Б36 (Шпоры к экзамену по элтеху (теория))

36. Условия устойчивой работы синхронного генератора с сетью. Выход СГ из синхронизма. Включение генератора на параллельную работу с сетью. При включении генератора на параллельную работу с другими генераторами необходимо избегать бросков тока в статорной цепи и возникновения ударных электромагнитных момен­тов на валу, способных вызвать повреждение генератора и другого оборудования, а- также нарушить работу энергосистемы.

Чтобы этого не происходило необходимо определенным образом отрегулировать режим работы генератора на холостом ходу и в определенный момент времени включить генератор в сеть. Совокупность этих операций называется синхронизацией генератора.

Чтобы синхронизировать генератор с сетью, необходимо обеспечить:

1. Равенство ЭДС Е₀ генератора и напряжения сети U.

2. Равенство частот напряжений генератора /_г и сети /_с I

3. Совпадение по фазе напряжений генератора и сети.

4. Одинаковый порядок чередования фаз генератора и сети.

Равенства E₀ = U добиваются путем регулирования тока воз­буждения синхронного генератора (см. рис. 4.11). Изменение час­тоты и фазы напряжения генератора достигается изменением частоты вращения приводного двигателя (турбины).

Выполнение первого условия проверяют по вольтметрам, под. включенным к сети и выводам генератора. Остальные условия проверяют с помощью специального прибора, называемого синхроноскопом. Простейшим синхроноскопом является ламповый. Три лампы прибора включены на разность потен­циалов между одноименными линейными контактами трехфаз­ного выключателя. При не вполне точном равенстве частот генератора и сети разности потенциалов будут изменяться и соответственно будет изменяться напряжение на лампах -они будут то загораться, то гаснуть. Для выполнения второго условия синхронизации необходимо добиться, чтобы измене­ние свечения ламп было очень медленным. Включение генера­тора в сеть надо производить в момент времени, когда все лам­пы погаснут. В этом случае будет выполнено третье условие. При выполнении четвертого условия синхронизации все три лампы гаснут и зажигают одновременно. Если порядок чере­дования фаз генератора и сети разный, то будет происходить "вращение" огня (одна лампа загорается, другая - гаснет).

Правильность чередования фаз необходимо проверять толь­ко при первом включении генератора после монтажа или сбор­ки схемы.

При точном выполнении условий синхронизации после включения генератора в сеть он остается в режиме холостого хода (/s 0). Векторная диаграмма генератора для этого режи­ма приведена на рис. 4.16

Рис. 4.16. Векторная диаграмма одной фазы включенного в сеть генератора в режиме холостого хода 162. рис. 4.18 угловые характеристики синхронного генератора.

Об устойчивости в синхронизме

Он существует, пока вращающий момент турбины уравновешивается электромагнитным моментом [сопротивления генератора.

При 0 < Q < 90° (восходящий участок угловой характеристики, см. рис. 4.18) синхронный генератор сохраняет синхронизм с сетью, т. е. имеет синхронную частоту вращения и работает ['устойчиво. Например, при увеличении вращающего момента [турбины М_вр будут увеличиваться угол 6 и, следовательно, [ электромагнитный момент сопротивления генератора М до тех пор, пока не наступит новое равновесие моментов М_вр = М.

При этом увеличатся ток статора /, активная мощность Р, но частота вращения ротора п_г останется постоянной.

При 6 = 90° электромагнитный момент генератора достигает максимально возможного (при заданных Е₀ и U) значения и при дальнейшем увеличении вращающего момента турбины генератор не может создавать 'равного момента сопротив­ления (Мдедес < М_вр). Полюсы ротора "отрываются" от полюсов, магнитного поля токов статора, частота вращения ротора начи­нает возрастать сверх синхронной, т. е. он "выпадает" из син­хронизма. Такой режим может возникнуть при постоянном вращающем моменте и уменьшении тока ротора (и ЭДС £₀) или снижении напряжения на зажимах генератора (например, при близком к генератору коротком замыкании в сети).

Амплитудное значение электромагнитного момента (или мощности) называют пределом статической устойчивости синхронной машины в синхронизме.

Заметим, что прямая М_вр пересекается с угловой характе­ристикой также при угле Q'= 180°-Q₁ (см. рис. 4.18). Однако на этом участке характеристики (90° < 0 < 180°) синхронный ге­нератор работает неустойчиво. Бели, например, вращающий момент турбины станет немного больше электромагнитного момента сопротивления генератора, то угол рассогласования начнет возрастать: 6 > в'. Но при этом, как видно из рис. 4.18, электромагнитный момент уменьшается, ротор получает до­полнительное ускорение и угол 6 продолжает увеличиваться. Происходит "выпадение" синхронного генератора из синхро­низма."Выпадению" из синхронизма генератора предшествует не­устойчивое состояние: неравномерное возрастание угла 6 до 90°, 180°, 360° и т. д., т. е. "проворачивание" ротора относи­тельно магнитного поля токов статора и чередование режимов генератор-двигатель-генератор; броски тока статора достига­ют значений, соответствующих при Q = 180° двойному току КЗ I= 2U/X (рис. 4.19). Это состояние является аварийным. Из не­го есть два выхода: отключить генератор от сети или стремить­ся удержать его в синхронизме, "форсируя", т. е. резко увели­чивая ток возбуждения ротора. При этом усиливается магнитное

поле и возрастает максимальный электромагнитный момент генератора.