Некомерческое акционерное общество

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Электрических станций, сетей и систем

 

 

РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

для студентов всех форм обучения специальности

050718 - Электроэнергетика

 

Алматы 2008

 

СОСТАВИТЕЛИ:  С.Е. Соколов, Г.Х. Хожин, Ю.Г. Черемисинов. Режимы работы синхронных генераторов. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения специальности 050718 – Электроэнергетика. – Алматы: АИЭС, 2008. – 40 с.

            Методические указания содержат описания лабораторных  работ по курсу «Режимы работы синхронных генераторов» и требования, предъявляемые к их подготовке, выполнению и оформлению.

          Лабораторные работы выполняются на стенде, имитирующий главный щит управления электрической станции для практического ознакомления с процессами пуска синхронных генераторов, регулирование частоты и напряжения при включении на параллельную работу различными способами.

          Методические указания содержат 4 лабораторные работы, каждая из которых рассчитана на два часа.

          Ил.9, табл.1, библиогр.-5 назв.  

 

Рецензент: канд. техн. наук, проф. Борисов В.Н.

 Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества “Алматинский институт энергетики и связи” на 2007 г.

  

© НАО “Алматинский институт энергетики и связи”, 2008 г.

Содержание 

Введение............................................................................................................ 5

1 Лабораторная работа №1. Описание ЛЭС (лабораторной электрической станции)         6

1.1 Цель работы................................................................................................. 6

1.2 Программа работы....................................................................................... 6

1.3 Описание лабораторной электростанции.................................................... 6

1.4  Порядок проведения работы.................................................................... 10

1.5 Содержание отчета.................................................................................... 11

Контрольные вопросы.................................................................................... 11

2 Лабораторная работа №2. Включение синхронных генераторов на параллельную работу вручную методом точной синхронизации...................................................... 12

2.1 Цель работы............................................................................................... 12

2.2 Программа работы..................................................................................... 12

2.3 Краткая теория........................................................................................... 12

2.3.1 Включение генераторов на параллельную работу.................................. 12

2.3.2 Включение генератора способом точной синхронизации..................... 12

2.4 Синхронизация вручную........................................................................... 16

2.5 Порядок выполнения работы.................................................................... 16

2.5.1 Включение системы (сеть института) на 1 секцию шин ГРУ (генерато- ры №№1, 2 и нагрузка - отключены)..................................................................................... 16

2.5.2 Включение генератора №1 на параллельную работу с системой (генератор № 2 - отключен)......................................................................................................... 17

2.5.3 Включение генератора №2 на 2 секцию шин ГРУ (генератор №1 и система включены на 1 секцию шин ГРУ)..................................................................................... 18

2.5.4 Включение нагрузки на шины................................................................. 19

2.5.5 Отключение нагрузки от шин................................................................. 20

(Система, генераторы №№1, 2  – включены):................................................. 20

2.5.6 Отключение генератора №1 от 1 секции шин (система, генератор №2  – включены) 20

2.5.7 Отключение генератора №2 от шины (генератор №1 и нагрузка – отключены) 20

2.5.8 Отключение электродвигателя................................................................ 21

2.5.9 Отключение системы (сеть института) от 1 секции шин ГРУ (генерато-ры №1, 2 и нагрузка - отключены)..................................................................................... 21

2.6 Содержание отчёта.................................................................................... 22

Контрольные вопросы.................................................................................... 22

3 Лабораторная работа №3. Включение генераторов на параллельную рабо-  ту методом самосинхронизации и полуавтоматической синхронизации.......................... 23

3.1 Цель работы............................................................................................... 23

3.2 Программа работы..................................................................................... 23

3.3 Краткая теория........................................................................................... 23

3.4 Момент включения генератора на параллельную работу способом самосинхронизации по равности частот подключаемого генератора и сети.................................. 25

3.5 Описание работы схемы............................................................................ 26

3.6 Порядок выполнения работы.................................................................... 27

3.6.1 Включение генератора №1 на параллельную работу методом «Самосинхронизация» (система – включена; генераторы №1 - отключен)......................................... 27

3.6.2 Включение генератора №2 на параллельную работу методом «Самосинхронизация» (система – включена; генератор №2 - отключен)............................................ 28

3.6.3 Автоматическое включение генераторов на параллельную работу....... 29

3.7 Содержание отчета.................................................................................... 30

Контрольные  вопросы................................................................................... 30

4 Лабораторная работа №4. Перераспределение нагрузки между генератора-ми       31

4.1 Цель работы............................................................................................... 31

4.2 Программа работы..................................................................................... 31

4.3 Краткая теория........................................................................................... 31

4.3.1 Работа генератора параллельно с системой........................................... 31

4.3.2 Параллельная работа двух генераторов конечной мощности................ 32

4.4 Подготовка к работе.................................................................................. 33

4.5 Порядок проведения работы..................................................................... 33

4.6 Содержание отчета.................................................................................... 35

Контрольные вопросы.................................................................................... 35

Список литературы.......................................................................................... 36

Введение

 Предметом лабораторных исследований по данной дисциплине является  исследование установившихся режимов работы синхронных генераторов электрических станций.

Студенты знакомятся с описанием лабораторной электрической станции (ЛЭС), включением и отключением синхронных генераторов, параллельной работой генераторов и перераспределением нагрузки между генераторами и энергосистемой, а также взаимосвязями электрического оборудования, аппаратами и приборами электрической части электростанций. Содержание лабораторных работ позволяет студентам закрепить основной теоретический материал по дисциплине “Электрические станции и подстанции”.

