγεται από πολλές γεννήτριες που λειτουργούν παράλληλα, και αυτή η συνεργασία έχει πολλά πολύτιμα πλεονεκτήματα.
Παράλληλη λειτουργία γεννητριών:
1. Αυξάνει την ευελιξία στη λειτουργία του εξοπλισμού των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και των υποσταθμών, διευκολύνει την προληπτική συντήρηση των γεννητριών, του κύριου εξοπλισμού και των αντίστοιχων συσκευών διανομής με ελάχιστο το απαραίτητο εφεδρικό.
2. Αυξάνει την απόδοση της λειτουργίας του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, καθώς επιτρέπει την αποτελεσματικότερη κατανομή του ημερήσιου προγράμματος φορτίου μεταξύ των μονάδων, επιτυγχάνοντας έτσι την καλύτερη χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας και αυξάνοντας την απόδοση. στους υδροηλεκτρικούς σταθμούς, καθιστά δυνατή τη μέγιστη χρήση της ισχύος της ροής του νερού κατά τη διάρκεια της περιόδου πλημμύρας και κατά τη διάρκεια των περιόδων χαμηλού νερού το καλοκαίρι και το χειμώνα.
3.αυξάνει την αξιοπιστία και την αδιάλειπτη λειτουργία των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και την παροχή ρεύματος στους καταναλωτές.
Ρύζι. 1. Σχηματικό διάγραμμα παράλληλης λειτουργίας γεννητριών
Για να αυξηθεί η παραγωγή και να βελτιωθεί η διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, πολλοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συνδυάζονται για να λειτουργούν παράλληλα για να σχηματίσουν ισχυρά συστήματα ισχύος.
Σε κανονική λειτουργία, οι γεννήτριες συνδέονται με κοινούς διαύλους (γεννήτρια ή υπέρταση) και περιστρέφονται συγχρόνως. Οι ρότορες τους περιστρέφονται με την ίδια γωνιακή ηλεκτρική ταχύτητα
Σε παράλληλη λειτουργία, οι στιγμιαίες τάσεις στους ακροδέκτες των δύο γεννητριών πρέπει να είναι ίσες σε μέγεθος και αντίθετες σε πρόσημο.
Για να συνδέσετε τη γεννήτρια για παράλληλη λειτουργία με άλλη γεννήτρια (ή με το δίκτυο), είναι απαραίτητο να συγχρονιστεί, δηλαδή να ρυθμιστεί η ταχύτητα περιστροφής και διέγερσης της συνδεδεμένης γεννήτριας σύμφωνα με τη λειτουργική.
Οι γεννήτριες που λειτουργούν και συνδέονται παράλληλα πρέπει να είναι σε φάση, δηλαδή να έχουν την ίδια σειρά περιστροφής φάσης.
Όπως φαίνεται από το σχ. 1, σε παράλληλη λειτουργία, οι γεννήτριες συνδέονται μεταξύ τους σε σχέση μεταξύ τους, δηλαδή οι τάσεις τους U1 και U2 στον διακόπτη θα είναι ακριβώς αντίθετες. Όσον αφορά το φορτίο, οι γεννήτριες λειτουργούν σύμφωνα, δηλαδή οι τάσεις τους U1 και U2 ταιριάζουν. Αυτές οι συνθήκες παράλληλης λειτουργίας των γεννητριών αποτυπώνονται στα διαγράμματα του σχ. 2.
Ρύζι. 2. Προϋποθέσεις ενεργοποίησης γεννητριών για παράλληλη λειτουργία. Οι τάσεις της γεννήτριας είναι ίσες σε μέγεθος και αντίθετες σε φάση.
Υπάρχουν δύο μέθοδοι συγχρονισμού γεννητριών: λεπτός συγχρονισμός και χονδροειδής συγχρονισμός ή αυτοσυγχρονισμός.
Προϋποθέσεις για τον ακριβή συγχρονισμό των γεννητριών.
Με ακριβή συγχρονισμό, η διεγερμένη γεννήτρια συνδέεται με το δίκτυο (διαύλους) μέσω του διακόπτη Β (Εικ. 1) με την επίτευξη των συνθηκών συγχρονισμού — ισότητα των στιγμιαίων τιμών των τάσεων τους U1 = U2
Όταν οι γεννήτριες λειτουργούν χωριστά, οι στιγμιαίες τάσεις φάσης τους θα είναι ίσες, αντίστοιχα:
Αυτό συνεπάγεται τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την παράλληλη σύνδεση των γεννητριών. Για γεννήτριες σε λειτουργία και λειτουργία, απαιτείται:
1. ισότητα των τιμών πραγματικής τάσης U1 = U2
2. ισότητα γωνιακών συχνοτήτων ω1 = ω2 ή f1 = f2
3. αντιστοίχιση τάσεων στη φάση ψ1 = ψ2 ή Θ = ψ1 -ψ2 = 0.
