Parallel na operasyon ng mga generator

Sa mga planta ng kuryente, maraming mga turbo o haydroliko na yunit ang palaging naka-install, na gumagana nang magkatulad sa mga karaniwang busbar ng generator o surge.

Bilang isang resulta, ang produksyon ng kuryente sa mga power plant ay ginawa ng ilang mga generator na gumagana nang magkatulad, at ang kooperasyong ito ay may maraming mahahalagang pakinabang.

Parallel na operasyon ng mga generator:

1. pinatataas ang flexibility ng pagpapatakbo ng mga kagamitan ng mga power plant at substation, pinapadali ang preventive maintenance ng mga generator, ang pangunahing kagamitan at ang kaukulang mga distribution device na may minimum na kinakailangang reserba.

2. pinatataas ang kahusayan ng pagpapatakbo ng planta ng kuryente, dahil ito ay nagbibigay-daan sa pinakamabisang pamamahagi ng pang-araw-araw na iskedyul ng pagkarga sa pagitan ng mga yunit, sa gayon ay nakakamit ang pinakamahusay na paggamit ng kuryente at pagtaas ng kahusayan; sa mga hydroelectric power plant, ginagawang posible na gamitin ang lakas ng daloy ng tubig sa pinakamataas sa panahon ng baha at sa panahon ng tag-araw at taglamig na mababa ang tubig;

3.pinatataas ang pagiging maaasahan at walang patid na operasyon ng mga power plant at power supply sa mga consumer.

kanin. 1. Schematic diagram ng parallel na operasyon ng mga generator

Upang pataasin ang produksyon at pagbutihin ang distribusyon ng kuryente, maraming power plant ang pinagsama upang gumana nang magkatulad upang bumuo ng mga makapangyarihang sistema ng kuryente.

Sa normal na operasyon, ang mga generator ay konektado sa mga karaniwang bus (generator o overvoltage) at paikutin nang sabay-sabay. Ang kanilang mga rotor ay umiikot sa parehong angular na bilis ng kuryente

Sa parallel na operasyon, ang mga instant na boltahe sa mga terminal ng dalawang generator ay dapat na pantay sa magnitude at kabaligtaran sa sign.

Upang ikonekta ang generator para sa parallel na operasyon sa isa pang generator (o sa network), kinakailangan upang i-synchronize ito, i.e. ayusin ang bilis ng pag-ikot at paggulo ng konektadong generator alinsunod sa operating isa.

Ang mga generator na tumatakbo at nakakonekta nang magkatulad ay dapat na nasa phase, iyon ay, may parehong pagkakasunud-sunod ng pag-ikot ng phase.

Gaya ng makikita mula sa fig. 1, sa parallel na operasyon, ang mga generator ay konektado sa bawat isa na may kaugnayan sa bawat isa, i.e. ang kanilang mga boltahe U1 at U2 sa switch ay magiging eksaktong kabaligtaran. Sa paggalang sa pagkarga, ang mga generator ay gumagana alinsunod, iyon ay, ang kanilang mga boltahe na U1 at U2 ay tumutugma. Ang mga kondisyong ito ng parallel na operasyon ng mga generator ay makikita sa mga diagram ng fig. 2.

kanin. 2. Mga kondisyon para sa pag-on ng mga generator para sa parallel na operasyon. Ang mga boltahe ng generator ay pantay sa magnitude at kabaligtaran sa bahagi.

Mayroong dalawang paraan ng pag-synchronize ng mga generator: fine synchronization at coarse synchronization o self-synchronization.

Mga kondisyon para sa eksaktong pag-synchronize ng mga generator.

Sa tumpak na pag-synchronize, ang nasasabik na generator ay konektado sa network (mga bus) sa pamamagitan ng switch B (Larawan 1) kapag naabot ang mga kondisyon ng pag-synchronize — pagkakapantay-pantay ng mga agarang halaga ng kanilang mga boltahe U1 = U2

Kapag ang mga generator ay gumana nang hiwalay, ang kanilang mga instant na phase voltage ay magiging pantay, ayon sa pagkakabanggit:

Ito ay nagpapahiwatig ng mga kondisyon na kinakailangan para sa parallel na koneksyon ng mga generator. Para sa mga generator na naka-on at tumatakbo, ito ay kinakailangan:

1. pagkakapantay-pantay ng mga epektibong halaga ng boltahe U1 = U2

2. pagkakapantay-pantay ng mga angular na frequency ω1 = ω2 o f1 = f2

3. pagtutugma ng mga boltahe sa phase ψ1 = ψ2 o Θ = ψ1 -ψ2 = 0.

