Дизель маркет


Параллельная работа (синхронизация) дизель-генераторов

Синхронизация ДГУ

В соответствии с ГОСТ генераторы должны обеспечивать длительную устойчивую параллельную работу между генераторами одной серии и генераторами разных серий при предельном соотношении мощностей от 1:3 до 3:1.

Различают три варианта достижения устойчивой параллельной работы генераторов:

  • установкой одинакового статизма по реактивному току (по статическим характеристикам);
  • с уравнительными соединениями по переменному току;
  • с уравнительными соединениями по постоянному току.

По первым двум вариантам параллельная работа может осуществляться между генераторами со статическим возбуждением и бесщеточными генераторами. По третьему варианту — только между генераторами со статическим возбуждением.

Наиболее распространенным является второй вариант параллельной работы, обеспечивающий высокую точность поддержания напряжения, хорошую равномерность распределения реактивных нагрузок, высокую степень устойчивости, гальваническую развязку по цепям ротора и системы возбуждения.

Параллельная работа по статическим характеристикам рассматривается как резервный вариант, осуществляемый в тех случаях, когда по каким-либо причинам неосуществим второй вариант, либо в тех случаях, когда предусмотрена лишь кратковременная параллельная работа на время перевода нагрузок с одного генератора на другой и параметры регулирования при параллельной работе по этой причине не оговариваются.

При параллельной работе по статическим характеристикам на генераторах устанавливают одинаковый статизм по реактивному току (обычно delta = 3%).

Это обеспечивает устойчивость и удовлетворительное распределение реактивных нагрузок, однако точность поддержания напряжения оказывается невысокой.

Параллельная работа по третьему варианту осуществляется путем соединения обмоток возбуждения параллельно работающих генераторов и возможна лишь между генераторами одной серии, имеющих одинаковое напряжение возбуждения, либо в тех случаях, когда напряжения возбуждения расходятся не более чем на (10—15%).

В этом варианте имеет место гальваническая связь между обмотками возбуждения и цепями систем возбуждения всех параллельно работающих генераторов, поэтому неисправность в цепи одного из генераторов может вызывать повреждения в любой из параллельно работающих машин.

Требования к параллельной работе генераторов

В соответствии с ГОСТ 14965 к параллельной работе генераторов предъявляются следующие требования:

    1. Параллельная работа должна быть устойчивой;

    2. Неравномерность распределения реактивных нагрузок при параллельной работе с уравнительными соединениями в установившемся тепловом состоянии генераторов не должна превышать +10% номинальной реактивной мощности генератора меньшей мощности при изменении суммарной нагрузки от 20 до 100% и при условии, что неравномерность распределения активных нагрузок не превышает +10% номинальной активной мощности генератора меньшей мощности.

    3. Неравномерность распределения реактивных нагрузок при параллельной работе по статическим характеристикам в установившемся тепловом состоянии генераторов не должна превышать +10% от номинальной реактивной мощности меньшего генератора при изменении суммарной нагрузки от (75 до 100)% и при неравномерности распределения активных нагрузок по п2. При этом при изменении суммарной нагрузки от (20 до 75)% реактивная нагрузка на генераторах должна распределяться таким образом, чтобы токи возбуждения генераторов не превышали номинальных значений.

    4. Генераторы должны допускать включение на параллельную работу методом самосинхронизации при скольжении не более 5%

Стандарты не оговаривают распределение реактивных нагрузок в неустановившемся тепловом состоянии генераторов или в варианте параллельной работы холодных и нагретых машин.

В этих случаях неравномерность распределения реактивных нагрузок может заметно превышать оговоренную в пп. 2, 3, что не следует рассматривать, как признак неудовлетворительной параллельной работы дизельных электростанций, так как с прогревом холодных машин реактивные нагрузки на генераторах выравниваются.

Отметим, что при параллельной работе по статическим характеристикам при изменении суммарной нагрузки от (20 до 100)% и условиях, оговоренных в п 3., как правило неравномерность распределения реактивных нагрузок удается ограничить нормой 15%.

Поэтому, на практике оптимальным следует признать такой вариант настройки, при котором при нагрузках 20—75% указанная неравномерность не превышает 15%, а при нагрузках 75—100 % — 10%.

Отметим также, что при оптимальной настройке параллельной работы повышенная неравномерность распределения активных нагрузок не приводит, как показывает опыт, к существенному перекосу реактивных нагрузок.