Η ακριβής εκπλήρωση αυτών των απαιτήσεων δημιουργεί ιδανικές συνθήκες, οι οποίες χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι τη στιγμή της ενεργοποίησης της γεννήτριας, το ρεύμα εξισορρόπησης του στάτη θα είναι μηδέν. Θα πρέπει ωστόσο να σημειωθεί ότι η εκπλήρωση των προϋποθέσεων για ακριβή συγχρονισμό απαιτεί προσεκτική προσαρμογή των συγκριτικών τιμών της τάσης, της συχνότητας και των γωνιών φάσης της τάσης των γεννητριών.
Από αυτή την άποψη, είναι πρακτικά αδύνατο να εκπληρωθούν πλήρως οι ιδανικές συνθήκες για συγχρονισμό. εκτελούνται κατά προσέγγιση, με κάποιες μικρές αποκλίσεις. Εάν δεν πληρούται μία από τις παραπάνω προϋποθέσεις, όταν το U2, η διαφορά τάσης θα ενεργήσει στους ακροδέκτες του ανοικτού διακόπτη επικοινωνίας Β:
Ρύζι. 3. Διανυσματικά διαγράμματα για περιπτώσεις απόκλισης από τις συνθήκες ακριβούς συγχρονισμού: α — Οι τάσεις λειτουργίας των γεννητριών δεν είναι ίσες. β — οι γωνιακές συχνότητες δεν είναι ίσες.
Όταν ο διακόπτης είναι ενεργοποιημένος, υπό την επίδραση αυτής της διαφοράς δυναμικού στο κύκλωμα θα ρέει ένα ρεύμα εξισορρόπησης, η περιοδική συνιστώσα του οποίου την αρχική στιγμή θα είναι
Εξετάστε δύο περιπτώσεις απόκλισης από τις ακριβείς συνθήκες συγχρονισμού που φαίνονται στο διάγραμμα (Εικ. 3):
1. οι τάσεις λειτουργίας των γεννητριών U1 και U2 δεν είναι ίσες, πληρούνται οι άλλες προϋποθέσεις.
2. οι γεννήτριες έχουν την ίδια τάση αλλά περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες, δηλαδή οι γωνιακές τους συχνότητες ω1 και ω2 δεν είναι ίσες και υπάρχει ασυμφωνία φάσης μεταξύ των τάσεων.
Όπως φαίνεται από το διάγραμμα στο σχ. 3, α, η ανισότητα των ενεργών τιμών των τάσεων U1 και U2 προκαλεί την εμφάνιση ενός ρεύματος εξισορρόπησης I "ur, το οποίο θα είναι σχεδόν καθαρά επαγωγικό, καθώς οι ενεργές αντιστάσεις των γεννητριών και των καλωδίων σύνδεσης του το δίκτυο είναι πολύ μικρό και παραμελημένο. Αυτό το ρεύμα δεν δημιουργεί υπερτάσεις ενεργού ισχύος και επομένως μηχανικές καταπονήσεις στα μέρη της γεννήτριας και του στροβίλου. Από αυτή την άποψη, όταν οι γεννήτριες είναι ενεργοποιημένες για παράλληλη λειτουργία, η διαφορά στην τάση μπορεί να επιτραπεί έως και 5-10%, και σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης - έως και 20%.
Όταν οι τιμές τάσης rms U1 = U2 είναι ίσες, αλλά όταν οι γωνιακές συχνότητες διαφέρουν Δω = ω1 — ω2 ≠ 0 ή Δf = f1 — f2 ≠ 0, τα διανύσματα τάσης των γεννητριών και του δικτύου (ή της 2ης γεννήτριας ) μετατοπίζονται με μια ορισμένη γωνία Θ που αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Οι τάσεις των γεννητριών U1 και U2 σε αυτή την περίπτωση θα διαφέρουν στη φάση όχι κατά γωνία 180 °, αλλά κατά γωνία 180 ° —Θ (Εικ. 3, β).
Στους ακροδέκτες του ανοιχτού διακόπτη Β, μεταξύ των σημείων a και b, θα ενεργήσει η διαφορά τάσης ΔU. Όπως και στην προηγούμενη περίπτωση, η παρουσία τάσης μπορεί να ανιχνευθεί χρησιμοποιώντας έναν λαμπτήρα και η τιμή rms αυτής της τάσης μπορεί να μετρηθεί με ένα βολτόμετρο συνδεδεμένο μεταξύ των σημείων a και b.
