Некоммерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

ПРОТИВОАВАРИЙНОЕ ОПЕРАТИВНОЕ И АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 

Методические указания и задания к выполнению лабораторной работы

для магистрантов всех форм обучения

специальности 6М071800 - Электроэнергетика

 

 

 

Алматы 2012

 

Составители: М.В. Башкиров,  М.А.Тергеусизова, М.В.Акименков. «Противоаварийное оперативное и автоматическое управление электроэнергетических систем». Методические указания и задания к выполнению лабораторной работы «Автоматическое включение синхронных генераторов на параллельную работу»  для магистрантов электроэнергетического факультета специальности 6М071800 – Электроэнергетика. - Алматы: АУЭС, 2012. - 25 с. 

Методические указания содержат положения к лабораторным занятиям по автоматике в электрических сетях, оформлении и защите отчетов.

Описание лабораторной работы содержит общие теоретические положения, описание экспериментальной установки, схемы автоматики, методику проведения работы, перечень рекомендуемой литературы и контрольных вопросов. Время проведения лабораторной работы 4 часа.

Методические указания предназначены для магистрантов специальности 6М071800 – Электроэнергетика.

Ил.15, библиогр. – 4 назв. 

 

         Рецензент: доц. Кузембаева Р.М. 

 

Печатается по  плану издания некоммерческого акционерного общества «Алматинского университета энергетики и связи» на 2012 г.

 

 © НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2012 г.

 

1 Лабораторная работа. Автоматическое включение синхронных генераторов на параллельную работу

Цель работы: Ознакомиться с основными требованиями, предъявляемыми к синхронизации синхронных генераторов. Изучить принцип действия схем полуавтоматической точной синхронизации и самосинхронизации. Получить практические навыки включения генераторов на параллельную работу методом точной синхронизации и самосинхронизации.

1.1 Правила безопасности при выполнении лабораторной работы

На лабораторном стенде «Автоматическое включение синхронных генераторов на параллельную работу» рабочее напряжение переменного тока 220В, а постоянного – 110В. Это обстоятельство требует от студентов  обязательного знания правил техники безопасности: при их несоблюдении эти величины напряжений представляют собой серьезную опасность.

1) К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, ознакомившиеся заблаговременно с ее содержанием, изучившие соответствующие разделы теоретического курса  и уяснившие себе сущность  и цель работы.

2) Работу следует выполнить в последовательности указанной в инструкции к работе.

3) Необходимо распределять обязанности между членами бригады  - один выполняет сборку схемы, другие контролируют правильность выполненной операции.

4) Схему под напряжение включают только после ее проверки с разрешения преподавателя и лишь после предупреждения об этом всех студентов, работающих на данном рабочем  месте.

5) При выполнении работы запрещается:

а) вносить какие – либо изменения в рабочие схемы;

б) производить переключения в рабочей схеме, находящейся под напряжением;

в) прикасаться к оголенным токоведущим частям установки;

д) производить какие-либо операции за пределами своего рабочего места.

6) Во всех случаях обнаружения неисправного оборудования, измерительных приборов и проводов необходимо немедленно поставить в известность преподавателя.

7) После окончания работы студентов должны отключить установку, разобрать схему, а рабочее место привести в порядок.

1.2 Общие сведения

Для предотвращения или ликвидации аварий большое значение имеют быстрое включение резервных генераторов и восстановление параллельной работы частей энергосистемы, разделяющейся на не синхронно работающие части.

Включение генератора в сеть может сопровождаться толчками уравнительного тока и активной мощности на вал генератора. Указанные нежелательные явления возникают вследствие того, что частота вращения включаемого генератора отличается от синхронной частоты вращения генераторов энергосистемы, а напряжение на выводах возбужденного генератора – от напряжения на шинах электростанции. Для успешного включения генератора в сеть необходимо, чтобы толчок уравнительного тока в момент включения не превышал допустимой величины, а ротор включаемого генератора втянулся в синхронизм без длительных качаний.

Для выполнения этих условий необходимо предварительно отрегулировать скорость вращения генератора так, чтобы она стала близкой к синхронной скорости, а напряжение на его выводах (если генератор возбужден) сделать равным или близким напряжению энергосистемы, и выбрать момент подачи импульса на включение выключателя.

