Главная | Обратная связь

Параллельная работа генераторов

 

В судовых электроэнергетических системах с целью увеличения живучести устанавливаются два или более генераторов. Суммарная мощность генераторов всегда несколько больше суммарной мощности всех потребителей. Установка нескольких генераторов повышает живучесть и экономичность установки, дает возможность проводить плановые осмотры и ремонты генераторов, выводя их поочередно из действия.

Судовые генераторы могут работать раздельно, без электрической связи между собой, или совместно, при параллельном соединении. Различают кратковременную и длительную параллельную работу генераторов. Кратковременная параллельная работа предназначена для плавного перевода нагрузки с одного генератора на другой с последующим отключением первого генератора или раздельной их работы. Совместная параллельная работа генераторов имеет ряд преимуществ:

1) перевод нагрузки с одного генератора на другой осуществляется плавно, без перерыва питания;

2) обеспечивается бесперебойность питания потребителей при выходе из строя одного из генераторов;

3) обеспечивается более высокое качество электроэнергии (меньше колебания напряжения);

4) возможность поочередного проведения технических осмотров и ремонтов генераторов.

К недостаткам параллельной работы генераторов следует отнести:

1) усложнение схемы включения и управления генераторами;

2) значительное увеличение тока при коротких замыканиях в электроэнергетической системе.

Рассмотрим параллельную работу генераторов постоянного тока параллельного и смешанного возбуждения, т.к. генераторы последовательного возбуждения в таком режиме обычно не применяются, а в параллельной работе генераторов параллельного и независимого возбуждения практически различий нет.

Включение на параллельную работу генераторов параллельного возбуждения. Принципиальная схема параллельной работы генераторов изображена на рисунке 2.14.

Рисунок 2.14 – Схема параллельной работы генераторов параллельного возбуждения

Допустим, что первый генератор Г₁ включен на шины и работает с некоторой нагрузкой, создавая на шинах напряжения U. Генератор Г₂, работающий на холостом ходу, требуется включить в работу так, чтобы не изменился режим первого генератора Г₁, а ток генератора Г₂ при включении равнялся нулю.

Для замкнутого контура, образованного генераторами и участком шин между ними, составим уравнение по второму закону Кирхгофа

(2.11)

Отсюда следует, что ЭДС генераторов должны быть направлены встречно относительно друг друга. Следовательно, условия включения генераторов параллельного возбуждения на параллельную работу можно сформулировать так:

1. Полярность зажимов работающего и подключаемого генератора должна быть одинаковой.

2. ЭДС подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети, к которой он подключается.

При выполнении этих условий ток генератора Г₂ будет равен нулю, а режим генератора Г₁ не изменится, так как

 

(2.12)

Если включить генератор Г₂ с неправильной полярностью, то в замкнутой цепи, образованной якорями обоих генераторов и шинами, их ЭДС будут складываться и так как сопротивление этой цепи очень мало, то возникает очень большой ток, что может привести к аварии генераторов.

Перевод и распределение нагрузки. После подключения генератора Г₂ к сети, можно принимать на него нагрузку. Для двух работающих параллельно генераторов уравнения равновесия напряжений цепи якоря можно представить в виде

 

, (2.13)

 

откуда получаются соотношения для токов нагрузки

 

(2.14)

 

 

Из уравнений (2.14) видно, что для принятия нагрузки на генераторы нужно увеличивать ЭДС, которые можно изменять либо изменением числа оборотов генератора, либо изменением тока возбуждения. Обычно частота вращения генераторов поддерживается постоянной с помощью автоматического регулятора скорости (АРС) и на практике ЭДС генераторов регулируют изменением тока возбуждения.

Для принятия нагрузки на генератор Г₂ нужно увеличить ток I_в2 путем уменьшения сопротивления r_в2 в цепи возбуждения. ЭДС Е_а2 становится больше напряжения U, в результате чего в якоре генератора Г₂ возникает ток I₂. Если ток нагрузки не изменяется, то с появлением тока I₂ ток I₁ уменьшается. Если Е_а1 при этом не изменять, то Е_а1-I₁r_a1 становится больше и напряжение на шинах начинает расти. Поэтому для поддержания U=const одновременно с увеличением Е_а2 нужно уменьшать Е_а1 путем уменьшения тока возбуждения I_в1 в цепи возбуждения генератора Г₁. Таким образом можно перевести часть или всю нагрузку с генератора Г₁ на генератор Г₂. Следует отметить, что при переводе нагрузки изменяются токи генераторов, а следовательно, изменяются и их мощности. При этом нарушается баланс мощностей генераторов и их первичных двигателей, в результате чего изменяются частоты вращения генераторов. Для поддержания числа оборотов постоянными включаются в работу АРС, которые изменяют подачу топлива, пара и т.д. в первичный двигатель и восста­навливают прежнюю частоту вращения.

Рисунок 2.15 – Внешние характеристики генераторов

Как правило, в качестве генераторов для параллельной работа выбираются машины равной мощности, внешние характеристики которых совпадают. Тогда можно нагружать генераторы равномерно при одинаковом токе возбуждения. Если внешние характеристики не совпадают, то генераторы при параллельной работе нагружаются разными токами. На рисунке 2.15 показаны внешние характеристики двух генераторов, имеющие разный наклон. Допустим, что оба генератора включены параллельно и работают на холостом ходу с напряжением U₀. При включении на них номинальной нагрузки равной 2I_н на шинах устанавливается номинальное напряжение U_н.

Этому напряжению по внешним характеристикам соответствуют токи нагрузки генераторов I₁ и I₂, причем I₁+I₂=2I_н. Как видим, генератор, имеющий более "мягкую" характеристику (1), оказывается недогруженным, а с более "жесткой" характеристикой (2) перегружен. В этом случае для равномерной нагрузки обоих генераторов необходимо увеличивать ток возбуждения первого генератора и уменьшать его у второго генератора до уравнивания токов I₁ и I₂.

Если генераторы имеют различные мощности и предназначены для параллельной работы, то для пропорционального распределения нагрузки соответственно их мощностям без регулирования тока возбуждения, необходимо, чтобы совпадали их относительные характеристики . В этом случае нагрузка будет распределяться пропорционально номинальным мощностям генераторов.

Особенности параллельной работы генераторов смешанного возбуждения. Принципиальная схема включения генераторов смешанного возбуждения при параллельной работе представлена на рисунке 2.16.

 

 

Рисунок 2.16 – Схема параллельной работы генераторов