Εάν ο διακόπτης Β είναι κλειστός, τότε υπό την επίδραση της διαφοράς τάσης ΔU, εμφανίζεται ένα ρεύμα εξισορρόπησης I », το οποίο σε σχέση με το U2 θα είναι σχεδόν καθαρά ενεργό και, όταν οι γεννήτριες ενεργοποιηθούν παράλληλα, θα προκαλέσει κραδασμούς και μηχανικές καταπονήσεις στους άξονες και σε άλλα μέρη της γεννήτριας και του στροβίλου.
Στο ω1 ≠ ω2, ο συγχρονισμός είναι απολύτως ικανοποιητικός εάν η ολίσθηση είναι s0 <0, l% και η γωνία Θ ≥ 10 °.
Λόγω της αδράνειας των ρυθμιστών του στροβίλου, είναι αδύνατο να επιτευχθεί μακροπρόθεσμη ισότητα των γωνιακών συχνοτήτων ω1 = ω2 και της γωνίας Θ μεταξύ των διανυσμάτων τάσης, που χαρακτηρίζει τη σχετική θέση των περιελίξεων του στάτορα και του ρότορα των γεννητριών. δεν παραμένει σταθερή, αλλά αλλάζει συνεχώς. η στιγμιαία τιμή του θα είναι Θ = Δωt.
Στο διανυσματικό διάγραμμα (Εικ. 4), η τελευταία περίσταση θα εκφραστεί στο γεγονός ότι με μια αλλαγή στη γωνία φάσης μεταξύ των διανυσμάτων τάσης U1 και U2, η ΔU θα αλλάξει επίσης. Η διαφορά τάσης ΔU σε αυτή την περίπτωση ονομάζεται τάση κρούσης.
Ρύζι. 4. Διανυσματικό διάγραμμα συγχρονισμού γεννήτριας με ανισότητα συχνότητας.
Η στιγμιαία τιμή των τάσεων ρολογιού Δu είναι η διαφορά μεταξύ των στιγμιαίων τιμών των τάσεων u1 και u2 των γεννητριών (Εικ. 5).
Ας υποθέσουμε ότι επιτυγχάνεται η ισότητα των ενεργών τιμών U1 = U2, οι γωνίες φάσης του χρόνου αναφοράς ψ1 και ψ2 είναι επίσης ίσες.
Μετά μπορείς να γράψεις
Η καμπύλη τάσεων κρούσης φαίνεται στο Σχ. 5.
Η τάση του ρυθμού αλλάζει αρμονικά με συχνότητα ίση με το ήμισυ του αθροίσματος των συγκρινόμενων συχνοτήτων και με πλάτος που μεταβάλλεται με το χρόνο ανάλογα με τη γωνία φάσης Θ:
Από το διανυσματικό διάγραμμα στο σχ.4, για μια συγκεκριμένη καθορισμένη τιμή της γωνίας Θ, μπορεί να βρεθεί η πραγματική τιμή της τάσης κρούσης:
Ρύζι. 5. Καμπύλες υπέρβασης του στρες.
Λαμβάνοντας υπόψη τη μεταβολή της γωνίας Θ με την πάροδο του χρόνου, είναι δυνατόν να γραφεί μια έκφραση για το κέλυφος ως προς τα πλάτη της τάσης κρούσης, η οποία δίνει τη μεταβολή στα πλάτη τάσης με την πάροδο του χρόνου (η διακεκομμένη καμπύλη στο Σχ. 5, β ):
Όπως φαίνεται από το διανυσματικό διάγραμμα στο Σχ. 4 και στην τελευταία εξίσωση, το πλάτος της τάσης κρούσης ΔU ποικίλλει από 0 έως 2 Um. Η μεγαλύτερη τιμή του ΔU θα είναι τη στιγμή που τα διανύσματα τάσης U1 και U2 (Εικ. 4) συμπίπτουν σε φάση και γωνία Θ = π, και η μικρότερη — όταν αυτές οι τάσεις διαφέρουν στη φάση κατά 180 ° και στη γωνία Θ = 0. Η περίοδος της καμπύλης του ρυθμού είναι ίση με
Όταν η γεννήτρια συνδέεται για παράλληλη λειτουργία με ένα ισχυρό σύστημα, η τιμή του xc του συστήματος είναι μικρή και μπορεί να αγνοηθεί (xc ≈ 0), τότε το ρεύμα εξισορρόπησης
και το ρεύμα εισόδου
Σε περίπτωση δυσμενούς ενεργοποίησης στο ρεύμα Θ = π, το ρεύμα υπέρτασης στην περιέλιξη του στάτη της ενεργοποιημένης γεννήτριας μπορεί να φτάσει το διπλάσιο της τιμής της τάσης υπέρτασης ενός τριφασικού βραχυκυκλώματος των ακροδεκτών της γεννήτριας.
Το ενεργό συστατικό του ρεύματος εξισορρόπησης, όπως φαίνεται από το διανυσματικό διάγραμμα στο Σχ. 4 ισούται με
