Что такое статизм генератора

Статическая характеристика генератора

Статическая характеристика генератора

Изменение напряжения генератора, пропорциональное изменению нагрузки. Статизм δ_U в процентах по формуле

U_xx— напряжение генератора в режиме холостого хода, В;

U_ном— напряжение генератора в номинальном режиме, В.

Статизм называют положительным, если по мере роста нагрузки напряжение уменьшается, и наоборот, отрицательным, если напряжение увеличивается (рисунок П.1).

Смотреть что такое «Статическая характеристика генератора» в других словарях:

статическая характеристика — 3.14 статическая характеристика: Зависимость активного (при движении вверх) и пассивного (при движении вниз) нажатий полоза токоприемника на контактный провод от рабочей высоты. Источник: ГОСТ Р 54334 2011: Токоприемники железнодорожного… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

статическая — 3.7 статическая нагрузка: Внешнее воздействие, которое не вызывает ускорений деформируемых масс и сил инерции. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ Р 53471-2009: Генераторы трехфазные синхронные мощностью свыше 100 кВт. Общие технические условия — Терминология ГОСТ Р 53471 2009: Генераторы трехфазные синхронные мощностью свыше 100 кВт. Общие технические условия оригинал документа: Бесщеточная система возбуждения Совокупность элементов, предназначенных для питания обмотки возбуждения… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

максимальная — максимальная: Максимально возможная длина ЗО, в пределах которой выполняются требования настоящего стандарта и технических условий (ТУ) на извещатели конкретных типов, Источник: ГОСТ Р 52651 2006: И … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

система — 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 21558-2000: Системы возбуждения турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов. Общие технические условия — Терминология ГОСТ 21558 2000: Системы возбуждения турбогенераторов, гидрогенераторов и синхронных компенсаторов. Общие технические условия оригинал документа: 3.10 бесщеточная система возбуждения: Система возбуждения турбогенератора… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Характеристики — К.4. Характеристики Применяют следующие дополнительные характеристики: К.4.3.1.2. Номинальное напряжение изоляции Минимальное значение номинального напряжения изоляции должно быть 250 В. К.4.3.2.1. Условный тепловой ток на открытом воздухе… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Параллельная работа генераторов дизельных электростанций (ДЭС)

Параллельная работа генераторов ДЭС обеспечивает повышение надежности электроснабжения потребителей и экономичности эксплуатации ДЭС, а также уменьшает отклонения частоты и напряжения при колебаниях нагрузки. Поэтому для большинства генераторов ДЭС предусмотрен режим параллельной работы как с внешней электросистемой, так и с другими ДЭС.

Параллельная работа генераторов требует выполнения специальных условий, необходимых для безаварийного включения генераторов ДЭС на параллельную работу, и устойчивой, надежной работы нескольких ДЭС в условиях эксплуатации.

Синхронизация генераторов при включении на параллельную работу

Имеются два способа синхронизации генераторов: точная синхронизация и самосинхронизация.

При включении генератора способом точной синхронизации ток синхронизации в момент включения генератора на параллельную работу с сетью (или другим генератором) должен быть минимальным. Для выполнения этого условия необходимо фазоуказателем провести фазировку генератора с сетью, обеспечить равенство действующих значений напряжения генератора и сети (по вольтметру), добиться равенства частот генератора и сети (по частотомеру) и произвести включение генератора в момент совпадения векторов фазных напряжений генератора и сети (с помощью синхронизирующих ламп).

Для автоматического включения генератора способом точной, синхронизации в агрегатах АСДА-100 (см.рис.1) использован блок синхронизатора. После пуска и вывода электроагрегата на подсинхронную частоту вращения блок контроля напряжения и частоты вращения выдает сигнал на возбуждение синхронного генератора.