  Этот процесс уравнивания скорости, напряжения и выбора момента включения генератора в сеть называется синхронизацией.

В эксплуатации применяются два способа синхронизации: точная синхронизация и самосинхронизация.

1.3 Точная синхронизация

При включении генератора методом точной синхронизации необходимо выполнение следующих условий:

- равенство по абсолютному значению напряжения включаемого генератора U_г ( U_г≈ U_с ) и напряжения сети U_с;

- равенство угловой скорости вращения включаемого генератора ω_г и угловой скорости вращения генераторов энергосистемы ω_с (или              частоты f_г≈ f_с);

- совпадение по фазе векторов напряжения генератора и напряжения сети в момент включения выключателя.

Выполнение указанных условий обеспечивает включение генератора в сеть без броска уравнительного тока, без толчка активной мощности на вал генератора, без глубоких качаний. Однако практически затруднительно выполнить точно указанные условия. Включение генератора допускается производить в условиях, когда существует некоторая разность частот генератора и сети, (Df=0,1¸0,2 Гц) и разность абсолютных значений напряжений генератора и сети (5-10% U_н), при этом допускается некоторое значение уравнительного тока.

Разность напряжений генератора и сети, в случае, когда их частоты неодинаковы, периодически изменяется от нуля до максимального значения. Эта разность получила название напряжения биений, или напряжения скольжения U_с. Изменение напряжения биений иллюстрируется векторной диаграммой (см.рисунок 1, а) и графиком изменения напряжения во времени   (см.рисунок 1, б). Огибающая напряжения биений изменяется от нуля до максимального значения, равного двойной амплитуде 2U, и вновь уменьшается до нуля.

Действующее значение напряжения биений изменяется по закону

                                   ,                           (1.1)

где d - угол между векторами U_г и U_c;

 - угловая скорость скольжения.

Время полного цикла изменения напряжения биений называется периодом скольжения Т_s:

                                              Т_s=.                                                       (1.2)

Чем больше скорость скольжения, тем меньше период Т_s.  На рисунке 1,в показаны два цикла изменения напряжения биений, соответствующие двум значениям угловой скорости скольжения ω_s1 и ω_s2, при этом ω_s1 > ω_s2.

Если ЭДС генератора и напряжение системы равны по величине и в момент включения сдвинуты на угол d, величина уравнительного тока будет равна:

                                   I_ур=,                                           (1.3)

где х^/.  d – сверхпереходное сопротивление генератора;

       х_с – сопротивление энергосистемы.

Для того чтобы при синхронизации не было толчка уравнительного тока, контакты выключателя синхронизируемого генератора должны замыкаться в момент, когда U_s=0 (см.точка 3 на рисунке 1, в). Этот момент называют моментом оптимума.

Так как выключатель имеет собственное время включения, импульс на включение должен быть подан с опережением t_оп, равным времени включения выключателя t_вв (см.точка 2 на рисунке 1, в).

В момент подачи импульса на выключатель напряжение биений не равно нулю, оно определяется положением точки 2. Времени t_оп соответствует угол между векторами напряжений генератора и сети, называемый углом опережения d_оп:

                                            d_оп = ω_s – t_оп.                                                                    (1.4)

Различают два типа синхронизаторов: синхронизатор с постоянным углом опережения, в котором импульс на включение подается при достижении углом  d определенного постоянного значения; синхронизатор с постоянным временем опережения, в котором импульс на включение подается с постоянным временем опережения, равным времени включения выключателя.

 

     

 

 

                    а)                                                б)

        

 

в)

а) векторная диаграмма; б) кривая напряжения биения;

в) диаграмма, поясняющая работу синхронизатора.

Рисунок 1 – Напряжение биения при точной синхронизации

 

 

1.4 Самосинхронизация

 

При самосинхронизации генератор разворачивается турбиной до скорости, близкой к синхронной, и включается в сеть невозбужденным (возбуждение генератора снято автоматом гашения поля АГП).

В первый момент после включения невозбужденный генератор работает в режиме асинхронной машины, т.е. асинхронный момент способствует втягиванию генератора в синхронизм. После включения выключателя генератора включается АГП, который подает на генератор возбуждение. В этих условиях на ротор генератора начинает действовать синхронный вращающий момент, обеспечивающий окончательное втягивание генератора в синхронизм.