Ввиду большого объема данной лабораторной работы предполагается, что студент прорабатывает самостоятельно (вне аудитории) основные вопросы выполнения переключений, синхронизации и фазировки генераторов электрической станции.

Методические указания к лабораторным работа дают полное представление студентам о включении синхронных генераторов на параллельную работу и особенностями их работы с энергосистемой.

 1 Лабораторная работа №1. Описание ЛЭС (лабораторной электрической станции)

 1.1 Цель работы

Изучение работы электрооборудования электростанций на примере ЛЭС.

 1.2 Программа работы

1.2.1 Ознакомиться с расположением основного, силового электрооборудования, щита управления, измерительными приборами  и  приборами, контролирующими загрузку генераторов ЛЭС по активной и реактивной мощности.

1.2.2 Произвести включение, набор нагрузки, сброс нагрузки  и отключение  синхронных генераторов Г.1 и Г.2 поочередно.

 1.3 Описание лабораторной электростанции

Расположение основного оборудования лабораторной электрической станции представлено на рисунке 1.1, где указано: 1 – блок двигатель-генератор; 2 – автотрансформатор-выпрямитель; 3 – нагрузка блоков; 4 – панель управления двигателями блоков; 5 – трансформатор связи с системой; 6 – пульт управления 1-го блока; 7 – пульт управления секционным выключателем; 8 – пульт управления 2-го блока; 9 – ячейка I (выключатель трансформатора связи с системой ВМП-10); 10 – ячейка 2 (секционный выключатель ВМГ-10); 11 – ячейка 3 (НТМИ); 12 – ячейка 4 (фидер "питания потребителей СН); 13 – щит электропитания лаборатории; 14 – приводы дистанционного управления; 15 – щит металлический.

Главное распределительное устройство состоит из 4-х ячеек (9-12) типа КСО-226.

        Главный щит управления (ПДУ) состоит из трех пульт-панелей (6-8), которые служат для управления и контроля за работой ЛЭС. На пульт-панелях выполнена мнемосхема, отражающая главную схему ЛЭС. Справа от панели 3 находится колонка синхронизации, соединенная шарнирно с панелью 3.

В главном распределительном устройстве станции применена одиночная секционированная система шин с секционным выключателем (ВС). Потребители получают электроэнергию непосредственно от станции по линиям Л-1 и Л-2, которые подключают на шины ГРУ через магнитные пускатели, имитирующие масляные выключатели. Роль системы выполняет сеть 0,4 кВ, связь с которой осуществляется через трансформатор связи.

Оборудование, установленное в ячейках РУ, выполнено на напряжение 6-10 кВ, в то время как вся станция работает на напряжении 380/220 В, поэтому на главной схеме, приведенной на рисунке 1.2, указано фактически установленное оборудование.

 

Рисунок 1.1 – Расположение основного оборудования

 

Рисунок 1.2 - Однолинейная схема ЛЭС

Роль турбины ЛЭС выполняет двигатель постоянного тока со смешанным возбуждением мощностью по 4,5 кВт. Для управления двигателями установлены 2 комбинированных пускорегулирующих устройства. Последовательно с параллельной обмоткой возбуждения включен регулировочный реостат, как это показано на рисунке 1.3. Когда реостат выведен из цепи параллельной обмотки возбуждения, тогда магнитный поток имеет наибольшее значение и скорость двигателя будет минимальной. Увеличение сопротивления реостатом цепи параллельной обмотки возбуждения уменьшаем ток возбуждения и, соответственно, магнитный поток, скорость двигателя при этом увеличивается.

Рисунок 1.3 - Регулирование тока возбуждения генераторов

Генераторы подключаются на шины ГРУ через магнитные пускатели, имитирующие масляные выключатели. Оперативные переключения производятся при помощи ключей ПМОВ. Эти ключи связаны с блок-контактами магнитных пускателей. Поэтому при включении магнитного пускателя рядом с ключом управления загорается красная лампочка, а при отключении – зеленая. В случае несоответствия рукоятки ключа управления и положения магнитного пускателя начинает работать пульс-пара и происходит мигание красной или зеленой лампочки. Ключи имеют шесть положений: «отключить», «предварительно отключено», «отключено», «включить», «предварительно включено», «включено». Два из них фиксированных и четыре положения нефиксированные. Из положений «предварительно включено» или «предварительно отключено» после опускания рукоятки ключ под действием пружины возвращается в фиксированное положение «включено» или «отключено».

Возбуждение генераторов ЛЭС осуществляется от выпрямителей ВК-100, питаемых от сети через понижающие трансформаторы 220/12. Регулирование тока возбуждения осуществляется с помощью реостата ШРГ, включенного последовательно с обмоткой возбуждения генератора. Выводя реостат в цепи возбуждения, можно добиться увеличение тока возбуждения и, соответственно, напряжения на зажимах генератора. ШРГ расположен на нижней панели пульта управления.

Синхронные генераторы и электрические двигатели изготовлены на Прокопьевском машинном заводе. Их технические данные приведены ниже.

Технические данные синхронных генераторов:

число фаз  ……………………………...  3;

полная мощность, кВА ………………… 6,25;

активная мощность, кВт ………………  5;

скорость вращения, об/мин……………  1500;

напряжение, В  ………………………..   230;

ток, А …………………..........................   5,7

КПД, % …………………………….......    80.

