Главная | Обратная связь

При нарушении условий синхронизации

 

Рассмотрим, к каким последствиям может привести невыполнение любого из условий синхронизации.

1. Если ≠ , а остальные условия выполняются, то в цепи обмотки якоря генератора в момент включения возникает уравнительный реактивный ток, обусловленный величиной Δ равный

(8.2)

где X_c - синхронное индуктивное сопротивление подключаемого генератора.

На рисунке 8.3,а показана векторная диаграмма перевозбужденного генератора ( > ), включаемого на параллельную работу. В этом случае вектор , сдвинутый по отношению к вектору Δ на угол , отстает от вектора на угол и в СГ возникает размагничивающая реакция якоря, уменьшающая результирующий магнитный поток и ЭДС генератора.

Если к сети подключается недовозбужденный генератор ( < ), (рисунок 8.3,б), то вектор тока отстает от вектора Δ опережает вектор ЭДС _гна 90°, что подчеркивает его подмагничивающее действие на основной магнитный поток.

 

Таким образом, по отношению к сети недовозбужденный генератор эквивалентен индуктивной нагрузке, а перевозбужденный – емкостной нагрузке. При этом уравнительный ток создает в обмотке якоря падение напряжения , которое изменяет напряжение на выводах генератора, делая его по величине равным напряжению сети, т.е.

Рисунок 8.3 – Подключение к сети перевозбужденного (а) и недовозбужденного (б) синхронного генератора

(8.3)

Возникновение реактивного уравнительного тока сопровождается процессами обмена реактивной мощностью между генератором и сетью и в рассматриваемом случае не представляет опасности для генератора или для сети. Однако этот ток вызывает дополнительный нагрев обмотки и поэтому является нежелательным.

Более подробно регулирование реактивной мощности генератора рассматривается в 8.8.

2. Если f_г ≠ f_с, то в цепи генератора возникает биение напряжений, обусловленное постоянно изменяющимся величиной и фазой ΔЕ

 

или

, (8.4)

 

что показано на рисунке 8.4, где напряжение сети выражается синусои­дальной кривой u_c с частотой ω_c=2πf_c, а ЭДС подключаемого генератора – кривой e_г с частотой ω_г=2πf_c. Величина Δe имеет характер кривой биения, имеющей минимумы при сдвиге фаз u_c и e_г на 180° и максимумы – при совпадении фаз напряжения сети и ЭДС генератора. При этом периодически изменяется как величина уравнительного тока I_a в цепи якоря генератора, так и его фаза по отношению к и . Ток вызывает не только повышенный нагрев обмоток, но и резкие знакопеременные механические толчки на валу генератора.

 

Рисунок 8.4 – Биение напряжений при разности частот генератора и сети

 

3. Если векторы и вращаются синхронно, но не находятся в противофазе, то возникает составляющая Δ , не совпадающая по фазе с и . Это вызывает в цепи якоря СГ уравнительный ток I_a, который имеет не только реактивную, но и активную составляющие.

На рисунке 8.5(а) вектор сдвинут по отношению к вектору на угол 180°+Ө . Уравнительный ток , отставая от Δ на 90° и от на угол Ψ, имеет активную составляющую, совпадающую с . Это значит, что при включении на сеть СГ сразу принимает на себя активную нагрузку, вследствие чего происходит замедление вращения ротора и уменьшение угла Ө до нуля.

 

Рисунок 8.5 – Включение СГ на параллельную работу с сетью при неполной противофазе ЭДС и напряжения

Если генератор включается на сеть в момент, когда ЭДС сдвинута но отношению к на угол 180°- Ө (рисунок 8.5,б), то уравнительный ток будет иметь активную составляющую cos Ψ, сдвинутую по отношению к ЭДС почти на 180°. Это соответствует переходу машины в двигательный режим, за счет чего ротор получит некоторое ускорение и угол Ө после некоторых колебаний станет равным нулю.

Во всех случаях нарушения третьего условия синхронизации появление уравнительного тока вызывает значительные механические толч­ки, способные вызвать повреждение генератора или приводного двигателя.

4. Если неодинаково чередование фаз генератора и сети, то включение на параллельную работу невозможно. Предположим, что на общие шины работают четыре одинаковых генератора и к ним на параллельную работу включается пятый такой же генератор с нарушением порядка следования фаз. Эквивалентное индуктивное сопротивление четырех параллельно работающих генераторов равно 0,25x_c, а включаемого – x_c. Для автономно работающего генератора ток при внезапном коротком замыкании составляет

, (8.5)

где это сверхпереходное индуктивное сопротивление (при наличии успокоительной обмотки).

При нарушенном чередовании фаз пятого генератора уравнительный ток определяется из соотношения

 

. (8.6)

 

Усилия в лобовых частях обмотки статора, рассчитанных на величину , возрастает в 1,6² ≈ 2,5 раза по сравнению с режимом к.з., что может привести к разрушению машины.

Если же на параллельную работу включается два одинаковых генератора, что имеет место в судовых условиях, то уравнительный ток при нарушении чередования фаз составляет

 

, (8.7)

 

т.е. в этом случае уравнительный ток равен току внезапного короткого замыкания самого генератора. Ясно, что и этот режим является аварийным не только для генераторов, но и для всей электроэнергетической системы.