7.8. Включение в сеть трехфазных генераторов или параллельная работа генераторов переменного тока

При эксплуатации трехфазных генераторов для проведения профилактических работ или ремонта возникает необходимость отключения генератора от сети и последующая его постановка под нагрузку. Нагрузку предназначенного к отключению генератора берут на себя другие генераторы, поэтому практически всегда синхронные генераторы электростанций большой мощности работают в параллельном режиме не только с генераторами собственной электростанции, но и с генераторами других электростанций, объединенных в единую энергетическую систему. В этом случае мощность сети энергетической системы многократно превышает мощность отдельного генератора, поэтому можно считать, что напряжение и частота сети являются величинами постоянными, не зависящими от отдельно взятого генератора.

При отключении генератора от сети, равно как и при его подключении к сети, необходимо избежать скачкообразного изменения тока генератора, так как это может привести к нарушению изоляции, механическим ударам и выходу из строя самого генератора.

При отключении генератора сначала уменьшают до нуля механический момент приводного механизма, затем током возбуждения снижают ток генератора до минимального значения и потом отключают генератор от сети.

Включение генератора в сеть возможно при выполнении следующих условий:

1. электродвижущая сила генератора должна быть равной напряжению сети;

2. частота напряжения генератора должна быть практически равной частоте сети;

3. порядок следования фаз генератора и сети должен быть одинаковым;

4. для исключения броска тока в момент подключения генератора к сети начальные фазы фазных напряжений должны быть равными.

Процесс подготовки подключения генератора в сеть и само подключение называют синхронизацией.

Для контроля выполнения указанных условий используются синхроскопы. На первом этапе синхронизации используют ламповые синхроскопы, состоящие из трех ламп, номинальное напряжение которых в два раза больше фазного напряжения сети.

С помощью ламповых синхроскопов возможен контроль порядка следования фаз и частоты генератора. Выполнение первого требования равенства ЭДС генератора напряжению сети с помощью ламп проконтролировать трудно из-за того, что световое видимое излучение они обеспечивают при напряжении, равном 0,2…0,3 номинального. Поэтому для этого используются вольтметры. На схеме показано подключение вольтметра .

Лампы синхроскопа могут быть включены «на потухание» или на «круговой огонь».

Если лампы синхроскопа включены «на потухание» (рис. 7.31) при правильном порядке следования фаз напряжение на зажимах каждой лампы может быть определено из векторной диаграммы (рис. 7.32).

Рис. 7.31

Рис. 7.32

Векторы фазных напряжений сети вращаются на комплексной плоскости с частотой . Векторы фазных ЭДС генератора вращаются с частотой ; Если , то действующее значение напряжения на лампе «а» синхроскопа будет изменяться по закону .

Если частота генератора будет равна частоте сети и их начальные фазы будут равны, напряжение на лампе «а» будет равно нулю.

При совпадении порядка следования фаз напряжение на двух других лампах будет тоже равно нулю, и все три лампы погаснут.

Рис. 7.33

При несовпадении порядка следования фаз генератора и сети векторная диаграмма напряжений сети и ЭДС генератора будет выглядеть так, как это представлено на рис. 7.33.

Даже при равенстве частот генератора и сети, равенстве ЭДС генератора фазным напряжениям сети и равенстве начальных фаз и напряжение на лампе будет равно нулю, а напряжения на двух других лампах будут равны линейным напряжениям, и они будут гореть ярко. Если частота генератора в этом случае будет меньше частоты сети, то с течением времени напряжение на лампе «а» и «b» будет увеличиваться, а на лампе «с» уменьшаться. В определенный момент времени лампа «с» погаснет, а лампы «а» и «b» будут гореть ярко. В последующем погаснет лампа «b» и т. д.

Рис. 7.34

При расположении ламп на окружности (рис. 7.34) при из-за последовательного погасания ламп a-c-b-a-c-b… создается впечатление огня, вращающегося против часовой стрелки. При этом частота вращения огня будет равна разности частот сети и генератора. Аналогично можно показать, что при частоте генератора большей частоты сети, направление вращения огня изменится на противоположное, т. е. вращение будет по часовой стрелке.

Таким образом, при включении ламп «на потухание» «вращающийся огонь» указывает на несовпадение порядка следования фаз сети и генератора. В этом случае необходимо поменять провода любых двух фаз генератора и провести синхронизацию снова.

Генератор можно подключить к сети только в том случае, если все лампы погасли, а вольтметр в лучшем случае показывает нулевое напряжение между клеммами сети и генератора.

Включение ламп «на потухание» не дает возможности определить соотношение частоты сети и генератора. Этим недостатком не обладает схема включения ламп «на круговой огонь» (рис. 7.35).

Рис. 7.35

В этой схеме две лампы подключены к зажимам различных фаз. В этом случае вращение огня против часовой стрелки указывает на то, что частота генератора меньше частоты сети. Это дает возможность изменять частоту вращения приводного механизма генератора в нужном направлении для получения равенства частот.

При включении ламп синхронизатора на «круговой огонь» подключение генератора к сети возможно в следующих случаях:

а) огонь не вращается (одна из ламп не горит);

б) вольтметр показывает нулевое напряжение.