Так, при проведении проверки параллельной работы двух одинаковых генераторов, активные нагрузки между генераторами были распределены в отношении 7:3, при этом при коэффициенте мощности суммарной нагрузки 0,8 коэффициенты мощности генераторов равнялись соответственно 0,83 и 0,78.

Распределение реактивных нагрузок

Значение реактивных нагрузок на параллельно работающих генераторах обуславливается двумя факторами:

  • величиной реактивной нагрузки на общих шинах;
  • степенью несовпадения внешних характеристик генераторов.

Первый фактор определяет значение реактивных нагрузок на генераторах при идеальном ее распределении. Второй вызывает перераспределение реактивных нагрузок между генераторами, т. е. обуславливает степень неравномерности ее распределения. В соответствии с ГОСТ 14965 неравномерность распределения реактивных нагрузок определяется по формуле:

beta = Q_{1}/Q_{1} - (Q_{1} + Q_{2}+...+Q_{n})/(Q_{1H}+Q_{2H}+...+Q_{nH}) 100%

где, Q_{1}, Q_{2}, Q_{n} — реактивные нагрузки на генераторах, Q_{1H}, Q_{2H}, Q_{nH} — номинальные реактивные мощности генераторов.

Устойчивость параллельной работы дизель-генераторов

Как известно, различают статическую и динамическую устойчивость параллельной работы. Под статической устойчивостью понимают способность параллельно работающих генераторов сохранять устойчивость при малых возмущениях режима. Различают два вида нарушения статической устойчивости:

    1. Возникновение устойчивых незатухающих колебаний при сохранении электрической связи между генераторами;

    2. Развал параллельной работы, вызванный нарастанием тока между генераторами с отключением выключателя, соединяющего генераторы.

В наибольшей степени к автоколебаниям склонны генераторы с косвенным компаундированием. Наиболее устойчивы бесщеточные генераторы с тиристорным возбуждением.

Большой запас устойчивости и в диодных бесщеточных генераторах, хотя на практике в последнем случае автоколебания наблюдались. В целом, чем выше форсировочная способность системы возбуждения, тем менее генератор склонен к автоколебаниям.

Статическая устойчивость в большой степени зависит от совместимости приводного двигателя (дизеля) и генератора. На практике наблюдались случаи, когда генератор при работе с синхронным приводом (автономной или параллельной) устойчив, но при работе с дизелем на генераторе возникали незатухающие колебания, обусловленные взаимным раскачиванием генератора и дизеля.

Развал параллельной работы из-за потери статической устойчивости происходит в случае появления неисправностей в схеме, например при обрыве уравнительных соединений.

В момент потери устойчивости начинается форсировка возбуждения на одном генераторе и развозбуждение другого.

Так как в динамике процесс сопровождается не только увеличением разности ЭДС между генераторами, но и снижением индуктивных сопротивлений до значений близких к сверхпереходным, то уравнительный ток между генераторами в течение 1pm3 сек нарастает до значений, соответствующих токовой уставке срабатывания секционного автомата (approx  3 I_H), последний срабатывает и параллельная работа разваливается.

В практике испытаний и эксплуатации генераторов приходится сталкиваться также и с динамической неустойчивостью параллельной работы. Такие случаи наблюдались при параллельной работе по статическим характеристикам в случае, если генератор статически неустойчив при емкостных нагрузках.

При этом исходный режим параллельной работы устойчив, т. к. оба генератора несут смешанную активно-индуктивную нагрузку, однако, при набросе нагрузки, кратковременный переход одного из генераторов в емкостной квадрант, приводит к развалу параллельной работы.

Следует отметить, что рассматриваемый случай при низких активных нагрузках (P <= 0,45 P_H) может оказаться и статически неустойчивым, т. к. с изменением теплового состояния генераторов их статические характеристики могут «разъехаться» что переведет один из генераторов в емкостной режим и параллельная работа развалится.

В этих случаях динамическая (и статическая) неустойчивость параллельной работы заставляет отказаться от работы по статическим характеристикам и перейти на работу с уравнителями по постоянному току (если работа с уравнителями по переменному току по каким-то причинам неосуществима).


Другие статьи по дизельным электростанциям:
© 2013 - 2018, Интернет-портал «Дизель Маркет». Использование текстов без письменного согласия запрещена.