Jeneratörlerin paralel çalışması

Enerji santrallerinde, jeneratörün veya dalgalanmanın ortak baralarında paralel olarak birlikte çalışan birkaç turbo veya hidrolik ünite her zaman kurulur.

Sonuç olarak, santrallerde elektrik üretimi paralel çalışan birkaç jeneratör tarafından üretilir ve bu işbirliğinin birçok değerli avantajı vardır.

Jeneratörlerin paralel çalışması:

1. enerji santralleri ve trafo merkezlerinin ekipmanının çalışma esnekliğini arttırır, jeneratörlerin, ana ekipmanın ve ilgili dağıtım cihazlarının minimum gerekli rezervle önleyici bakımını kolaylaştırır.

2. Günlük yük çizelgesinin üniteler arasında en verimli şekilde dağıtılmasını sağladığından, elektriğin en iyi şekilde kullanılmasına ve verimliliğin artmasına olanak sağladığından, santralin işletim verimliliğini artırır; hidroelektrik santrallerde, taşkın döneminde, yaz ve kış düşük su dönemlerinde su akış gücünün maksimumda kullanılmasını sağlar;

3.enerji santrallerinin ve tüketicilere güç kaynağının güvenilirliğini ve kesintisiz çalışmasını artırır.

Pirinç. 1. Jeneratörlerin paralel çalışmasının şematik diyagramı

Üretimi artırmak ve güç dağıtımını iyileştirmek için birçok güç santrali, güçlü güç sistemleri oluşturmak üzere paralel çalışacak şekilde birleştirilir.

Normal çalışmada, jeneratörler ortak baralara (jeneratör veya aşırı gerilim) bağlanır ve senkron olarak döner. Rotorları aynı açısal elektrik hızında döner

Paralel çalışmada, iki jeneratörün bağlantı uçlarındaki anlık gerilimler büyüklük olarak eşit ve zıt işaretli olmalıdır.

Jeneratörü başka bir jeneratörle (veya ağla) paralel çalışacak şekilde bağlamak için, onu senkronize etmek gerekir, yani. bağlı jeneratörün dönüş hızını ve uyarılma hızını çalışan jeneratöre göre düzenleyin.

Paralel olarak çalışan ve bağlanan jeneratörler fazda olmalıdır, yani aynı faz dönüş sırasına sahip olmalıdır.

Olarak Şekil l'de görülebilir. Şekil 1'de paralel çalışmada, jeneratörler birbirine göreli olarak bağlanır, yani anahtardaki U1 ve U2 voltajları tam zıt olacaktır. Jeneratörler yüke göre uyumlu çalışır yani U1 ve U2 voltajları uyumludur. Jeneratörlerin bu paralel çalışma koşulları, Şek. 2.

Pirinç. 2. Paralel çalışma için jeneratörleri açma koşulları. Jeneratör voltajları büyüklük olarak eşit ve faz olarak zıttır.

Jeneratörleri senkronize etmenin iki yöntemi vardır: hassas senkronizasyon ve kaba senkronizasyon veya kendi kendine senkronizasyon.

Jeneratörlerin tam senkronizasyonu için koşullar.

Hassas senkronizasyon ile, uyarılmış jeneratör, senkronizasyon koşullarına ulaşıldığında B anahtarı (Şekil 1) aracılığıyla ağa (veri yolları) bağlanır - voltajlarının anlık değerlerinin eşitliği U1 = U2

Jeneratörler ayrı ayrı çalıştıklarında sırasıyla anlık faz gerilimleri eşit olacaktır:

Bu, jeneratörlerin paralel bağlanması için gerekli koşulları ifade eder. Açık ve çalışır durumdaki jeneratörler için gereklidir:

1. etkin gerilim değerlerinin eşitliği U1 = U2

2. açısal frekansların eşitliği ω1 = ω2 veya f1 = f2

3. ψ1 = ψ2 veya Θ = ψ1 -ψ2 = 0 fazındaki gerilimlerin uyumu.

Bu gereksinimlerin tam olarak yerine getirilmesi, jeneratörün çalıştırıldığı anda stator eşitleme akımının sıfır olacağı gerçeğiyle karakterize edilen ideal koşulları yaratır. Bununla birlikte, tam senkronizasyon için koşulların yerine getirilmesinin, jeneratörlerin geriliminin karşılaştırılan değerlerinin, frekansının ve faz açılarının dikkatli bir şekilde ayarlanmasını gerektirdiğine dikkat edilmelidir.

Bu bağlamda, senkronizasyon için ideal koşulları tam olarak yerine getirmek pratik olarak imkansızdır; bazı hafif sapmalarla yaklaşık olarak gerçekleştirilirler. Yukarıdaki koşullardan biri karşılanmazsa, U2 olduğunda, voltaj farkı açık iletişim anahtarı B'nin terminallerine etki edecektir:

Pirinç. 3. Kesin senkronizasyon koşullarından sapma durumları için vektör diyagramları: a — Jeneratörlerin çalışma voltajları eşit değildir; b — açısal frekanslar eşit değildir.

Anahtar açıldığında, devredeki bu potansiyel farkın etkisi altında, ilk anda periyodik bileşeni olacak olan bir dengeleme akımı akacaktır.

Diyagramda gösterilen tam senkronizasyon koşullarından iki sapma durumunu göz önünde bulundurun (Şekil 3):

1. U1 ve U2 jeneratörlerinin çalışma gerilimleri eşit değil, diğer koşullar karşılanıyor;

2. Jeneratörler aynı voltaja sahip fakat farklı hızlarda dönüyor yani açısal frekansları ω1 ve ω2 eşit değil ve voltajlar arasında faz uyumsuzluğu var.

