Lygiagretus generatorių veikimas

Jėgainėse visada įrengiami keli turbo arba hidrauliniai agregatai, kurie kartu veikia lygiagrečiai ant bendrų generatoriaus arba viršįtampio šynų.

Dėl to elektrinėse elektrą gamina keli lygiagrečiai dirbantys generatoriai, ir šis bendradarbiavimas turi daug vertingų privalumų.

Lygiagretus generatorių veikimas:

1. padidina elektrinių ir pastočių įrenginių veikimo lankstumą, palengvina generatorių, pagrindinių įrenginių ir atitinkamų skirstomųjų įrenginių profilaktinę priežiūrą turint minimalų būtiną rezervą.

2. didina elektrinės darbo efektyvumą, nes leidžia efektyviausiai paskirstyti paros apkrovos grafiką tarp blokų, taip pasiekiant geriausią elektros energijos panaudojimą ir didinant efektyvumą; hidroelektrinėse leidžia maksimaliai išnaudoti vandens srauto galią potvynio laikotarpiu ir vasaros bei žiemos žemo vandens laikotarpiais;

3.padidina elektrinių patikimumą ir nepertraukiamą darbą bei elektros energijos tiekimą vartotojams.

Ryžiai. 1. Lygiagretaus generatorių veikimo schema

Siekiant padidinti gamybą ir pagerinti energijos paskirstymą, daugelis elektrinių sujungiamos, kad veiktų lygiagrečiai, kad sudarytų galingas energijos sistemas.

Įprasto veikimo metu generatoriai yra prijungti prie bendrų magistralių (generatoriaus arba viršįtampio) ir sukasi sinchroniškai. Jų rotoriai sukasi tuo pačiu kampiniu elektriniu greičiu

Lygiagrečiai veikiant, momentinė įtampa dviejų generatorių gnybtuose turi būti vienodo dydžio ir priešingo ženklo.

Norint sujungti lygiagrečiam darbui skirtą generatorių su kitu generatoriumi (arba su tinklu), būtina jį sinchronizuoti, t.y. reguliuoti prijungto generatoriaus sukimosi ir žadinimo greitį pagal veikiantį.

Generatoriai, veikiantys ir prijungti lygiagrečiai, turi būti fazėje, ty turėti vienodą fazių sukimosi tvarką.

Kaip matyti iš fig. 1, lygiagrečiai veikiant generatoriai yra sujungti vienas su kitu vienas kito atžvilgiu, t.y. jų įtampa U1 ir U2 ant jungiklio bus visiškai priešinga. Atsižvelgiant į apkrovą, generatoriai veikia pagal reikalavimus, tai yra, jų įtampos U1 ir U2 sutampa. Šios lygiagretaus generatorių veikimo sąlygos atsispindi schemose pav. 2.

Ryžiai. 2. Generatorių įjungimo lygiagrečiam darbui sąlygos. Generatoriaus įtampa yra vienodo dydžio ir priešingos fazės.

Yra du generatorių sinchronizavimo būdai: smulkioji sinchronizacija ir grubi sinchronizacija arba savisinchronizacija.

Tikslaus generatorių sinchronizavimo sąlygos.

Esant tiksliam sinchronizavimui, sužadintas generatorius per jungiklį B (1 pav.) prijungiamas prie tinklo (autobusų), kai pasiekiamos sinchronizacijos sąlygos – jų įtampų momentinių verčių U1 = U2 lygybė.

Kai generatoriai veikia atskirai, jų momentinė fazinė įtampa bus atitinkamai lygi:

Tai reiškia sąlygas, būtinas lygiagrečiam generatorių prijungimui. Kad generatoriai įjungtų ir veiktų, būtina:

1. efektyvios įtampos dydžių U1 = U2 lygybė

2. kampinių dažnių lygybė ω1 = ω2 arba f1 = f2

3. įtampų atitikimas fazėje ψ1 = ψ2 arba Θ = ψ1 -ψ2 = 0.

Tikslus šių reikalavimų įvykdymas sukuria idealias sąlygas, kurioms būdinga tai, kad generatoriaus įjungimo momentu statoriaus išlyginimo srovė bus lygi nuliui. Tačiau reikia pažymėti, kad tikslaus sinchronizavimo sąlygų įvykdymas reikalauja kruopštaus generatorių įtampos, dažnio ir fazių kampų lyginamųjų verčių koregavimo.

Šiuo atžvilgiu praktiškai neįmanoma visiškai įvykdyti idealių sinchronizavimo sąlygų; jie atliekami apytiksliai, su nedideliais nukrypimais. Jei neįvykdoma viena iš aukščiau nurodytų sąlygų, kai U2, įtampos skirtumas veiks atviro ryšio jungiklio B gnybtus:

Ryžiai. 3. Vektorinės diagramos nukrypimo nuo tikslios sinchronizacijos sąlygų atvejų: a — Generatorių darbinės įtampos nevienodos; b — kampiniai dažniai nėra lygūs.

Įjungus jungiklį, veikiant šiam potencialų skirtumui grandinėje tekės išlyginamoji srovė, kurios periodinė dedamoji pradiniu momentu bus

Apsvarstykite du atvejus, kai nukrypstama nuo tikslių sinchronizavimo sąlygų, parodytų diagramoje (3 pav.):

1. generatorių U1 ir U2 darbinės įtampos nevienodos, tenkinamos kitos sąlygos;

2. generatoriai turi vienodą įtampą, bet sukasi skirtingu greičiu, tai yra, jų kampiniai dažniai ω1 ir ω2 nėra lygūs ir tarp įtampų yra fazių nesutapimas.