После включения выключателя генератора включается АГП, который подает на генератор возбуждение. В этих условиях на ротор генератора начинает действовать синхронный вращающий момент, обеспечивающий окончательное втягивание в синхронизм.

Включение генератора в сеть сопровождается броском уравнительного тока, определяемого по выражению     

                                         I_ур =  .                                        (1.5)

Включение генератора способом самосинхронизации сопровождается снижением напряжения на выводах генератора, что оказывает неблагоприятное влияние на работу потребителей, подключенных к шинам энергостанции. По мере втягивания генератора в синхронизм происходит уменьшение тока   I_ур и повышение напряжения шин U_ш.

Основным достоинством способа самосинхронизации является ускорение процесса синхронизации и его сравнительная простота, вследствие чего он легко может быть автоматизирован. Преимущества самосинхронизации особенно важны в аварийных условиях при значительных колебаниях частоты и напряжения в энергосистеме. Недостатком способа самосинхронизации следует считать  большие толчки тока в момент включения. Самосинхронизация широко применяется в аварийных условиях, когда чрезвычайно важно ускорить включение резервных генераторов в сеть, а также в нормальных эксплуатационных условиях, когда уравнительный ток

I_ур £ 3,5 I_{г ном}.

 

2 Устройства автоматического включения генераторов на параллельную работу

 

Синхронизация генераторов является ответственной операцией, требующей от обслуживающего персонала соответствующей квалификации и опыта работы. Различают ручную, автоматическую и полуавтоматическую синхронизацию.

При автоматической синхронизации весь процесс включения генератора в сеть выполняется автоматически без вмешательства дежурного персонала. Так, например, автоматически точный синхронизатор осуществляет регулирование скорости вращения и напряжения синхронизируемого генератора, контролирует допустимость для включения разности частот и напряжений, дает импульс на включение в момент, когда выполняются условия точной синхронизации.

При полуавтоматической синхронизации устройства автоматики играют вспомогательную роль, помогая дежурному персоналу синхронизировать генератор. Так, например, устройство полуавтоматической самосинхронизации контролируют величины разности частот и дает импульс на включение выключателя, когда она станет допустимой для включения. Регулирование скорости вращения синхронизируемого генератора при этом возлагается на дежурный персонал.

Ручная синхронизация, как правило, применяется на небольших передвижных электростанциях и в качестве резерва автоматических устройств на системных электростанциях.

После включения приступают к набору нагрузки на генераторе, воздействуя импульсами на двигатель изменения частоты вращения турбины, а изменение тока возбуждения генератора регулируют величину и характер реактивной мощности.

При постоянной активной мощности (P_a=const) и некотором токе возбуждения I_в ток статора I_ст будет минимальным, это соответствует чисто активному току нагрузки генератора (cosj=1). При увеличении тока возбуждения сверх этого значения ток статора увеличивается, cosj  уменьшается, и генератор будет отдавать в сеть реактивную мощность. Наоборот, если уменьшится ток возбуждения и сделать его меньше указанного значения, то cosj снова уменьшится и генератор для создания своего вращающего поля будет потреблять из сети реактивную мощность. Зависимость I_ст от I_в при постоянной активной мощности называется                  U-образной характеристикой синхронного генератора. Синхронный генератор может работать в режиме синхронного компенсатора или синхронного двигателя.

 

2.1 Устройство полуавтоматической самосинхронизации

 

Устройство полуавтоматической самосинхронизации обеспечивает автоматическое включение выключателя невозбужденного генератора при достижении генератором частоты вращения, близкой к частоте вращения работающих генераторов. Регулирование частоты вращения генератора производится персоналом вручную путем воздействия на регулятор частоты вращения турбины. Генератор возбуждается после включения его выключателя.

 Рассмотрим устройство полуавтоматической самосинхронизации, применяемое на тепловых электростанциях.