        Технические данные электрических двигателей системы ГД:

тип...........................................................  П-61

род тока ................................................    постоянный

номинальная мощность, кВт ...............   4,5

номинальное напряжение, В.................  220

номинальный ток якоря, А ...................  25

скорость вращения, об/мин ..................  1500

КПД, % ...................................................  86,8

В цепях генератора 1 и 2 установлены трансформаторы тока типа УТТ- 5 15\5, класс точности 0,2. в цепи фидера трансформатор тока ТПЛУ- 10 40\5, 0,5\0,5. В цепи секционного выключателя и в цепи трансформатора связи с системой стоят трансформаторы тока типа ТИЛ- 10 50\5, класс точности 0,5.

Все присоединения и электрические связи выполнены кабелем и монтажным проводом. Управление аппаратурой первичных цепей, оперативная сигнализация и измерение электрических величин осуществляется со щита управления лабораторной электрической станции. На фасаде главного щита управления располагаются аппаратура управления, измерительные приборы, световая сигнализация и ключи синхронизации соответственно для каждого генератора, как это показано на рисунке 1.4.

 

Рисунок 1.4 – Главный щит управления ЛЭС

 Главный щит управления (ГЩУ) состоит  из 3 пульт панелей: они служат для управления генераторами и секционным выключателем. Панель 1 –панель генератора 1. Панель 2- панель секционного выключателя. Панель 3- панель генератора 2.

На пульт-панелях выполнена мнемосхема, расположена аппаратура управления, измерительные приборы, световое табло сигнализации и ключи синхронизации соответственно для каждого генератора. На нижних лицевых стенках панели 1 и 3 расположены шунтовые  реостаты возбуждения и шунтовые реостаты двигателей постоянного тока.

На панели генератора 1 установлены один вольтметр для измерения напряжения статора - Vc, три амперметра для измерения токов статора по фазам - Ac, один вольтметр для измерения напряжения  обмотки  ротора- Vp, один амперметр для измерения тока обмотки  ротора - Ap, два киловаттметра активной мощности- kW, амперметр и счетчик фидера, вольтметры для контроля изоляции, тахометр с двойной шкалой для измерения оборотов генератора, колонка синхронизации (КС), предназначенная для синхронизации генераторов и состоящая из двух вольтметров для сравнивания напряжения синхронизируемых генераторов, двух частотомеров для замера частот генераторов и синхроноскопа для определения момента включения генератора на параллельную работу.

Кроме того, на пульт-панелях генератора 1 и 2 установлены устройства, имитирующие связь «ДИС - машинист турбины».

Панель генератора 2 выполнена аналогично панели генератора 1.

На панели секционного выключателя (СВМ) установлены один амперметр СВМ – А для измерения перетока нагрузки с одной секции на другую, один вольтметр для контроля напряжения I секции - V1c, один вольтметр для контроля напряжения II секции - V2c, три вольтметра для замера напряжения на каждой фазе – V.

На наклонных панелях пульта управления расположены ключи управления коммутационной аппаратурой ЛЭС и световая сигнализация.

 1.4  Порядок проведения работы

1.4.1 Подготовить ЛЭС к работе. Для этого необходимо:

а) включить автомат питания выпрямителя на щите электропитания лаборатории;

б) включить автоматы 220 В постоянного тока и 380 В переменного тока на щите питания электролаборатории;

в) привести в исходное (отключенное) положение все линейные (ЛР) и шинные (ШР) разъединители и визуально проверить их положение;

г) нажатием на соответствующие кнопки на пультах генераторов №1 и №2 опробовать схему мигающего света (кнопка - КОМ), схему съема мигающего света (кнопка – КСМ), схему аварийной сигнализации (кнопка – КОА);

д) проверить соответствие положений ключей управления и сигнальных ламп положения силовых выключателей. Если мигают лампы зеленого цвета, необходимо соответствующие ключи перевести в горизонтальное положение, а затем повернуть против часовой стрелки до упора. Если мигают лампы красного цвета, необходимо соответствующие ключи перевести в вертикальное положение, а затем повернуть по часовой стрелке до упора.

1.4.2 Произвести пуск и возбуждение генератора 1. Для этого необходимо выполнить следующее:

а) включить автоматический выключатель АП-50 двигателя на панели управления двигателями;

б) нажать кнопку «пуск генератора» на пульте управления. Через две-три секунды тахометр покажет 700 об/мин;

в) медленно вращая рукоятку шунтового реостата двигателя (ШРД) против часовой стрелки, установить на тахометре номинальные обороты 1500 об/мин;

г) включить возбуждение генератора ключом КУ-2 АГП №1;

д) медленно вращая рукоятку шунтового реостата генератора (ШРГ) против часовой стрелки, возбудить генератор до номинального напряжения (красная черта на вольтметре - обмотке статора);

е) включить нагрузку (сопротивление) на шины генератора 1;

ж) занести показания приборов в таблицу 1;

з) отключить и остановить генератор 1, проведя все операции в обратном порядке.

Аналогичные операции провести для генератора 2 и занести показания приборов в таблицу 1.

 Т а б л и ц а  1 - Показания приборов синхронных генераторов

№ генератора

Pг, кВт

Qг, кВар

Iг, А

Uг, кВ

Pнагр, кВт

Qнагр, кВар

1 генератор

 

 

 

 

 

 

2 генератор

 

 

 

 

 

 

 1.5 Содержание отчета

Описать расположение основного оборудования ЛЭС.

Описать главный щит управления ЛЭС со всеми приборами, установленными на пульт-панелях.