Kaip matyti iš diagramos pav. 3, a, įtampų U1 ir U2 efektyvių verčių nelygybė sukelia išlyginamąją srovę I ”ur, kuri bus beveik grynai indukcinė, nes generatorių ir jungiamųjų laidų aktyviosios varžos tinklas yra labai mažas ir yra apleistas. Ši srovė nesukuria aktyviosios galios šuolių, taigi ir mechaninių įtempių generatoriaus ir turbinos dalyse. Atsižvelgiant į tai, kai generatoriai įjungiami lygiagrečiam darbui, įtampos skirtumas gali būti iki 5-10%, o avariniais atvejais - iki 20%.

Kai vidutinės įtampos vertės U1 = U2 yra lygios, bet kai skiriasi kampiniai dažniai Δω = ω1 — ω2 ≠ 0 arba Δf = f1 — f2 ≠ 0, generatorių ir tinklo (arba 2-ojo generatoriaus) įtampos vektoriai. ) pasislenka tam tikru kampu Θ, kuris kinta laikui bėgant. Generatorių U1 ir U2 įtampos šiuo atveju fazėje skirsis ne 180 ° kampu, o 180 ° kampu —Θ (3 pav., b).

Atviro jungiklio B gnybtuose, tarp taškų a ir b, veiks įtampos skirtumas ΔU. Kaip ir ankstesniu atveju, įtampos buvimą galima aptikti naudojant lemputę, o šios įtampos kvadratinę vertę galima išmatuoti voltmetru, prijungtu tarp taškų a ir b.

Jei jungiklis B yra uždarytas, tada, veikiant įtampos skirtumui ΔU, atsiranda išlyginamoji srovė I “, kuri U2 atžvilgiu bus beveik visiškai aktyvi ir, kai generatoriai įjungiami lygiagrečiai, sukels smūgius ir mechaninius įtempiai velenuose ir kitose generatoriaus bei turbinos dalyse.

Esant ω1 ≠ ω2, sinchronizacija yra visiškai patenkinama, jei slydimas yra s0 <0, l% ir kampas Θ ≥ 10 °.

Dėl turbinų reguliatorių inercijos neįmanoma pasiekti ilgalaikės kampinių dažnių lygybės ω1 = ω2, o kampo Θ tarp įtampos vektorių, apibūdinančių santykinę generatorių statoriaus ir rotoriaus apvijų padėtį, nelieka pastovus, o nuolat kinta; jo momentinė vertė bus Θ = Δωt.

Vektorinėje diagramoje (4 pav.) paskutinė aplinkybė bus išreikšta tuo, kad pasikeitus fazės kampui tarp įtampos vektorių U1 ir U2, pasikeis ir ΔU. Įtampos skirtumas ΔU šiuo atveju vadinamas smūgio įtampa.

Ryžiai. 4. Generatoriaus sinchronizavimo su dažnių nelygybe vektorinė diagrama.

Momentinė laikrodžio įtampų vertė Δu yra skirtumas tarp generatorių įtampų u1 ir u2 momentinių verčių (5 pav.).

Tarkime, kad pasiekiama efektyviųjų verčių U1 = U2 lygybė, atskaitos laiko ψ1 ir ψ2 fazių kampai taip pat yra lygūs.

Tada galite rašyti

Smūgio įtempių kreivė parodyta fig. 5.

Ritmo įtampa harmoningai kinta dažniu, lygiu pusei lyginamų dažnių sumos, ir amplitude, kuri kinta laikui bėgant, priklausomai nuo fazės kampo Θ:

Iš vektorinės diagramos pav.4, esant tam tikrai nurodytai kampo Θ vertei, galima rasti efektyviąją smūgio įtempio vertę:

Ryžiai. 5. Streso įveikimo kreivės.

Atsižvelgiant į kampo Θ kitimą laikui bėgant, galima parašyti apvalkalo išraišką smūgio įtempių amplitudėmis, kuri suteikia įtempių amplitudės kitimą laikui bėgant (punktyrinė kreivė 5 pav., b). ):

Kaip matyti iš vektorinės diagramos fig. 4 ir paskutinė lygtis, smūgio įtempių amplitudė ΔU svyruoja nuo 0 iki 2 Um. Didžiausia ΔU reikšmė bus tuo momentu, kai įtampos vektoriai U1 ir U2 (4 pav.) sutampa faze ir kampu Θ = π, o mažiausia – kai šios įtampos fazėje skiriasi 180° ir kampas Θ = 0. Ritmo kreivės periodas lygus

Kai generatorius yra prijungtas lygiagrečiam darbui su galinga sistema, sistemos xc reikšmė yra maža ir gali būti nepaisoma (xc ≈ 0), tada išlyginamoji srovė

ir įsiveržimo srovė

Esant nepalankiam įjungimui esant srovei Θ = π, viršįtampio srovė įjungto generatoriaus statoriaus apvijoje gali siekti dvigubai didesnę nei generatoriaus gnybtų trifazio trumpojo jungimo viršįtampio įtampa.

Aktyvusis išlyginamosios srovės komponentas, kaip matyti iš vektorinės diagramos fig. 4 yra lygus