Şek. Şekil 3, a'da, U1 ve U2 voltajlarının etkin değerlerinin eşitsizliği, jeneratörlerin ve bağlantı kablolarının aktif dirençleri nedeniyle neredeyse tamamen endüktif olacak bir dengeleyici akım I ”ur'un ortaya çıkmasına neden olur. ağ çok küçüktür ve ihmal edilir. Bu akım hiçbir aktif güç dalgalanması yaratmaz ve dolayısıyla jeneratör ve türbin parçalarında hiçbir mekanik gerilim oluşturmaz. Bu bağlamda, jeneratörler paralel çalışma için açıldığında, voltaj farkına% 5-10'a kadar ve acil durumlarda -% 20'ye kadar izin verilebilir.

U1 = U2 rms voltaj değerleri eşit olduğunda, ancak açısal frekanslar farklı olduğunda Δω = ω1 — ω2 ≠ 0 veya Δf = f1 — f2 ≠ 0 olduğunda, jeneratörlerin ve şebekenin (veya 2. jeneratörün) voltaj vektörleri ) zamanla değişen belirli bir Θ açısı ile kaydırılır. Bu durumda U1 ve U2 jeneratörlerinin voltajları faz olarak 180 ° açıyla değil, 180 ° -Θ açıyla farklılık gösterecektir (Şekil 3, b).

Açık anahtar B'nin terminallerinde, a ve b noktaları arasında, ΔU voltaj farkı etki edecektir. Bir önceki durumda olduğu gibi bir ampul yardımıyla gerilimin varlığı tespit edilebilir ve a ile b noktaları arasına bağlanan bir voltmetre ile bu gerilimin rms değeri ölçülebilir.

B anahtarı kapatılırsa, ΔU voltaj farkının etkisi altında, U2'ye göre neredeyse tamamen aktif olacak ve jeneratörler paralel olarak açıldığında şoklara ve mekanik şoklara neden olacak bir eşitleme akımı I ” oluşur. jeneratörün ve türbinin şaftlarındaki ve diğer parçalarındaki gerilmeler.

ω1 ≠ ω2'de, kayma s0 <0, l% ve Θ ≥ 10 ° ise senkronizasyon tamamen tatmin edicidir.

Türbin regülatörlerinin ataletinden dolayı, jeneratörlerin stator ve rotor sargılarının göreceli konumunu karakterize eden, ω1 = ω2 açısal frekanslarının ve voltaj vektörleri arasındaki Θ açısının uzun vadeli eşitliğini elde etmek imkansızdır. sabit kalmaz, sürekli değişir; anlık değeri Θ = Δωt olacaktır.

Vektör diyagramında (Şekil 4), son durum, U1 ve U2 voltaj vektörleri arasındaki faz açısındaki bir değişiklikle ΔU'nun da değişeceği gerçeğiyle ifade edilecektir. Bu durumda voltaj farkı ΔU, şok voltajı olarak adlandırılır.

Pirinç. 4. Jeneratör senkronizasyonunun frekans eşitsizliği ile vektör diyagramı.

Saat voltajlarının Δu anlık değeri, jeneratörlerin u1 ve u2 voltajlarının anlık değerleri arasındaki farktır (Şekil 5).

U1 = U2 efektif değerlerinin eşitliğinin sağlandığını varsayalım, ψ1 ve ψ2 referans zamanının faz açıları da eşittir.

o zaman yazabilirsin

Şok stres eğrisi, Şekil 2'de gösterilmektedir. 5.

Ritim voltajı, karşılaştırılan frekansların toplamının yarısına eşit bir frekansla ve faz açısına Θ bağlı olarak zamanla değişen bir genlikle harmonik olarak değişir:

Şek.4, Θ açısının belirli bir değeri için, darbe geriliminin etkin değeri bulunabilir:

Pirinç. 5. Stresin üstesinden gelme eğrileri.

Θ açısının zaman içindeki değişimini hesaba katarak, kabuk için, gerilme genliklerinin zaman içindeki değişimini veren şok gerilme genlikleri cinsinden bir ifade yazmak mümkündür (Şekil 5, b'deki noktalı eğri) ):

Şekil l'deki vektör diyagramından da görülebileceği gibi. 4 ve son denklemde, şok gerilimi genliği ΔU, 0 ila 2 Um arasında değişir. ΔU'nun en büyük değeri, U1 ve U2 gerilim vektörlerinin (Şekil 4) faz ve Θ = π açısında çakıştığı anda ve en küçüğü - bu gerilimler fazda 180 ° ve Θ = 0 açısında farklılık gösterdiğinde olacaktır. Ritim eğrisinin periyodu şuna eşittir:

Jeneratör güçlü bir sistemle paralel çalışacak şekilde bağlandığında, sistemin xc değeri küçüktür ve ihmal edilebilir (xc ≈ 0), ardından dengeleme akımı

ve ani akım

Θ = π akımında uygun olmayan bir çalıştırma durumunda, çalıştırılan jeneratörün stator sargısındaki ani akım, jeneratör terminallerinin üç fazlı bir kısa devresinin ani gerilim değerinin iki katına ulaşabilir.

Eşitleme akımının aktif bileşeni, Şekil l'deki vektör diyagramından görülebileceği gibi. 4 eşittir