Рис.1. Принципиальная схема дизель-генератора АСДА-100
с полупроводниковыми блоками автоматики

Схема блока синхронизатора производит автоматическую подгонку напряжения и контроль разности напряжений, подгонку частоты и контроль разности частот генератора, включаемого на параллельную работу, и сети, а после выполнения заданных условий синхронизации дает сигнал на включение генератора на параллельную работу с сетью.

Способ самосинхронизации

При включении способом самосинхронизации невозбужденный генератор (выключатель гашения поля АГП включен) раскручивается дизелем до номинальной частоты вращения (с отклонением ±2%) и включается в сеть автоматическим выключателем генератора. Затем подается возбуждение (АГП отключен) и генератор втягивается в синхронизм.

В этом случае до подключения генератора в сеть на его обмотках имеется лишь небольшое остаточное напряжение. Поэтому бросок тока, возникающий в статоре в момент синхронизации, будет незначителен. После подачи возбуждения на генератор по мере нарастания магнитного потока ротора появляется синхронный момент, под воздействием которого генератор входит в синхронизм.

Этот способ прост, быстр, исключает возможность ошибочного включения генератора и обеспечивает автоматизацию процесса синхронизации. Поэтому он нашел широкое применение на ДЭС. Существует множество ручных, полуавтоматических и автоматических схем и устройств самосинхронизации.

На ДЭС серии АС применена схема автоматической самосинхронизации с использованием реле времени синхронизации РВС.

Мощность генераторов ДЭС, включаемых на параллельную работу способом самосинхронизации, не играет существенной роли. На ДЭС разрешается подключать на параллельную работу этим способом даже генератор, мощность которого превышает мощность всех уже работающих параллельно генераторов других ДЭС. Кратковременное снижение напряжения при включении быстро восстанавливается и не нарушает работу потребителей. Включать генератор рекомендуется при частоте вращения несколько большей синхронной (1%), чтобы генератор сразу же принял активную нагрузку. Подача возбуждения должна осуществляться без задержки вслед за подключением генератора к шинам, так как в противном случае генератор может не втянуться в синхронизм.

Рекомендуется включать генератор при скольжении 1-2 Гц, так как при этом сокращается время втягивания генератора в синхронизм. Шунтовой реостат в цепи возбуждения возбудителя (сопротивление уставки напряжения) необходимо устанавливать в положение, обеспечивающее надежное самовозбуждение и подъем напряжения на генераторе до нормального при его холостом ходе.

Для включения способом самосинхронизации вручную или полуавтоматически нужно, чтобы генератор перед включением работал без возбуждения (АГП отключен). Реостат в цепи возбуждения или сопротивление уставки напряжения должны обеспечивать подъем напряжения на генераторе при холостом ходе до номинального.

Агрегат разворачивают, плавно подводя к синхронной частоте вращения (ускорение 0,5-1,0 Гц/с).

Генератор подключают к шинам при погашенном поле генератора (показания вольтметров статора и возбудителя равны нулю) и разности частот по частотомеру 1-2 Гц.

Затем генератор возбуждают (включают АГП) и поднимают напряжение на нем (автоматически и вручную). После этого генератор втягивается в синхронизм и набирает нагрузку.

Выпадение генератора из синхронизма при параллельной работе.

Определить выпадение из синхронизма можно и по пульсирующему в такт с качанием приборов гулу генератора. При выпадении генератора из синхронизма необходимо попытаться восстановить его синхронную работу, максимально увеличивая возбуждение и уменьшая активную нагрузку, а при невозможности восстановления синхронной работы следует отключить генератор от сети.

Распределение активной мощности ДЭС, работающей параллельно с другими ДЭС или промышленной сетью.

После включения генератора на параллельную работу с сетью осуществляют прием нагрузки на включенный генератор с помощью увеличения подачи топлива у первичного двигателя включаемого генератора.