Основным элементом устройства  (см. рисунок 3, а) является реле разности частот KF типа ИРЧ-01А, контролирующее разность частот напряжений генератора и сети. Оно выполнено на индукционном принципе.  В связи с тем, что в настоящее время это реле снято с производства, данное реле заменено на учебном стенде на полупроводниковое реле РГР11, выпускаемое  ЧЭАЗ, (см. рисунок 2). Схема стенда после замены реле не изменилась. Реле ИРЧ-01А имеет две обмотки. Обмотка I подключается последовательно с реостатом R1 к трансформатору напряжения TV1, невозбужденного генератора. Обмотка  II подключается к трансформатору напряжения сети  TV2. Устройство полуавтоматической  синхронизации вводится в работу переключателем, замыкающим цепи трансформаторов TV1 и TV2, цепи оперативного постоянного напряжения и выходные цепи. Реле ИРЧ-01А в момент подачи напряжения на его обмотки может кратковременно замыкать свои контакты. Чтобы исключить неправильное действие устройства, обмотки I и II реле KF подключают к TV1 и TV2 неодновременно: сначала подключается обмотка II, а затем через время t_ср =1÷2 сек. (реле времени КТ) обмотка I подключается к трансформатору напряжения TV1, если на выводах генератора отсутствует напряжение (контакт KV1  реле минимального напряжения KV замкнут). Поскольку генератор включается в сеть невозбужденным, к обмотке I подводится остаточное напряжение генератора, составляющее U_г.ост =0,2÷2 В. Реле KV, включенное на напряжение трансформатора TV1, предназначено для того, чтобы исключить подачу номинального напряжения возбужденного генератора на обмотку I реле KF до включения генератора в сеть, что может произойти вследствие ошибочных действий персонала. При допустимой по условиям самосинхронизации разности частот реле кратковременно замыкает контакты KF1, KF2 в цепи обмотки промежуточного реле KL1. Оно срабатывает и контактом KL1.1 самоудерживается, а контактом KL1.3 подает воздействие на включение выключателя. После этого в связи с замыканием вспомогательного контакта выключателя Q1 включается АГП и на генератор подается возбуждение.

Реле KL2, управляемое размыкающим контактом KL1.2 реле KL1 обеспечивает однократность действия. Реле имеет некоторое замедление при возврате, что необходимо для надежного включения выключателя Q1и АГП.

После завершения процесса самосинхронихации обмотка I реле разности частот отключается от TV1 размыкающим контактом KL3.2. Это необходимо для того, чтобы исключить повреждение обмотки, не рассчитанной на номинальное вторичное напряжение трансформатора TV1. Для возврата реле KL1 и других реле ключ SA переводится в положение «Отключено».   

 

 

 

 

а) схема подключения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) внешний вид.

    

Рисунок 2 – Полупроводниковое реле разности частот РГР11

 

 

а)

Рисунок 3 – Типовая схема устройства полуавтоматической

самосинхронизации

 

 

 

б)

Рисунок 3 – Схема устройства полуавтоматической самосинхронизации, лабораторная схема

 

 

 

 

2.2 Полуавтоматический синхронизатор с постоянным углом опережения

 

В эксплуатации применяют синхронизаторы двух типов: с постоянным углом опережения и с постоянным временем опережения. Одна из схем полуавтоматического синхронизатора с постоянным углом опережения показана на рисунке 4, а. Рассматриваемый синхронизатор состоит из двух узлов: опережения и контроля скольжения – и является полуавтоматическим устройством, так как осуществляет только часть операции – проверяет скольжение и в определенный момент подает импульс на включение выключателя синхронизируемого генератора. Другие операции: регулирование скорости сращения и напряжения синхронизируемого генератора, а также контроль за разностью напряжений осуществляет дежурный персонал.

Узел опережения синхронизатора дает импульс, разрешающий включение генератора всегда при одном и том же угле опережения, какое бы ни было скольжение синхронизируемого генератора. Включение выключателя происходит, если величина скольжения не превышает заранее заданного допустимого значения, что определяется с помощью узла контроля скольжения.

Рассмотрим схему полуавтоматического синхронизатора (см.рисунок.4, а). Она содержит два минимальных реле напряжения KSV1 (с размыкающм контактом) и KSV2 (с замыкающим контактом). Угол опережения d_оп определяется напряжением срабатывания реле KSV2. Реле KSV1 осуществляет пуск реле времени КТ. К реле напряжения подводится напряжение биения U_s. Схема сравнивает время t_1,2, которое проходит от момента срабатывания реле KSV1 (см.рисунок 1, в, т.1) до срабатывания KSV2 (см.рисунок 1, в, т.2) с уставкой реле времени – временем контроля t_к=0,8¸1,2 с. По условию синхронизации устройство должно срабатывать при t_1,2³t_к и только в конце периода биения – при снижении U_s. Поэтому за исходное состояние принимается состояние схемы при U_smax (см.рисунок 4, а). Оба минимальных реле напряжения возбуждены – находятся в состоянии, при котором якорь реле подтянут. При этом контакт реле KSV1 разомкнут, а контакт реле KSV2 замкнут. Реле KL1 возбуждено: контакт KL1.1 замкнут, а KL1.2 разомкнут.