Описать последовательность операций по пуску, загрузке и остановке синхронных генераторов и представить результаты работы (заполнить таблицу 1).

 Контрольные вопросы

1. Какое оборудование расположено в ЛЭС?

2. Из чего состоит главный щит управления ЛЭС?

3. Какие приборы установлены на панели генератора?

4. Какие приборы установлены на панели секционного выключателя?

5. Каков порядок пуска и останова синхронного генератора?

6. Каким образом регулируется ток возбуждения генераторов?

7. Как регулируется скорость синхронного генератора?

2 Лабораторная работа №2. Включение синхронных генераторов на параллельную работу вручную методом точной синхронизации

 2.1 Цель работы

Приобретение студентами практических навыков регулирования скорости и напряжения синхронных генераторов, а также включение их на параллельную работу методом точной синхронизации.

 2.2 Программа работы

2.2.1 Ознакомиться с процессом втягивания невозбужденного генератора в синхронизм.

2.2.2 Ознакомиться с динамическими воздействиями и процессом втягивания в синхронизм возбужденного генератора.

2.2.3 Собрать схему включения генератора на параллельную работу методом точной синхронизации.

2.2.4 Включить генератор на параллельную работу методом  точной синхронизации.

 2.3 Краткая теория

 2.3.1 Включение генераторов на параллельную работу

В эксплуатации относительно часто возни­кает необходимость заключения синхронных ге­нераторов на параллельную работу после оче­редных отключений, обусловленных эксплуа­тационным графиком их работы или выводом агрегатов в ремонт. Процесс подготовки и включение генераторов на параллельную работу называют синхронизацией.

В практике эксплуатации используют два метода синхронизации: метод точной син­хронизации и метод самосинхронизации.

В некоторых случаях допустимо несинхрон­ное включение на параллельную работу двух частей энергосистемы. Так, например, в на­стоящее время в ряде систем применяют не­синхронные автоматические повторные вклю­чения линий, связывающих части системы. Максимальные уравнительные токи, которые при этом могут появиться, не должны превы­шать допустимых для генераторов.

 2.3.2 Включение генератора способом точной синхронизации

При точной синхронизации генератор возбуждают и включают в сеть после достижения следующих условий синхронизма:

- равенст­ва напряжений по величине;

- совпадения напряжений по фазе;

- равенства частот ге­нератора и сети.

Несоблюдение любого из этих условий при включении может привести к серьезным по­вреждениям генератора.

Допустим, что необходимо подключить ге­нератор Г на параллельную работу к систе­ме С (рисунок 2.1,а).

Рисунок  2.1 – Включение генератора в сеть способом точной синхронизации:

а —исходная схема; б — векторная диаграмма напряжений при ; в — то же при  ;   г — осциллограмма   напряжения

биения при

Примем, что система (сеть) обладает большой мощностью и напря­жение Uc на шинах системы остается пример­но неизменным во всех режимах. Сопротивле­ние системы до сборных шин установки обозначим хс. Возможны три режима, предше­ствующих моменту включения генератора:

1 Векторы фазных напряжений генера­тора UГ и системы Uc не равны по величине, но совпадают по фазе и изменяются во време­ни с одинаковой частотой

 

 2 Векторы   фазных   напряжений разошлись по фазе на некоторый угол ψ

 3 Генераторы   вращаются с  разными угло­выми скоростями

 

 При включении выключателя В-1 в контуре возникает уравнительный ток Iу, начальная ве­личина которого определяется следующим урав­нением

 

 где    Е"ф и    x"d — сверхпереходные   э. д. с. и сопротивление генератора.

Ток Iу отстает от напряжения ΔUФ на угол, близкий к 90°, поскольку активные сопротив­ления генератора и системы незначительны.

В первом из рассматриваемых случаев уравнительный ток получается индуктивным (рисунок 2.1, б) и существенной опасности для машин не представляет. Поэтому разность на­пряжений при включении машин можно допу­скать до 5—10%.

Во втором случае (рисунок 2.1, е) уравни­тельный ток имеет значительную активную составляющую. Вектор напряжения Uф.г. генератора отстает, поэтому активная составляю­щая Iа.г. его уравнительного тока создает мо­мент, направленный на ускорение ротора. Если бы вектор напряжения Uф.г опережал вектор Uф.с, то активная составляющая его тока создавала бы момент, тормозящий ротор. В обоих случаях включение генератора сопро­вождается значительными толчками нагрузки на его вал, что может повлечь за собой серь­езные механические повреждения агрегата. Во избежание этого угол расхождения векторов напряжений синхронизируемых источников в момент включения не должен превышать 10 эл. град.

Наконец, в третьем случае, когда угол между напряжениями генератора и системы все время меняется, непрерывно изменяется и величина разности напряжений ΔuФ, кото­рую называют напряжением   биения.

Напряжение биения изменяется во време­ни с частотой, равной полусумме частот син­хронизируемых источников, а его амплитуда колеблется в пределах от 0 до 2Uф.м, как это показано на рисунке 2.1, г.

Таким образом, при неравенстве частот всегда существует опасность включения в не­благоприятный момент значительного расхож­дения векторов напряжений. Кроме того, при большой разности частот машина может не войти в синхронизм. Все это заставляет огра­ничивать разность частот при включении вели­чиной 0,1%.