Ang eksaktong katuparan ng mga kinakailangang ito ay lumilikha ng mga perpektong kondisyon, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng ang katunayan na sa sandali ng paglipat sa generator, ang stator equalization kasalukuyang ay magiging zero. Gayunpaman, dapat tandaan na ang katuparan ng mga kondisyon para sa eksaktong pag-synchronize ay nangangailangan ng maingat na pagsasaayos ng mga inihambing na halaga ng boltahe, dalas at mga anggulo ng phase ng boltahe ng mga generator.

Sa pagsasaalang-alang na ito, halos imposible na ganap na matupad ang mga perpektong kondisyon para sa pag-synchronize; tinatayang ginagawa ang mga ito, na may kaunting mga paglihis. Kung ang isa sa mga kundisyon sa itaas ay hindi natutugunan, kapag U2, ang pagkakaiba ng boltahe ay kikilos sa mga terminal ng bukas na switch ng komunikasyon B:

kanin. 3. Vector diagram para sa mga kaso ng paglihis mula sa mga kondisyon ng eksaktong pag-synchronize: a — Ang gumaganang boltahe ng mga generator ay hindi pantay; b — angular frequency ay hindi pantay.

Kapag ang switch ay naka-on, sa ilalim ng pagkilos ng potensyal na pagkakaiba na ito sa circuit ay dadaloy ang isang equalizing kasalukuyang, ang pana-panahong bahagi na kung saan sa unang sandali ay magiging

Isaalang-alang ang dalawang kaso ng paglihis mula sa eksaktong mga kondisyon ng pag-synchronize na ipinapakita sa diagram (Larawan 3):

1. ang operating voltages ng generators U1 at U2 ay hindi pantay, ang iba pang mga kondisyon ay natutugunan;

2. ang mga generator ay may parehong boltahe ngunit umiikot sa iba't ibang mga bilis, iyon ay, ang kanilang mga angular na frequency ω1 at ω2 ay hindi pantay at mayroong isang phase mismatch sa pagitan ng mga boltahe.

Tulad ng makikita mula sa diagram sa fig. 3, a, ang hindi pagkakapantay-pantay ng mga epektibong halaga ng mga boltahe na U1 at U2 ay nagiging sanhi ng paglitaw ng isang equalizing na kasalukuyang I ”ur, na halos magiging inductive, dahil ang mga aktibong resistensya ng mga generator at pagkonekta ng mga wire ng napakaliit ng network at napapabayaan. Ang kasalukuyang ito ay hindi lumilikha ng mga aktibong surge ng kuryente at samakatuwid ay walang mga mekanikal na stress sa generator at mga bahagi ng turbine. Sa pagsasaalang-alang na ito, kapag ang mga generator ay inililipat para sa parallel na operasyon, ang pagkakaiba sa boltahe ay maaaring pahintulutan ng hanggang 5-10%, at sa mga emergency na kaso - hanggang sa 20%.

Kapag ang mga halaga ng boltahe ng rms U1 = U2 ay pantay, ngunit kapag ang mga angular na frequency ay naiiba Δω = ω1 — ω2 ≠ 0 o Δf = f1 — f2 ≠ 0, ang mga boltahe ng vector ng mga generator at network (o ng 2nd generator ) ay inililipat sa isang tiyak na anggulo Θ na nagbabago sa paglipas ng panahon. Ang mga boltahe ng mga generator na U1 at U2 sa kasong ito ay magkakaiba sa yugto hindi sa isang anggulo ng 180 °, ngunit sa isang anggulo ng 180 ° —Θ (Larawan 3, b).

Sa mga terminal ng bukas na switch B, sa pagitan ng mga punto a at b, ang pagkakaiba ng boltahe ΔU ay kikilos. Tulad ng sa nakaraang kaso, ang pagkakaroon ng boltahe ay maaaring makita gamit ang isang bumbilya, at ang halaga ng rms ng boltahe na ito ay maaaring masukat gamit ang isang voltmeter na konektado sa pagitan ng mga punto a at b.