Для устойчивой и надежной параллельной работы генераторов необходимо, чтобы активная мощность, отдаваемая работающими генераторами, распределялась между ними пропорционально их номинальным мощностям, так как в противном случае один из параллельно работающих генераторов окажется недогруженным, а другие перегруженными, что вызовет выход последних из строя или выпадение из синхронизма.

Пропорциональное распределение активной мощности между генераторами производится только в том случае, если приводные двигатели имеют одинаковый наклон характеристик, выражающих зависимость частоты вращения дизеля n от активной мощности Р на валу, т.е. одинаковый статизм.

При неодинаковом статизме привода и одинаковой частоте вращения параллельно работающих генераторов распределение активной мощности между ними не будет пропорционально их номинальным мощностям, как показано на рис.2. Чтобы этого не происходило, статизм двигателя заранее регулируют настройкой регулятора подачи топлива.

Обычно дизельные двигатели имеют статизм 3%, что позволяет обеспечить неравномерность распределения активной мощности между параллельно работающими генераторами не более 10% мощности меньшего генератора.

Для перераспределения активной мощности между параллельно работающими ДЭС необходимо изменить подачу топлива в дизель, например увеличить подачу топлива в дизель генератора, на который переводят активную мощность, и уменьшить подачу топлива в дизель генератора, с которого снимают активную мощность.

Распределение реактивной мощности между параллельно работающими генераторами и сетью.

При эксплуатации возможны следующие случаи параллельной работы генератора: с другими генераторами, имеющими принципиально отличную систему возбуждения (например машинную или статическую); с другими такими же генераторами или генераторами, имеющими аналогичную по принципу действия и схеме систему возбуждения; с промышленной сетью.

В первом случае для пропорционального распределения реактивной мощности между генераторами необходимо, чтобы напряжение каждого из генераторов при автономной работе несколько уменьшалось с увеличением реактивной нагрузки, а статизм по реактивной мощности генераторов был одинаков.

Статизмом по реактивной мощности называют относительное изменение напряжения генератора при увеличении его реактивной мощности. При неодинаковом статизме по реактивной мощности и одинаковом напряжении параллельно работающих генераторов распределение реактивной мощности между ними будет происходить непропорционально их номинальным мощностям (рис.3).

Для удовлетворительной параллельной работы генераторы должны иметь статизм по реактивной мощности 3-4%. Системы возбуждения многих генераторов не обеспечивают необходимого статизма по реактивной мощности и поэтому имеют специальное устройство параллельной работы, работа которого рассмотрена ниже.

Во втором случае пропорциональное распределение реактивных мощностей между параллельно работающими генераторами может быть достигнуто двумя путями: обеспечением одинакового их статизма по реактивной мощности, т.е. аналогично случаю параллельной работы разнотипных генераторов, или с помощью уравнительной связи обмоток возбуждения, что обеспечит самобаланс системы по реактивной мощности.

При параллельной работе со статизмом по реактивной мощности в результате увеличения реактивной нагрузки от 0 до 100% номинальной уменьшение напряжения на зажимах параллельно работающих генераторов достигает 4% начального значения, что не всегда приемлемо.

При параллельной работе с уравнительными соединениями без статизма по реактивной мощности точность поддержания напряжения на зажимах параллельно работающих генераторов будет такой же, как и при их автономной работе.

Для обеспечения удовлетворительной параллельной работы генераторы тоже должны иметь устройства па¬раллельной работы.

Если генератор, работающий параллельно с промышленной сетью, необходимо нагрузить реактивной мощностью, то нужно увеличить его ток возбуждения. Изменение тока возбуждения генератора, работающего параллельно с сетью, достигается изменением сопротивления уставки напряжения. Устойчивая параллельная работа генератора с сетью возможна лишь при наличии статизма по реактивной мощности.