Наибольший уравнительный ток возникает при включении в момент, когда ψ=180°. Если предположить, что генератор включается на параллельную работу с мощной системой с = 0),то

 

 т. е. уравнительный ток оказывается в 2 раза больше сверхпереходного тока трехфазного короткого замыкания на зажимах генератора, а максимальное мгновенное значение уравни­тельного тока соответственно вдвое больше ударного тока i(3)у.

Итак, включение возбужденного генератора на параллельную работу с другими генерато­рами при произвольном соотношении частот и напряжений может повлечь за собой тяже­лые повреждения машины, обусловленные сильными механическими толчками и электро­динамическими силами от больших уравни­тельных токов.

Процесс синхронизации состоит в регули­ровании напряжения и частоты   включаемого генератора в соответствии с условиями син­хронизма и включении генераторного выклю­чателя в правильно выбранный момент. При синхронизации используют комплект измери­тельных приборов (рисунок 2.2): два частото­мера и два вольтметра, контролирующих соот­ветственно частоту и напряжение на зажимах синхронизируемого генератора и сети (систе­мы , и синхроноскоп S—прибор, позволяющий судить о взаимном перемещении векторов напряжений синхронизируемых источников. Все эти приборы монтируют на одной колонке синхронизации.

 

Рисунок 2.2 – Схема включения измеритель­ных приборов колонки синхронизации

 Равенства напряжений добиваются измене­нием возбуждения синхронизируемого генера­тора. Частоту регулируют, изменяя посредст­вом сервомотора пуск рабочего вещества (па­ра, воды, топлива) в первичный двигатель подключаемого генератора.

В реальных условиях невозможно добиться устойчивого равенства частот у синхронизи­руемого генератора и сети. Выключатель гене­ратора следует включить в тот момент, когда вектор напряжения синхронизируемого гене­ратора медленно подходит к вектору напря­жения сети.

Момент включения улавливают по стрелке синхроноскопа, которая вращается с угловой скоростью скольжения. На шкале прибора на­несена черта, соответствующая совпадению напряжений по фазе. При дистанционном управлении выключатель следует включать в момент, когда стрелка синхроноскопа не­много не дошла до черты, так как необходимо учесть время дистанционного включения вы­ключателя.

Недостатки способа точкой синхронизации: сложность и длительность процесса, особенно в условиях аварийного режима системы, со­провождающегося колебаниями частоты и на­пряжения, необходимость высокой квалифи­кации обслуживающего персонала, сложность автоматизации процесса, возможность тяже­лых аварий при нарушении условий синхрони­зации.

 2.4 Синхронизация вручную

При данном способе синхронизации контроль над параметрами и процессом синхронизации осуществляется с помощью измерительных приборов: 2 вольтметров, 2 частотомеров, синхроноскопа. Эти приборы размещены комплектно в колонке синхронизации, установленной на кронштейнах с правой стороны пульта – панели. Приборы с помощью ключей присоединяются к цепям генератора и той системы, с которой генератор синхронизируется.

 2.5 Порядок выполнения работы

2.5.1 Включение системы (сеть института) на 1 секцию шин ГРУ (генераторы №№1, 2 и нагрузка - отключены)

1 ГРУ, ячейка Ф1:

         ШР – включить;

         ЛР – включить;

         ВМ-6кВ – нормально включен.

2ГРУ, ячейка НТМИ-6кВт:

         ШРС – 2 – включить.

3 ГРУ, ячейка СВМ:

         ШРС – 1 – включить;

         СВМ – нормально включен.

4 Распределительный щит ~380В - РП – 14.

5 Автоматы:

         2АВ – включить;

         3АВ – включить;

         4АВ – включить;

         5АВ – включить.

6 Рукоятки ПСХ генераторов №№1, 2 и СВМ на соответствующих пультах – сняты.

7 Положение остальных переключателей, ключей на пультах управления генераторов №№1, 2 и СВМ – произвольное.

8 Включение производится переводом ключа КУ-5 из горизонтального положения в вертикальное (при этом над ключом моргает зеленая лампа), затем по часовой стрелке до упора.

При этом:

         над ключом КУ-5 загорается красная лампа;

         на пульте СВМ kV1 – показывает напряжение 1 системы шин, а kV фаз А, В, С – напряжения фаз систем шин.

 2.5.2 Включение генератора №1 на параллельную работу с системой (генератор № 2 - отключен)

1 На пульте генератора №1 переключатели установить в положение:

         ПСС – горизонтально – ручная синхронизация;

         ПРС – вертикально - точная синхронизация;

         ПСХ 1G – горизонтально – включено;

         ПБ - вертикально – включено (горит ЛС – Контроль синхронизма выведен);

         фаза «В» - горизонтально - отключено.

2 Включение электродвигателя №1.

         Реостаты (Левая дверь пульта генератора №1) установить в крайнее правое положение.

          На пульте генератора №1 кнопкой «Пуск» произвести запуск электродвигателя №1.

         Реостатами (Левая дверь пульта генератора №1) по тахометру (Пульт СВМ, стрелка – L) – выставить обороты примерно 1400 об/мин.

3 Включение возбуждения генератора №1.

3.1 Включение производится переводом ключа КУ2 из горизонтального положения в вертикальное (при этом над ключом моргает зеленая лампа), затем по часовой стрелке до упора;

         При этом над ключом КУ2 загорается красная лампа.

3.2 Реостатом (Правая дверь пульта генератора №1) выставить напряжение на статоре генератора примерно 6,3 кВ. При этом напряжение возбуждения = 30 - 40 В, ток возбуждения = 4 - 5А.

4 Включение генератора №1 на шины.

