Последствия нарушения условий синхронизации

С целью упрощения объяснения будем считать, что:

– СЭС состоит из двух однофазных генераторов G1 и G2;

– генератор G1 находится в режиме нагрузки с напряжением U_c;

– генератор G2 не включен на параллельную работу и находится в режиме холостого хода и имеет ЭДС Е_г;

– активная нагрузка генератора G1 невелика.

Нарушение первого условия синхронизации |U_с |¹|Е_г|

Рисунок 14.1 – Схема замещения СЭЭС (а) и векторные диаграммы при | U_с|>|Е_г | (б), при | U_с|<|Е_г | (в)

При включении генератора G2 на параллельную работу в момент включения автомата QF образуется замкнутый контур (см. рис. 14.1), в котором действуют два источника ЭДС, причем векторы и направлены встречно. Образуется результирующая ЭДС, под действием которой в контуре течет реактивный уравнительный ток.

Таким образом., если | U_с|¹|Е_г|, то при включении автомата QF возникает уравнительный ток, который носит реактивный характер, подмагничивая генератор с меньшей ЭДС и размагничивая генератор с большей ЭДС. В результате напряжения на обоих генераторах выравниваются, однако, реактивный уравнительный ток дополнительно нагружает обмотки статора. Т.к. уравнительный ток является индуктивным, то включение будет безударным, без механических толчков на валу генератора.

Нарушение второго условия синхронизации f_с¹f_г

Если в момент включения на параллельную работу другие два условия выполняются, то само включение будет безударным, однако, вслед за этим возникнет переходный процесс, характер которого определяется частотой скольжения f_s=f_c-f_г.

Так как роторы генераторов вращаются с разными скоростями, то угол сдвига векторов фазных напряжений будет меняться от 0 до 180° и в контуре будет действовать результирующая ЭДС биения , которая будет изменяться от 0 до 2 U (где U – амплитудное значение фазного напряжения). Под действием этой ЭДС возникнет ток биения, который по отношению к и будет иметь активную составляющую. Вал приводного двигателя будет испытывать механические толчки, которые могут привести к тому, что не только подключаемый генератор не войдет в синхронизм, но и подключенные могут выпасть из синхронизма.

Таким образом, если f _с ¹ f_г, то при соблюдении всех остальных условий включение будет безударным, но затем возникнет переходный процесс, сопровождающийся токами биений и механическими ударами по валу двигателя.

Если разность частот невелика, то после нескольких качаний генератор втянется в синхронизм.

Если разность частот составляет несколько герц, то в результате больших токов биений будут возникать большие динамические усилия (удары) и генератор не втянется в синхронизм, а работающие генераторы могут выпасть из синхронизма.

Нарушение третьего условия φ¹0

Если в момент включения автомата φ =180º, то результирующая ЭДС достигнет двойного фазного значения и в контуре (см. рис 22.1) возникнет уравнительный ток, который носит реактивный характер и равен ударному току КЗ одного генератора.

Если опережает , то возникнет результирующая ЭДС , вектор которой построен по правилу параллелограмма (см. рис 14.2). Ток биения , образованный под действием этой ЭДС, отстает от нее на 90° и имеет активную составляющую, направленную согласно с и встречно с . В результате включение генератора G2 сопровождается толчком тормозного характера и генератор после включения переходит в генераторный режим с частичным приемом активной нагрузки.

Рисунок 14.2 – Синхронизация при несовпадении фазных напряжений. а – схема замещения, б – векторная диаграмма.

Если отстает от , то включение сопровождается толчком ускоряющего характера, в результате подключаемый генератор переходит из режима холостого хода в двигательный режим, еще больше нагружая работающий генератор.

Таким образом при φ=180º возникает уравнительный ток реактивного характера, равный ударному току КЗ одного генератора.

Если `Е<sub>г</sub> опережает `U_c, то включение сопровождается током биения и толчком. После включения подключаемый генератор переходит в генераторный режим с частичным приемом нагрузки.

Если `Е<sub>г</sub> отстает от `U_c, то включение сопровождается током биения и толчком, в результате которого генератор может перейти в двигательный режим.