Статическая система возбуждения обеспечивает увеличение тока возбуждения генератора с ростом его нагрузки. При параллельной работе напряжения генератора и сети равны, поэтому при отсутствии статизма по реактивной мощности с увеличением последней будет увеличиваться ток возбуждения генератора. Увеличение тока возбуждения генератора, работающего параллельно с сетью, приведет в свою очередь к дальнейшему росту его активной мощности. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока генератор не выйдет из строя вследствие недопустимой перегрузит.

При наличии статизма большей реактивной мощности соответствует меньшее напряжение генератора, но напряжение определено сетью и снизить его нельзя, поэтому увеличение реактивной мощности генератора при неизменном напряжении сети невозможно.

Источник

Параллельная работа синхронных генераторов

Объясните, как осуществить вручную распределение активной и реактивной мощностей между параллельно работающими синхронными генераторами (СГ).По каким приборам можно судить об активной и реактивной мощности работающих СГ? Каким требованиям должны удовлетворять статические характеристики первичных двигателей и СГ?

В СЭЭС предусматривают как ав­тономную, так и параллельную рабо­ту ГА.

При автономной работе генерато­ры работают на отдельные, не связан­ные между собой секции шин ГРЩ, от каждой из которых получает питание отдельная группа потребителей электроэнергии.

При параллельной работе ГА под­ключают к общим шинам ГРЩ, от ко­торых получают питание потребители электроэнергии.

При изменении суммарной нагруз­ки на шинах ГРЩ изменяют количест­во параллельно работающих генера­торов с тем, чтобы нагрузка каждого генератора составляла 60—90% номи­нальной.

Различают длительную и кратковременную параллельную работу гене­раторов. Последнюю предусматривают на время перевода нагрузки с одного генератора на другой.

Режим параллельной работы ГА обладает следующими достоинствами:

обеспечивается работа каждого ГА при наивысших значениях к. п. д.;

не допускается работа ДГ при на­грузках менее 30% номинальной для предотвращения чрезмерного изнаши­вания деталей и повышения удельного расхода топлива;

обеспечивайся большая надеж­ность СЭЭС, так как при дроблении установленной мощности между не­сколькими ГА уменьшается вероят­ность отказа всей системы электро­снабжения в целом;

возможен перевод нагрузки с одно­го генератора на другой без перерыва питания потребителей;

снижаются колебания напряжения и частоты судовой сети при изменении нагрузки потребителей электроэнер­гии;

обеспечивается возможность ремон­та или профилактики части ГА с со­хранением электроснабжения судна исправными агрегатами.

К основным недостаткам парал­лельной работы генераторных агрега­тов относят:

увеличение токов к. з. в СЭЭС и со­ответствующее повышение требований к разрывной способности коммутаци­онной и защитной аппаратуры, уста­новленной на ГРЩ;

необходимость решения задач, свя­занных с обеспечением соответствующего распределения нагрузки между генераторами и устойчивости их ра­боты.

Параллельная работа синхронных генераторов

Условия параллельной работы СГ отличаются от условий па­раллельной работы генераторов постоянного тока. У последних разность ЭДС вызывает появление уравнительного тока, в резуль­тате чего один генератор нагружается большим, а другой — мень­шим током нагрузки, а в соответствии с этим распределяются и мощности, развиваемые генераторами. У СГ разность ЭДС также вызывает появление уравнительных токов. Так, например, если Е1>Е2, где Е1 и Е2 — ЭДС соответственно первого и второго гене­раторов, то в замкнутом контуре, образованном обмотками стато­ров обоих генераторов, появится разностная ЭДС DЕ=Е1-Е2 (рис. 110),

вектор которой направлен в сторону вектора Е1. ЭДС DЕ вызовет уравнительный ток Iур. Если пренебречь активным сопротивлением обмоток статоров, которое значительно меньше индуктивного сопротивления, то

где X1 и Х2 — синхронные индуктивные сопротивления соответственно первого и второго генераторов.

Вектор тока Iур отстает по фазе от ЭДС DE и ЭДС E1 на 90° и опережает на тот же угол ЭДС E2.