После снижения напряжения до U_s = U_ср1 (см.рисунок 1, в, т.1) реле KSV1 срабатывает, его контакт в цепи обмотки реле времени КТ замыкается и запускает его. Далее действие устройства зависит от поведения реле KSV2. Если угловая скорость скольжения меньше или равна расчетной ω_s£ω_sрас., то реле времени КТ успевает сработать до момента срабатывания реле KSV2 (см.рисунок 1, в, т.2), т.е. t_1,2³t_к при этом вследствие замыкания контакта КТ срабатывает реле KL2 и контактом KL2.1 самоудерживается, а контактом KL2.2 подготавливает цепь контактора КМ (YAС) электромагнита включения выключателя. После срабатывания реле KSV2 его контакт размыкается, реле KL1 возвращается и замыкает контакт KL1.2 и синхронизатор подает импульс на включение выключателя Q1. Включение не происходит,  если ω_s>ω_sрасч. При этом реле KL2 не срабатывает, так как реле KSV2 размыкает контакт в цепи обмотки реле KL1 раньше, чем срабатывает реле времени КТ (t_1,2<t_к) и контакт KL1.1 в цепи KL2 размыкается.

При выборе параметра срабатывания устройства прежде всего задают расчетный угол опережения d_{оп.расч}= ω_sрасч× t_вв. Если ω_sрасч> ω_s, то включение происходит не в момент оптимума, а при угле d_оп.= ω_s× t_вв. В связи с этим появляется угол ошибки включения. В худшем случае (ω_s=0) включение может произойти с углом ошибки, равным расчетному углу опережения. Поэтому d_{оп.расч} принимается таким, чтобы при включении с углом ошибки, равным ему, уравнительный ток не превышал допустимого значения               (3-3,5I_г.ном).

При малых углах можно принять

 

                                  d_{оп.расч}=.                                         (1.6)

 

Реле напряжения KSV2 задает угол опережения. Поэтому его напряжение срабатывания U_ср2 должно быть равно напряжению биения при угле d_{оп.расч}, т.е.

 

                                     U_ср2=2×U_ном×sin.                                       (1.7)

 

Напряжение срабатывания U_ср1  реле KSV1 выбирают, исходя из допустимой угловой скорости скольжения ω_sдоп , при которой максимально возможный угол включения не превышает угла d_{оп.расч}. Это выполняется, если ω_sдоп=. При этом напряжение срабатывания равно:

                                  U_ср1=2×U_ном×sind_{оп.расч}×(1+).                              (1.8)

 

 

 

                        

а) типовая схема; б) лабораторная схема.

 

Рисунок 4 – Схема полуавтоматического синхронизатора

с постоянным углом опережения

 

 

 

3 Описание стенда

 

Общий вид стенда представлен на рисунке 5. На лицевой панели стенда установлены приборы измерения, контроля и реле автоматики, необходимые для выполнения ручной и автоматической синхронизации синхронного генератора.

Силовая часть схемы установки собраны полностью (см.рисунок 5), что позволяет включить генератор на параллельную работу способом ручной синхронизации. Схемы полуавтоматической самосинхронизации (см.рисунок 3) и полуавтоматической точной синхронизации (см.рисунок 4) могут быть собраны, для чего на клеммы стенда выведены обмотки и контакты реле автоматики. Типовые схемы автоматики для синхронизации генераторов приведены на рисунке 3а, 4а, а схемы, необходимые для выполнения лабораторной работы, – на рисунке 3б, 4б.

Напряжение системы подается на стенд автоматом SF1 (слева), при этом загорается сигнальная лампа HL1, и приборы измерения PV1 и PF1 контролируют напряжение и частоту системы (U_с=230 В, 50 Hz).