4.1 Включение производится переводом ключа КУ1 из горизонтального положения в вертикальное (при этом над ключом моргает зеленая лампа), затем по часовой стрелке до упора;

При этом:

над ключом КУ1 загорается красная лампа;

на пульте СВМ kV1 – показывает напряжение 1 системы шин, а kV фаз А, В, С – напряжения фаз 1системы шин;

на колонке синхронизации V и Hz показывают напряжение и частоту 1 и 2 систем шин соответственно.

4.2 На пульте генератора №1 переключатель установить в положение:

ПСХ 1G –вертикально – отключено;

ПРС – горизонтально - отключен.

Положение остальных переключателей, ключей на пультах управления генераторов №№1, 2 и СВМ – произвольное.

 

2.5.3 Включение генератора №2 на 2 секцию шин ГРУ (генератор №1 и система включены на 1 секцию шин ГРУ)

1 ГРУ, ячейка НТМИ-6кВт:

         ШРС – 2 – включить.

2 ГРУ, ячейка СВМ:

         ШРС – 1 – включить;

         СВМ – нормально включен.

3 Распределительный щит ~380В - РП – 14.

4 Автоматы:

         2АВ – включить;

         3АВ – включить;

         4АВ – включить;

         5АВ – включить.

5 Щит управления электродвигателем №2:

         АВ – включить.

6 Рукоятки ПСХ системы, генератора №1 и СВМ на соответствующих пультах – сняты.

7 Положение остальных переключателей, ключей на пультах управления – произвольное. 

8 На пульте генератора №1 переключатели установить в положение:

         ПСС – горизонтально – ручная синхронизация;

         ПРС – вертикально - точная синхронизация;

         ПСХ 1G – вертикально– отключено;

         ПБ - вертикально – включено (горит ЛС – Контроль синхронизма выведен);

         фаза «В» - горизонтально - отключено.

9 На пульте генератора №2 переключатель установить в положение:

         ПСХ 2G –вертикально – включено.

10 Включение электродвигателя №2.

         Реостаты (Левая дверь пульта генератора №2) установить в крайнее правое положение.

          На пульте генератора №2 кнопкой «Пуск» произвести запуск электродвигателя №2.

         Реостатами (Левая дверь пульта генератора №2) по тахометру (Пульт СВМ, стрелка – L  ) – выставить обороты примерно 1400 об/мин.

11 Включение возбуждения генератора №2.

11.1 Включение производится переводом ключа КУ2 из горизонтального положения в вертикальное (при этом над ключом моргает зеленая лампа), затем по часовой стрелке до упора;

При этом над ключом КУ2 загорается красная лампа.

         Реостатом (Правая дверь пульта генератора №2) выставить напряжение на статоре генератора примерно 6,3 кВ. При этом напряжение возбуждения = 30 - 40 В, ток возбуждения = 4 - 5 А.

12 Включение генератора №2 на шины.

12.1   Включение производится переводом ключа КУ1 из горизонтального положения в вертикальное (при этом над ключом моргает зеленая лампа), затем по часовой стрелке до упора;

При этом:

         над ключом КУ1 загорается красная лампа;

         на пульте СВМ kV2 – показывает напряжение 2 системы шин, а kV фаз А, В, С – напряжения фаз 2 системы шин;

         на колонке синхронизации V и Hz показывают напряжение и частоту 1 и 2 систем шин соответственно.

13  На пульте генератора №2 переключатель установить в положение:

ПСХ 2G –горизонтально – отключено.

14 На пульте генератора №1 переключатель установить в положение:

ПРС – горизонтально - отключен.

Положение остальных переключателей, ключей на пультах управления генераторов №№1, 2 и СВМ – произвольное.

 2.5.4 Включение нагрузки на шины

Для выключения нагрузки необходимо выполнить следующее

(Система, генераторы №№1, 2  – включены):

1 Положение переключателей, ключей на пультах управления генераторов №№1, 2 и СВМ – произвольное.

2 На пульте генератора №1 переключатель установить в положение:

         ПН – переключатель нагрузки – крайнее правое положение.

3 Включение нагрузки на шины.

4 Включение производится переводом ключа КУ-3 из горизонтального положения в вертикальное (при этом над ключом моргает зелёная лампа), затем по часовой стрелке до упора.

При этом:

         над ключом КУ-3 загорается красная лампа.

5 Изменение нагрузки на шинах.

Изменяя положение ПН (против часовой стрелки – увеличение нагрузки, по часовой – уменьшение нагрузки), изменяем нагрузку на шинах, при этом необходимо следить за оборотами электродвигателей №№1, 2 (примерно 1500 об/мин.).

2.5.5 Отключение нагрузки от шин

(Система, генераторы №№1, 2  – включены):

1 Положение переключателей, ключей на пультах управления генераторов №№1, 2 и СВМ – произвольное.

2 На пульте генератора №1 переключатель установить в положение:

         ПН – переключатель нагрузки – крайнее правое положение.

3 Отключение нагрузки от шин.

4 Отключение нагрузки от шин производится переводом ключа КУ-3 из вертикального положения в горизонтальное (при этом над ключом моргает красная лампа), затем против часовой стрелки до упора.

При этом:

         над ключом КУ-3 загорается зелёная лампа.

 2.5.6 Отключение генератора №1 от 1 секции шин (система, генератор №2  – включены)

1 Отключение генератора №1 от шин.