Таким образом, ток Iур является индуктивным для генераторов с большей ЭДС и, создавая продольно-размагничивающую реак­цию статора, стремится уменьшить эту ЭДС. Наоборот, для гене­ратора с меньшей ЭДС ток Iур является емкостным и подмагничивает машину, увеличивая ее ЭДС. Тем самым ток Iур стре­мится выровнять ЭДС параллельно работающих генераторов.

Поскольку уравнительные токи СГ являются реактивными, то они практически не нагружают первичные двигатели и тем самым не влияют на активную мощность, развиваемую генераторами. Следовательно, воздействием на токи возбуждения генератора можно перераспределять лишь реактивную нагрузку.

Активные нагрузки распределяются между параллельно рабо­тающими ГА изменением подачи топлива или пара приводных двигателей. При этом изменяются момент на валу ГА и соответ­ственно частота вращения.

Достаточно точное распределение активных нагрузок достига­ется при совпадении скоростных характеристик w=f(P) привод­ных двигателей ГА. Добиться совпадения характеристик в точке, соответствующей данной нагрузке, можно либо изменением угла наклона характеристики, либо изменением уставки регулятора частоты вращения двигателя. В последнем случае характеристика перемещается параллельно самой себе. Полного совпадения ха­рактеристик практически добиться невозможно, поэтому при из­менении нагрузки для совпадения характеристик в точке, соответ­ствующей новой мощности, уставки регуляторов, как правило, при­ходится изменять.

Рассмотрим распределение активных нагрузок между парал­лельно работающими СГ с различным наклоном скоростных ха­рактеристик. Следует заметить, что неравномерность распределе­ния активной нагрузки между генераторами тем больше, чем меньше наклон их скоростных характеристик (рис. 111).

Однако значительно увеличить наклон характеристик нельзя, так как при этом возрастает зависимость частоты вращения ГА от нагрузки. Обычно частота вращения приводных двигателей ГА с ростом на­грузки от нуля до номинального значения снижается не более чем на 3—5 % поминального значения.

Как видно из рис. 111, скоростная характеристика генераторного агрегата ГА1 имеет меньший наклон, а характеристика ГА2— больший. При частоте вращения n1 обоих генераторных агрега­тов активная нагрузка одного равна Р1, другого — Р2. При изме­нении частоты вращения до значения n2 нагрузка генераторного агрегата ГА1 составит P1¢= Р1 + DР1, а ГА2—соответственно P2¢= Р2 + DР2.

Приращение мощности DР определяется из треугольников авс, a’в’c’:

.

Коэффициент статизма kc находится по выражению

,

где nхх и nном—частоты вращения ГА соответственно при холостом ходе и номинальной нагрузке.

Таким образом, неравномерность распределения активной на­грузки обусловлена разностью частот вращения генераторов и коэффициентов статизма скоростных характеристик. Для дости­жения равномерного распределения активных нагрузок на ГРЩ или ПУ предусмотрен переключатель, воздействующий на серво­двигатель регулятора частоты вращения, который обеспечивает изменение подачи топлива или пара; для более нагруженного ГА необходимо уменьшить подачу топлива, а для менее нагружен­ного — увеличить.

Регуляторы частоты вращения должны поддерживать частоту вращения ГА: в установившихся режимах ±2,5—3 % номиналь­ной при изменении нагрузки от 0 до 100 %; в переходных режимах ±5—6% при внезапном включении 100% нагрузки с восстанов­лением ее через 5 с. Неравномерность распределения нагрузок не должна превышать ±10% номинальной мощности генератора при изменении суммарной нагрузки от 0 до 100 %.

Равномерное распределение нагрузки между параллельно ра­ботающими СГ без подрегулировки осуществимо только при пол­ном соответствии как внешних характеристик генераторов, так и скоростных характеристик первичных двигателей.