Синхронизируемый модельный генератор установлен за стендом и имеет параметры Р_н.г.=1,2 кВт, U_н=230 В, f=50 Hz, n=1500 об/мин. Первичным двигателем (турбиной) генератора является двигатель постоянного тока мощностью Р_н.д.=1,5 кВт смешанного возбуждения. Обороты двигателя – генератора регулируются лабораторным автотрансформатором (ЛАТРом) TV1 путем изменения напряжения постоянного тока, подводимого к двигателю. Напряжение на зажимах генератора регулируется ЛАТРом  TV2 путем изменения тока возбуждения в обмотке ротора генератора.

По приборам PV2, PF2 и РА можно контролировать напряжение, частоту и ток генератора.

Питание на двигатель постоянного тока подается включением автомата  SF2 (справа, при этом загорается сигнальная лампа HL2) и магнитного пускателя КМ2 путем нажатия кнопки «пуск» SB2, затем напряжение и частота генератора доводятся приближенно до параметров системы.

Переключатели SA3 и  SA4 используются для включения схем полуавтоматической синхронизации генератора методом самосинхронизации, переключатели SA1 и  SA2 используются для включения схем методом точной синхронизации.

ВНИМАНИЕ! На клеммы стенда Ас, Вс, Сс и Аr, Вr, Сr подается линейное напряжение 230 В от энергосистемы и генератора.

Включить стенд под напряжение разрешается только после проверки ее преподавателем.

 

4 Программа работы и порядок ее выполнения

1) Изучить теоретические сведения настоящего пособия и уточнить основные требования, предъявляемые к синхронизации синхронных генераторов.

2) Ознакомиться с устройством стенда, расположением и назначением автоматов, ламп сигнализации, аппаратов, реле, клемм и приборов измерения, необходимые для выполнения ручной и полуавтоматической синхронизации генератора.

3) Включить синхронный генератор на параллельную работу методом полуавтоматической самосинхронизации, для чего на стенде собирают схему (см.рисунок 3, б). Сборке подлежат только цепи, обозначенные пунктирными линиями.  Реле РГР-11 клеммами 13-15 (см.рисунок 2) подключается к клеммам Аг и Вг невозбужденного генератора, тем самым подается синхронизируемое напряжение U_c. Клеммами 1-3  РГР-11 и другие реле автоматики подключаются к клеммам Ас и Вс системы, тем самым подается базовое  напряжение U_б. Сборке подлежат цепи, только обозначенные пунктирными линиями! Клемма 1 подключается к клемме А_С, а клемма 2 подключается к клемме В_С. Клемма 3 контакта KL3.4 подключается к клемме 5, а клемма 4 контакта KL3.4 подключается к клемме 6. На этом сборка схемы завершается. Все остальные цепи собраны, во избежание создания режима КЗ на контактах реле РГР11при неправильной сборке схемы.

После сборки схемы и проверки ее преподавателем приступают к синхронизации генератора в следующей последовательности:

а) включают автомат SF1 – питание системы;

б) включают двигатель, включением автомата  SF2 (справа, при этом загорается сигнальная лампа HL2) и магнитного пускателя КМ2 путем нажатия кнопки «пуск» SB2, разворачивают генератор до скорости                         0,7 – 0,8 h_н, обороты двигателя – генератора регулируются лабораторным автотрансформатором (ЛАТРом) TV1 путем изменения напряжения постоянного тока, подводимого к двигателю. Напряжение на зажимах генератора регулируется ЛАТРом  TV2 путем изменения тока возбуждения в обмотке ротора генератора и, увеличивая ток возбуждения, устанавливают напряжение на генераторе U_г=230 В, после чего   полностью снимают возбуждение генератора, вращая ручку ЛАТРА TV2 влево до упора;

в) включают схему автоматики ключом управления SA3, а через 2÷3 секунды SA4;

д) при  изменении скорости вращения генератора, вращением ручки ЛАТРа TV1 , когда разность частот синхронизируемого генератора и сети достигнет уставки срабатывания, реле замыкает свои контакты и через промежуточные реле осуществляют включение генератора на параллельную работу. После успешного включения генератора на ротор подается ток возбуждения ЛАТРОМ TV2.

4) Включить синхронный генератор на параллельную работу методом точной полуавтоматической синхронизации, для чего на стенде собирают схему (см.рисунок 4,б). Сборке подлежат цепи, обозначенные пунктирными линиями!