2 Отключение производится переводом ключа КУ1 из вертикального положения в горизонтальное (при этом над ключом моргает красная лампа), затем против часовой стрелки до упора;

При этом:

         над ключом КУ1 загорается зелёная лампа;

         на пульте СВМ kV1 – показывает отсутствие напряжения 1 системы шин, а kV фаз А, В, С – отсутствие напряжения фаз 1 системы шин;

         на колонке синхронизации V и Hz показывают отсутствие напряжения частоты 1 и 2 систем шин соответственно.

3 Отключение возбуждения генератора №1.

4 Отключение производится переводом ключа КУ2 из вертикального положения в горизонтальное (при этом над ключом моргает красная лампа), затем против часовой стрелки до упора.

         При этом над ключом КУ2 загорается зеленая лампа.

При выполнении данных операций необходимо следить за оборотами электродвигателя №1 (примерно 1400 об/мин.).

5 ГРУ, ячейка СВМ:

СВМ – нормально включен;

ШРС – 1 – отключить.

6 ГРУ, ячейка НТМИ-6кВт:

ШРС – 2 – отключить.

 2.5.7 Отключение генератора №2 от шины (генератор №1 и нагрузка – отключены)

1 Отключение генератора №2 от шин.

2 Отключение производится переводом ключа КУ1 из вертикального положения в горизонтальное (при этом над ключом моргает красная лампа), затем против часовой стрелки до упора.

При этом:

         над ключом КУ1 загорается зелёная лампа;

         на пульте СВМ kV2 – показывает отсутствие напряжения 2 системы шин соответственно, а kV фаз А, В, С – отсутствие напряжения фаз 2 системы шин.

         На колонке синхронизации V и Hz показывают отсутствие напряжения частоты 1 и 2 систем шин соответственно.

3 Отключение возбуждения генератора №2.

3.1 Отключение производится переводом ключа КУ2 из вертикального положения в горизонтальное (при этом над ключом моргает красная лампа), затем против часовой стрелки до упора.

         При этом над ключом КУ2 загорается зеленая лампа.

При выполнении данных операций необходимо следить за оборотами электродвигателя №2 (примерно 1400 об/мин.).

4 ГРУ, ячейка СВМ:

         СВМ – нормально включен;

         ШРС – 1 – отключить.

5 ГРУ, ячейка НТМИ-6кВт:

         ШРС – 2 – отключить.

 2.5.8 Отключение электродвигателя

1 Отключение электродвигателя №1(№2).

         Реостатами (Левая дверь пульта генератора №2) по тахометру (Пульт СВМ, стрелка – L) – выставить минимальные обороты примерно 1000 об/мин.

          На пульте генератора №1(№2) кнопкой «Стоп» произвести остановку электродвигателя №1(№2).

2 Щит управления электродвигателем №1(№2):

АВ – отключить.

 2.5.9 Отключение системы (сеть института) от 1 секции шин ГРУ (генераторы №1, 2 и нагрузка - отключены)

1 Отключение производится переводом ключа КУ-5 из вертикального положения в горизонтальное (при этом над ключом моргает красная лампа), затем против часовой стрелки до упора.

При этом:

         над ключом КУ-5 загорается зелёная лампа;

         на пульте СВМ kV1 – показывает отсутствие напряжения 1 системы шин, а kV фаз А, В, С – отсутствие напряжения фаз 1 системы шин.

2 ГРУ, ячейка Ф1:

         ВМ-6кВ – нормально включен;

         ЛР – отключить;

         ШР – отключить;

3 ГРУ, ячейка СВМ:

         СВМ – нормально включен;

         ШРС – 1 – отключить.

4 ГРУ, ячейка НТМИ-6кВт:

         ШРС – 2 – отключить.

5 Распределительный щит ~380В - РП – 14.

6 Автоматы:

         2АВ – отключить;

         3АВ – отключить;

         4АВ – отключить;

         5АВ – отключить.

 2.6 Содержание отчёта

Отчет должен содержать:

- программу работы;

- краткую теорию;

- порядок выполнения работы;

- ответы на контрольные вопросы.

Отчет выполняется в отдельной тетради. Все схемы должны выполняться карандашом и аккуратно.

 Контрольные вопросы

1. Как происходит процесс втягивания не возбужденного генератора в синхронизм?

2. Объяснить процесс автоматической синхронизации.

3. Объяснить процесс синхронизации вручную.

4. Объяснить порядок работы схемы.

 

 3 Лабораторная работа №3. Включение генераторов на параллельную работу методом самосинхронизации и полуавтоматической синхронизации

 3.1 Цель работы

Закрепление знаний студентов по разделу:

Автоматическое включение синхронных генераторов на параллельную работу.

 3.2 Программа работы

3.2.1 Собрать схему включения генератора на параллельную работу методом самосинхронизации.

         3.2.2 Включить генератор на параллельную работу методом самосинхронизации.

3.2.3 Включить генератор на параллельную работу методом  полуавтоматической  синхронизации.

 3.3 Краткая теория

При самосинхронизации генератор включается в сеть без возбуждения. Но вслед за подключением статора к сети в цепь ротора подается ток возбуждения, и ротор втягивается в синхронизм.

