Параллельная работа синхронного генератора с сетью

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С СЕТЬЮ

Особенности работы генератора на сеть большой мощности

 

Обычно на электростанциях устанавливают несколько синхронных генераторов для параллельной работы на общую электрическую сеть. Это обеспечивает увеличение общей мощности электростанции (при ограниченной мощности каждого из установленных на ней генераторов), повышает надежность энергоснабжения потребителей и позволяет лучше организовать обслуживание агрегатов. Электрические станции, в свою очередь, объединяют для параллельной работы в мощные энергосистемы, позволяющие наилучшим образом решать задачу производства и распределения электрической энергии. Таким образом, для синхронной машины, установленной на электрической станции или на каком-либо объекте, подключенном к энергосистеме, типичным является режим работы на сеть большой мощности, по сравнению с которой собственная мощность генератора является очень малой. В этом случае с большой степенью точности можно принять, что генератор работает параллельно с сетью бесконечно большой мощности т. е. что напряжение сети U _c и ее частота f _c являются постоянными, не зависящими от нагрузки данного генератора.

Регулирование активной мощности

 

После включения генератора в сеть его напряжение U становится равным напряжению сети U _c. Относительно внешней нагрузки напряжения U и U _c совпадают по фазе, а по контуру «генератор - сеть» находятся в противофазе, т. е. Ú = - Ú _c (рис. 6.33, а). При точном выполнении указанных трех условий, необходимых для синхронизации генератора, его ток I _a после подключения машины к сети равняется нулю. Рассмотрим, какими способами можно регулировать ток I _a при работе генератора параллельно с сетью на примере неявнополюсного генератора.

Ток, проходящий по обмотке якоря неявнополюсного генератора, можно определить из уравнения (6.23)

Í _a = (É ₀ - Ú)/(jX _сн) = -j(É ₀ - Ú)/X _сн

Так как U = U _c = const, то силу тока I _а можно изменять только двумя способами - изменяя ЭДС Е ₀ по величине или по фазе. Если к валу генератора приложить внешний момент, больший момента, необходимого для компенсации магнитных потерь мощности в стали и механических потерь, то ротор приобретает ускорение, вследствие чего вектор É ₀ смещается относительно вектора Ú на некоторый угол θ в направлении вращения векторов (рис. 6.33, б). При этом возникает некоторая небалансная ЭДС Δ Е, приводящая согласно (6.28) к появлению тока I _а. Возникающую небалансную ЭДС Δ É = É ₀ - Ú = É ₀ + Ú _c = j Í _a X _сн можно показать на векторной диаграмме (рис. 6.33, б). Вектор тока I _а отстает от вектора Δ Е на 90°, поскольку его величина и направление определяются индуктивным сопротивлением X _сн.

При работе в рассматриваемом режиме генератор отдает в сеть активную мощность

Р = mUI_a cos φ и на вал его действует электромагнитный тормозной момент, который уравновешивает вращающий момент первичного двигателя, вследствие чего частота вращения ротора остается неизменной. Чем больше внешний момент, приложенный к валу генератора, тем больше угол θ, а следовательно, ток и мощность, отдаваемые генератором в сеть.

Если к валу ротора приложить внешний тормозной момент, то вектор É ₀ будет отставать от вектора напряжения Ú на угол θ (рис. 6.33, в). При этом возникают небалансная ЭДС Δ É и ток Í _a , вектор которого отстает от вектора Δ É на 90°. Так как угол φ > 90°, активная составляющая тока находится в противофазе с напряжением генератора. Следовательно, в рассматриваемом режиме активная мощность Р = mUI_a cos φ забирается из сети, и машина работает двигателем, создавая электромагнитный вращающий момент, который уравновешивает внешний тормозной момент; частота вращения ротора при этом снова остается неизменной.

Таким образом, для увеличения нагрузки генератора необходимо увеличивать приложенный к его валу внешний момент (т. е. вращающий момент первичного двигателя), а для уменьшения нагрузки - уменьшать этот момент. При изменении направления внешнего момента (если вал ротора не вращать, а тормозить) машина автоматически переходит из генераторного в двигательный режим.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЕ С СЕТЬЮ

Способы регулирования

 

Изменение активной и реактивной мощностей синхронного генератора, работающего параллельно с сетью большой мощности, осуществляется путем изменения внешнего момента и тока возбуждения. Чтобы обеспечить требуемый режим работы генератора, обычно одновременно регулируют и ток возбуждения, и вращающий момент.

Рассмотрим два предельных случая регулирования: а) момента при неизменном токе возбуждения; б) тока возбуждения при неизменном внешнем моменте.

Список литературы

 

1. Рабинович И. Н., Шубов Н. Г. Проектирование машин постоянного тока. Л., 1967.

2. Хрущев В. В. Электрические микромашины автоматических устройств. М., 1978.

3. Ермолин Н. П. Электрические машины малой мощности. М., 1975.

4. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины. М., 1980.

.   Испытание электрических микромашин/ Н. В. Астахов, Б. Л. Крайз, Е. М. Лопухина и др. М., 1973.

6. Кацман М. М., Юферов Ф. М. Электрические машины автоматических устройств. М., 1980.

7. Кацман М. М. Электрические машины. М., 1983.

.   Проектирование электрических машин /И. П. Копылов, Ф. М. Горяинов, Б. К. Клоков и др. М., 1980.

9. Брускин Д. Э., Зорохович А. Е., Хвостов В. С. Электрические машины и микромашины. М., 1981.

10. Важное А. И. Электрические машины. Л., 1974.

11. Гольдберг О. Д., Гурин Я. С, Сеириденко И. С. Проектирование электрических машин. М., 1982.

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С СЕТЬЮ