Рассмотрим, как можно улучшить распределение токов при параллельной работе генераторов с системами прямого компаундирования. СГ с прямым компаундированием по своим свойствам близки к компаундным генераторам постоянного тока. У послед­них, как уже отмечалось, для уменьшения уравнительных токов при параллельной работе применяют уравнительные соединения, обеспечивающие пропорциональное распределение тока нагрузки, проходящего по компаундным обмоткам, независимо от распреде­ления его между роторами машин. Для пропорционального рас­пределения тока нагрузки, проходящего через токовые обмотки трансформаторов, в системах компаундирования СГ можно ис­пользовать аналогичные схемы. При этом уравнительные соедине­ния вводятся между обмотками статоров СГ и последовательными обмотками трехобмоточных трансформаторов. В этом случае обес­печивается вполне удовлетворительное распределение реактивной нагрузки между генераторами. Однако такая схема применима только для однотипных систем компаундирования с одинаковыми параметрами и внешними характеристиками, кроме того, она тре­бует дополнительных контактов у коммутационных аппаратов в цепи уравнительных соединений.

Практическое распространение для распределения реактивных токов имеют схемы с уравнительными соединениями в роторных цепях СГ и схемы с дополнительными устройствами, воздействую­щими на корректоры напряжения, если они предусмотрены в си­стеме.

В первом случае уравнительные соединения вводятся между кольцами роторов машин (рис. 112), благодаря чему выравниваются напряжения на кольцах. Составляющая тока нагрузки генераторов, та­ким образом, повышает напряжение на кольцах не одного, а всех параллельно работающих генераторов на одну и ту же величину. Подобная схема применима лишь в том случае, когда напряжение возбуждения у всех генераторов одинаково, что обычно имеет место при параллельной работе генераторов равной мощности с идентичными внешними характеристиками. Уравнительные сое­динения между кольцами машин (на стороне постоянного тока) могут быть заменены уравнительными соединениями между вы­ходными обмотками компаундирующих трансформаторов (на сто­роне переменного тока).

Генераторы разной мощности чаще всего имеют и различные напряжения возбуждения. В этом случае для правильного распре­деления нагрузки применяются дополнительные обмотки L4 (рис. 113) на компаундирующих трансформаторах с одинаковыми выходными напряжениями, соединяемые между собой уравни­тельными проводами.

В системах компаундирования СГ, имеющих корректоры на­пряжения, нагрузки выравниваются путем воздействия на по­следние.

При активном токе в фазе С на­пряжение DUR совпадает по фазе с напряжением Uс и оказывается сдвину­тым на угол, близкий к 90°, по отно­шению к напряжению DUAB (рис. 114). Результирующее напряжение DUA1B ма­ло отличается от напряжения DUAB и поэтому активная составляющая тока нагрузки практически не влияет на напряжение, подводимое к корректору напряжения.

При реактивном токе нагрузки напряжение DUR будет сдвинуто на 900 относительно напряжения Uс и совпадает по фазе с линейным напряжем UАВ. Результирующее напряжение UА2В будет равно алгебраической сумме напряжений UАВ и DUR т.е. напряжение на зажимах корректора КН возрастет. Это приведет к подмагничиванию трансформатора возбуждения, снижению напряжения на зажимах генератора, увеличению наклона его внешней характеристики, что в свою очередь приведет к уменьшению реактивных уравнительных токов. К недостатку этой схемы можно отнести увеличение отклонений напряжений генераторов от их номинального значения.

На рис. 115 приведена схема не имеющая данного недостатка. В этой схеме вторичные обмотки трансформаторов тока соединены последовательно и замкнуты накоротко при параллельной работе генераторов. Поэтому при одинаковых токах нагрузки у каждого генератора напряжения на этих обмотках равны нулю. а при разных токах нагрузки не равны нулю и воздействуют на корректоры напряжения своих генераторов, способствуя выравниванию реактивной нагрузки между генераторами.

Источник