Kung ang switch B ay sarado, pagkatapos ay sa ilalim ng pagkilos ng pagkakaiba sa boltahe ΔU, isang equalizing current I "ay nangyayari, na may kaugnayan sa U2 ay halos puro aktibo at, kapag ang mga generator ay naka-on nang magkatulad, ay magdudulot ng mga shocks at mekanikal. mga stress sa mga shaft at iba pang bahagi ng generator at turbine.

Sa ω1 ≠ ω2, ang synchronization ay ganap na kasiya-siya kung ang slip ay s0 <0, l% at ang anggulo Θ ≥ 10 °.

Dahil sa pagkawalang-galaw ng mga regulator ng turbine, imposibleng makamit ang isang pangmatagalang pagkakapantay-pantay ng mga angular na frequency ω1 = ω2, at ang anggulo Θ sa pagitan ng mga vectors ng boltahe, na nagpapakilala sa kamag-anak na posisyon ng stator at rotor windings ng mga generator, hindi nananatiling pare-pareho, ngunit patuloy na nagbabago; ang agarang halaga nito ay magiging Θ = Δωt.

Sa vector diagram (Larawan 4), ang huling pangyayari ay ipahahayag sa katotohanan na sa isang pagbabago sa anggulo ng phase sa pagitan ng mga boltahe na vectors U1 at U2, ang ΔU ay magbabago din. Ang boltahe pagkakaiba ΔU sa kasong ito ay tinatawag na shock boltahe.

kanin. 4. Vector diagram ng generator synchronization na may frequency inequality.

Ang agarang halaga ng mga boltahe ng orasan Δu ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga agarang halaga ng mga boltahe u1 at u2 ng mga generator (Larawan 5).

Ipagpalagay na ang pagkakapantay-pantay ng mga epektibong halaga U1 = U2 ay nakamit, ang mga anggulo ng phase ng oras ng sanggunian ψ1 at ψ2 ay pantay din.

Pagkatapos ay maaari kang magsulat

Ang shock stress curve ay ipinapakita sa Fig. 5.

Ang boltahe ng ritmo ay nagbabago nang magkakatugma na may dalas na katumbas ng kalahati ng kabuuan ng mga inihambing na frequency at may amplitude na nag-iiba-iba sa oras depende sa anggulo ng phase Θ:

Mula sa vector diagram sa fig.4, para sa isang tiyak na tinukoy na halaga ng anggulo Θ, ang epektibong halaga ng stress ng epekto ay matatagpuan:

kanin. 5. Mga kurba ng pagtagumpayan ng stress.

Isinasaalang-alang ang pagbabago ng anggulo Θ sa paglipas ng panahon, posible na magsulat ng isang expression para sa shell sa mga tuntunin ng shock stress amplitudes, na nagbibigay ng pagbabago sa mga amplitude ng stress sa paglipas ng panahon (ang may tuldok na curve sa Fig. 5, b ):

Tulad ng makikita mula sa diagram ng vector sa Fig. 4 at ang huling equation, ang shock stress amplitude ΔU ay nag-iiba mula 0 hanggang 2 Um. Ang pinakamalaking halaga ng ΔU ay sa sandaling ang mga boltahe na vectors U1 at U2 (Larawan 4) ay nag-tutugma sa phase at anggulo Θ = π, at ang pinakamaliit — kapag ang mga boltahe na ito ay nagkakaiba sa phase ng 180 ° at anggulo Θ = 0. Ang panahon ng kurba ng ritmo ay katumbas ng

Kapag ang generator ay konektado para sa parallel na operasyon sa isang malakas na sistema, ang halaga ng xc ng system ay maliit at maaaring napapabayaan (xc ≈ 0), pagkatapos ay ang equalizing kasalukuyang

at ang agos ng agos

Sa kaso ng hindi kanais-nais na paglipat sa kasalukuyang Θ = π, ang surge current sa stator winding ng switched-on na generator ay maaaring umabot ng dalawang beses sa halaga ng surge voltage ng isang three-phase short circuit ng mga terminal ng generator.

Ang aktibong sangkap ng equalizing kasalukuyang, tulad ng makikita mula sa vector diagram sa Fig. 4 ay katumbas ng