Тема 8.2. Точная синхронизация

8.2.1. Условия включения синхронного генератора методом точной син­хронизации.

Для включения синхронного генератора методом точной син­хронизации нужно выполнить условия:

1) предвари­тельно отрегулировать скорость вращения генератора так, чтобы частота генератора fг стала равна частоте сети fс т.е. f_Г=f_С; так как частота генератора f_Г зависит от скорости вращения турбины, то её регулируют с помощью электрогидравлического регулятора гидротурбины (ЭГР) гидротурбины;

2) напря­жение на выводах генератора (если он возбужден) сделать равным или близким напряжению сети U_Г = U_С, напряжение генератора регулируют, изменяя ток возбуждения генератора Iв;

3) выбрать момент подачи  импульса на включение выключателя. Этот момент наступает только при совпадении фаз напряжений генератора Ег и сети Uс и когда между ними угол δ=0.

При δ=0, ∆U=Uc–Ег=0.

Рис.103. Включение генератора в сеть способом точной синхронизации. а) схема замещения,  б)векторная диаграмма с  толчком тока Iур>0, в) векторная диаграмма при точной синхронизации, Iур=0.

δ=0

Uгс

Ег

ω1

в))

Iур=0

а)

Хc

Х′′d

Ег

Uс

Iур

Е′г

∆U

δ>0

Uссс

Ег

ω1

Iур>0

б))

Этот процесс уравнивания скорости и напряжения и выбора момента включения генератора в сеть называется точной синхронизацией.

На рис.103 приведена схема замещения для расчета толчка тока при включении генератора в сеть. Стрелками обозначены принятые направления векторов э. д. с. генератора Г и напряжения системы С.

Обходя контур можно записать согласно второму закону Кирхгофа:

,  где х_с – сопротивление энергосистемы,

Х′′d - сверхпереходное сопротивление генератора. 

Из этого выражения определяется величина толчка уравнительного тока в момент включения генератора в сеть

Так как выключатель генератора имеет собственное время включе­ния, импульс на включение должен быть подан раньше, чем будут выполнены условия включения генератора в сеть, с опережением, равным времени включения выключателя. В этом случае синхрони­зация будет происходить без толчка уравнительного тока.

Время от момента подачи импульса на включение до момен­та, когда синхронизируемые напряжения сов­падают по углу

δ=δ_ОП, называется временем опереже­ния t_ОП.

Соответственно угол δ_ОП, при котором подается импульс на включение выключателя синхронизируемого генератора, называется углом опережения.

Чем больше разность частот синхронизируемых напря­жений, тем больше избыток кинетической энергии в момент включения генератора в сеть и тем длительнее будут качания ротора генератора. Если разность частот будет достаточно большой, генератор может не втянуться в синхронизм.

На практике условия точной синхронизации выполня­ются не абсолютно точно, а допускаются некоторые откло­нения, при которых обеспечивается успешная синхрониза­ция. Частота скольжения f_S допускается порядка 0,05—0,2гц. Раз­ность напряжений синхронизируемого генератора и сети допускается порядка 5 - 10%.

Величина допустимого угла ошибки δ_0Ш определяется в зависимости от параметров сети и синхронизируемого генератора. Допустимым можно считать включение, при котором периодическая составляющая уравнительного тока в момент включения не превосходит номинального тока генератора.

Автоматический синхронизатор с постоянным временем опережения обеспечивает автоматизацию всех операций при точной синхронизации.