Двигателей

Лекция. Ресинхронизация синхронных генераторов и

Содержание лекции: ресинхронизация синхронных генераторов и двигателей.

Цель лекции: изучение процесса восстановления нормальной работы генератора, выпавшего из синхронизма.

Для большинства синхронных машин асинхронный режим не представляет опасности. Сомнения в допустимости этого режима могут возникнуть в связи с опасностью нарушения устойчивости остальной части системы, в которой мощный генератор работает асинхронно. В этом режиме генератор обычно потребляет из сис­темы значительную реактивную мощность. Это приводит к увели­чению тока статора. Поскольку предельная величина тока статора ограничена, предельная активная мощность генератора также ог­раничивается 50...70 % номинальной мощности, а у крупных тур­богенераторов - 30...50 %. Это приводит к дефициту активной мощности в системе, что является существенным недостатком асинхронного режима.

Возможность работы в асинхронном режиме и ее длительность ограничены опасностью повреждений самого генератора. Турбоге­нератору разрешается работать в асинхронном режиме 15...30 ми­нут, длительность работы гидрогенератора более кратковременна и составляет несколько минут.

Восстановление нормальной работы возможно без отключения от сети выпавшего из синхронизма генератора. Можно оставить его на некоторое время в асинхронном режиме, а затем заставить снова войти в синхронизм, осуществив ресинхронизацию.

Если скольжение, с которым работает генератор в асинхронном режиме, станет равным нулю, то это оз­начает, что скорость вращения генератора стала синхронной, при этом

.

В этом случае среднее значение скольжения

.

Условие S = 0 необходимое, но недостаточное для втягивания генератора в синхронизм. Для выявления второго условия рас­смотрим протекание процесса ресинхронизации, показанного на рисунке 15.1. Предположим, что увеличение тока возбуждения повы­шает синхронный вращающий момент, что в свою очередь приво­дит к росту пульсаций скольжения. При каком-то значении синхронного момента скольжение пройдет через нуль, что свиде­тельствует о наступлении синхронного режима. Избыточный мо­мент, определяющий движение генератора в асинхронном режиме, состоит из трех составляющих:

,

где - момент турбины;

- синхронный и асинхронный моменты.

Когда скольжение становится равным нулю, асинхрон­ный момент также равен нулю. Следовательно, условием втягива­ния генератора в синхронизм будет Мс > Мт.

При таком соотношении моментов и S = 0 на вал генератора действует тормозной избыточный момент, который вызывает уменьшение угла. Ротор генератора начинает движение в сторону его уменьшения, площадь торможения abc уравновешивается пло­щадью ускорения cde, происходят затухающие колебания около точки с. Ввиду того, что ток возбуждения продолжает увеличи­ваться, отсчет площадей производится от характеристики син­хронного момента, соответствующего более высокому току возбуждения (изображена пунктирной линией). Необходимо под­черкнуть, что увеличение тока возбуждения в процессе ресинхро­низации приводит к более быстрому втягиванию генератора в синхронизм, демпфированию колебаний угла во времени.

Если условие > не выполняется, то ресинхронизация бу­дет неуспешной, угол продолжит возрастать, а генератор останется в асинхронном режиме.

Рисунок 15.1

После вхождения в синхронизм регулятор скорости турбины начинает увеличивать впуск энергоносителя, вследствие чего воз­растает момент турбины. Это приводит к увеличению площади ус­корения и уменьшению площади торможения, что может вызвать выпадение из синхронизма в одном из последующих циклов кача­ний. Избежать выпадения из синхронизма можно, регулируя над­лежащим образом ток возбуждения.

Процесс ресинхронизации может быть рассчитан методом по­следовательных интервалов с учетом характеристик турбин и их регуляторов скорости.

Восстановление синхронного режима работы синхронных дви­гателей производится для ответственных механизмов, сохранение которых в работе необходимо по условиям техники безопасности или технологии производства. Оно может осуществляться разными способами:

- ресинхронизацией;

- ресинхронизацией с автоматической разгрузкой рабочего ме­ханизма (если она допустима) до такой степени, при которой обес­печивается втягивание двигателя в синхронизм;

- отключением двигателя и повторным его автоматическим пуском.

В последнем способе при сохранении возбуждения двигателя важное значение имеет его синхронное включение. При несовпа­дении по фазе векторов напряжений синхронизируемого двигателя и сети возникает ударный ток включения, который приближенно может быть определен как

,

где - геометрическая разность между ЭДС двигателя и напряжением сети;

- сопротивление двигателя и системы.

При ударный ток имеет наибольшее значение и может вы­звать повреждение обмоток двигателя при его включении. Если работа устройства, осуществляющего ускоренную синхронизацию, основана на регистрации мгновенных значений напряжений на синхронизируемых шинах, то происходит постоянное сравнение значений напряжений по концам выключа­теля, осуществляющего ресинхронизацию. Как только разность U=превысит наперед заданное значение, зависящее от погрешности измерения, начнется определение ускорения расхож­дения векторов:

,

где и - скорости вращения векторов напряжений;

- время, за которое произошло увеличение скорости с до

После определения ускорения вычисляются текущий угол и угол опережения. Текущий угол находится по моментам прохождения через нуль напряжений и Для включения двигателя после проворота его ротора при угле необходимо команду на включение выключателя подавать с некоторым опережением по времени. При этом угол опережения получают из соотношения

,

где S, - текущие значения скольжения и ускорения ротора;

- собственное время включения двигателя.

Условие срабатывания выключателя запишется в виде > 2л, при его вы­полнении подается сигнал на включение выключателя.

Описанный алгоритм обеспечивает ускоренную синхрониза­цию в случае кратковременной потери питания двигателя, которая может возникнуть из-за КЗ на питающей линии либо ее отключе­ния, а затем включения от АПВ двигателя.