После сборки схемы и проверки ее преподавателем приступают к синхронизации генератора в следующей последовательности:

а) устанавливают напряжение срабатывания реле KSV1 и KSV2, время контроля допустимой разности частот на реле КТ;

б) включают автоматы SF1 и SF2 – питание системы и двигателя генератора;

в) включают двигатель, разворачивают генератор до номинальных оборотов (f_г≈47-48 Hz), обороты двигателя – генератора регулируются лабораторным автотрансформатором (ЛАТРом) TV1 путем изменения напряжения постоянного тока, подводимого к двигателю. Напряжение на зажимах генератора регулируется ЛАТРом  TV2 путем изменения тока возбуждения в обмотке ротора генератора и, увеличивая ток возбуждения, устанавливают напряжение на генераторе U_г=230 В;

г) ключами управления SA1 и SA2 включают реле напряжения KSV1 и KSV2 и на реле автоматики подают напряжение ~ 220 В.

Узлы опережения и контроля скольжения в схеме проверяют скольжение, и в определенный момент с уставкой времени контроля  t_к= 0,8-1,2 с.  производят автоматически включение генератора.

По условию синхронизации устройство должно срабатывать при t_1,2³t_к и только в конце периода биения – при скольжении U_s.

Работа схемы подробно описана выше в настоящем пособии. Успешную работу схемы автоматики необходимо проверить повторно.

Выполнив программу работы (согласно указаниям преподавателя), необходимо отключить установку, разобрать схему и оформить отчет.

 

5 Содержание отчета

 

Сформулировать цель работы и основные требования к синхронизации генератора.

Привести технические данные лабораторной установки, схему полуавтоматической самосинхронизации, схему полуавтоматической точной самосинхронизации.

Ответить (устно) на контрольные вопросы.

 

 

 

 

Рисунок 5 – Схема силовой сети лабораторного стенда

 

Рисунок 6 – Общий вид стенда «Автоматическое включение генератора на параллельную работу с энергосистемой»

6 Контрольные вопросы

 

1) Что такое синхронизация синхронного генератора и какие существуют способы синхронизации?

2) Что такое напряжение биений? Покажите график изменения напряжения биений во времени.

3) По каким приборам можно определить напряжение биений?

4) Объясните работу схемы полуавтоматического синхронизатора с постоянным углом опережения. Объясните назначение каждого элемента.

5) Объясните работу схемы полуавтоматической самосинхронизации? Объясните назначение каждого элемента.

6) В чем преимущества и недостатки метода самосинхронизации генераторов?

7) Назовите основные особенности включения генераторов на параллельную работу методом самосинхронизации.

8) Объясните последовательность операции при выполнении полуавтоматической точной синхронизации и самосинхронизации генераторов.

9) Какая аппаратура применяется для контроля разности частот синхронных генераторов?

10) Почему рекомендуется производить включение генератора на параллельную работу в аварийном режиме методом самосинхронизации, а в нормальном – методом точной синхронизации?

11) В чем опасность включения на параллельную работу не синхронизированного генератора?

12) Как выбирается момент включения генератора в сеть?

13) Что называется углом опережения, временем опережения, углом ошибки?

14) В чем отличие синхронизатора с постоянным углом опережения и с постоянным временем опережения?

15) Как регулируются напряжение и частота генератора?

 

  

Список литературы

 

1. Беркович М.А., Гладышев В.А., Семенов В.А. Автоматика энергосистем. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 268 с.

2. Беркович М.А., Комаров А.Н., Семенов В.А. Основы автоматики энергосистем. – М.: Энергоиздат, 1981. – 432 с.

4. Барзам А.Б. Системная автоматика. – М.: Энергия, 1989. – 446 с.

 

 

Содержание

 

1	Лабораторная работа. Автоматическое включение синхронных генераторов на параллельную работу		4
	1.1	Правила безопасности при выполнении лабораторной работы	4
	1.2	Общие сведения	4
	1.3	Точная синхронизация	5
	1.4	Самосинхронизация	8
2	Устройства автоматического включения генераторов напараллельную работу		8
	2.1	Устройство полуавтоматической самосинхронизации	9
	2.2	Полуавтоматический синхронизатор с постоянным углом опережения	14
3	Описание стенда		17
4	Программа работы и порядок ее выполнения		18
5	Содержание отчета		19
6	Контрольные вопросы		22
Список литературы			23

   

Сводный план 2012 г., поз.20