Вхождение в синхронизм асинхронно работающих генераторов

Асинхронный ход генератора, появившийся в результате нарушения устойчивости, должен быть ликвидирован, и синхронная работа должна быть восстановлена. Удобнее всего восстановить синхронизм путем ресинхронизации выпавшего генератора без отключения его от сети. Такое восстановление нормального режима обладает рядом преимуществ, главное из которых – быстрота восстановления. Так, в случае отключения генератора от сети и последующей его синхронизации набор нагрузки будет происходить не менее нескольких минут. Все это время выпавший из синхронизма генератор не будет выдавать энергию в систему. Если же выпавший из синхронизма генератор не отключается от сети, то, работая в асинхронном режиме, он выдает в сеть некоторую мощность, а входя в синхронизм, он быстро увеличивает эту мощность.

Если генератор или станция, выпавшая из синхронизма и некоторое время Δt_ac проработавшая в асинхронном режиме, затем восстанавливает синхронную работу при условиях, близких к условиям исходного режима, то такую систему практически нельзя считать неустойчивой, ее следует рассматривать как систему, обладающую результирующей устойчивостью.

При нарушениях синхронизма, вызванных статической неустойчивостью, которая обусловлена изменением схемы или перегрузкой генераторов, ресинхронизация возможна только с вмешательством персонала, который должен установить причины неустойчивости. Вхождение в синхронизм после нарушения динамической устойчивости может происходить и без вмешательства персонала, автоматически, под действием регуляторов скорости или специальных приборов – ресинхронизаторов. Ресинхронизация успешно проводится на мощных гидравлических и тепловых электростанциях. Возможность ресинхронизации и специальные мероприятия по ее проведению должны предусматриваться при проектировании электрических станций и систем. Процесс ресинхронизации можно проиллюстрировать рис. 4.11.

Происходящие процессы условно можно разделить на три характерных этапа. Первый этап − это трехфазное короткое замыкание, продолжается около 0,55 с. В это время агрегат не отдает мощности в сеть. Небольшая часть мощности турбины расходуется на покрытие потерь в генераторе и трансформаторе, а основная часть идет на сообщение ротору кинетической энергии – увеличение его скорости сверх синхронной. Значение среднего скольжения довольно быстро растет.

Рис. 4.11. Примерный характер протекания процесса при выпадении из синхронизма

и последующей ресинхронизации:

а − изменение полной электрической мощности генератора P,мощности турбины , асинхронной мощности , входящей в полную мощность P, среднего и мгновенного скольжения; б − ; , , ; , , − большие качания; в − большие качания; зависимость ; г − процесс установления асинхронного хода, зависимости ; . Точки 1, 2, 3, 4 на рис. а соответствуют тем же точкам на рис. г. Точки , , и точки , , на рис. а соответствуют тем же точкам на рис. б и в.

После отключения короткого замыкания начинается второй этап процесса. В связи с наличием возбуждения и динамической явнополюсности генератора во время устанавливающегося и установившегося асинхронного хода происходят колебания активной мощности. Под действием регулятора скорости впуск энергоносителя и мощность турбины начинают уменьшаться, начинается кратковременный асинхронный ход при скольжении , который продолжается в течение Δt_ac и вскоре нарушается в результате действия регулятора или вмешательства персонала, уменьшающих мощность первичного двигателя. Скольжение начинает интенсивно уменьшаться. На четвертой секунде, после девяти полных поворотов ротора, скольжение проходит через нуль. Наступает третий этап процесса, во время которого генератор входит в синхронизм, показателем чего служат характерные «двугорбые» характеристики мощности, отражающие процесс больших качаний, во время которых мгновенное скольжение периодически меняет свой знак при среднем скольжении равном нулю.

Процесс вхождения в синхронизм существенно зависит от параметров

регулятора скорости. Эти параметры могут быть такими, что среднее скольжение будет монотонно приближаться к своему установившемуся значению, определяемому статизмом регулятора, средним асинхронным моментом и собственным моментом генератора. Для этого случая характер процесса будет выглядеть, как на рис. 4.12, характеристика 1.

Рис. 4.12. Зависимости s при ресинхронизации

(для трех случаев настройки регулятора скорости)

Генератор в этом случае входит в синхронизм при изменении мгновенного скольжения. Однако большей частью регулятор скорости имеет такую

настройку и такие параметры, что при приближении к синхронизму происходит перерегулирование, и скольжение приближается к установившемуся значению колебательно или даже с переменой знака (характеристики 2, 3).

В случае, когда регулятор настроен так, что среднее скольжение при подходе к нулевому значению меняет знак (характеристика 3), может наблю-

даться явление срыва ресинхронизации. Ресинхронизировавшийся генератор

снова переходит в асинхронный режим. Это явление называется проскакива-

нием синхронизма. После проскакивания синхронизма может снова произойти ресинхронизация или переход в новый асинхронный режим. Это зависит от вида кривой среднего скольжения. Однако при любой настройке регуля-

тора, а также любых параметрах генератора и системы можно за счет специального воздействия на регулирующее устройство генератора добиться уверенной и достаточно быстрой его ресинхронизации.

Явления, протекающие при ресинхронизации генераторов, в настоящее время не полностью изучены, и совершенно надежной методики расчета, отражающей детали протекающего процесса, особенно в сложной системе, пока не существует. Общая инженерная характеристика процесса может быть получена с помощью ЭВМ.