При включении синхронных генераторов на параллельную работу методом самосинхронизации необходимо соблюдение следующих условий:

а) подключаемый к сети генератор должен быть возбужден, соответствует отключенное положение АГП;

б)   шунтовой реостат устанавливается в положение, соответствующее номинальному напряжению при холостом ходе;

в) разность частот подключенного генератора и сети в момент включения не должна превышать 3-5%;

г)  ускорение вращение ротора в момент включения генератора не должна быть более 0,5-1Герц/сек.;

д)  после включения генератора в сеть необходимо сразу подать возбуждение. В момент включения невозбужденного генератора в сеть будет толчок уравнительного тока, действующее значение периодической составляющей которого может быть определено из выражения

                                               .                                                 (1)

 Допустимость включения генераторов методом самосинхронизации оценивается величиной Jур. Если эта величина не превосходит 3,5-кратного номинального тока генератора, то никаких ограничений в применении методов самосинхронизации не устанавливается.

Так как при включении генератора методом самосинхронизации ток включения никогда не превзойдет величины тока, при КЗ на зажимах возбуждаемого генератора, допустимо в аварийных условиях включать генераторы способом самосинхронизации независимо от типа мощности и схемы присоединения.

Включение генераторов методом самосинхронизации всегда сопровождается понижением напряжения на зажимах генераторов и в цепи, соединяющей синхронизируемый генератор с сетью.

Напряжение на зажимах синхронизируемого генератора приближенно может быть определенно выражением

                       или .                  (2)

 По мере втягивания генератора в синхронизм, напряжение быстро восстанавливается, с одной стороны, из-за возрастания сопротивления генератора и, с другой стороны, вследствие работы устройств форсировки возбуждения и регулирования напряжения.

Втягивание генератора в синхронизм после подачи возбуждения определяется результирующим действием моментов:

а) избыточного момента Мизб, равного разности между моментом, развиваемым турбиной при данной скорости вращения Мт и моментом сопротивления   Мс. Избыточный момент обуславливает ускорение агрегата;

б) синхронного момента Мсинх., развиваемого генератором в результате взаимодействия поля ротора, возникшего под действием тока возбуждения и поля статора

                                                                              (3)

 где Ed уст –э.д.с. генератора при установившемся значении тока ротора;

б – угол между вектором  Ed уст и вектором напряжения шин Uш;

в) реактивного момента

 .                                     (4)

 Реактивный момент развивается ротором при взаимодействии вращающегося поля статора с явно выраженными полюсами ротора; последние увлекаются полем статора и стремятся повернуться в зону наибольшей магнитной индукции. Под воздействием реактивного момента, генератор втягивается в синхронизм как при совпадении векторов напряжении генератора и сети, так и при расхождении их на 180 градусов, поэтому возбуждение при самосинхронизации подается до того, как генератор втянется в синхронизм, т.е. при некотором положительном скольжении;

г) среднего асинхронного момента Мср.ас, развиваемого генератором в асинхронном режиме. Средний асинхронный момент генератора пропорционален квадрату напряжения на зажимах обмотки статора и зависит от величины скольжения. Действия асинхронного момента всегда направлено в сторону втягивания генератора в  синхронизм.

Процесс втягивания генератора в синхронизм происходит следующим образом. При вращении генератора со скоростью, меньшей синхронной, после включения генератора в сеть возникает  асинхронный момент, который подтягивает генератор до малых значений скольжения. Когда скольжение достигает наибольшей величины, включается возбуждение генератора и возникает синхронный момент, который обеспечивает втягивание генератора в синхронизм после нескольких качений.

Наличие устройств форсировки возбуждения и автоматического регулирования возбуждения уменьшает время восстановления напряжения в процессе самосинхронизации.

 3.4 Момент включения генератора на параллельную работу способом самосинхронизации по равности частот подключаемого генератора и сети.

В схемах для автоматического включения генераторов методом самосинхронизации контроль разности частот чаще всего осуществляется при помощи индукционного четырехполюсного реле с цилиндрическим ротором типа ИРЧ-01. Данное реле имеет две системы обмоток, одна из которых (обмотка напряжения) подключается к ТН сети, а другая (токовая обмотка)- к ТН генераторов. Последовательно с обмоткой подключается добавочное сопротивление  Rд , величина которого может быть определена из выражения

                                                        (5)

 где: Uуст - остаточное напряжение генератора;

Jp  -  номинальный ток токовой обмотки реле.

Реле обеспечивает надежное замыкание контактов при разности частот 1-1.5 Гц. Колебания напряжения, подводимого к обмотке реле, допускается не более +50% напряжения, при котором произведена регулировка уставки. При изменении напряжения на катушках и тока в катушках уставки срабатывания самопроизвольно меняются в пределах (1,8-0,35 Гц), что является недостатком конструкции реле ИРЧ-0,1.

Синхронизация генераторов может быть ручная и автоматическая. При ручной синхронизации все действия по включению генератора в сеть производится  от руки. При автоматической синхронизации все эти действия осуществляются автоматически. Иногда применяется и так называемая полуавтоматическая синхронизация, тогда часть операции выполняется вручную, а часть автоматически. В частности, в данной работе и рассматривается полуавтоматическая синхронизация с использованием реле разности частот ИРЧ-0,1.

 

3.5 Описание работы схемы

Данная схема предназначена для полуавтоматической самосинх­ронизации генераторов с использованием индуктивного четырехполюсного реле разности  частот ИРЧ-0,1 (рисунок 3.1).  

 

Рисунок 3.1 – Схема полуавтоматической синхронизации

 На стенде расположены два автоматических выключателя 1 АВ и 2 АВ (автоматическим выключателем 1 АВ производится подключения двигателя постоянного тока (турбина 1) к сети, а вторым автоматическим выключателем

2 АВ двигателя постоянного тока (турбина 2) синхронизуемого генератора); реле разности частот ИРЧ-0,1, которое имеет две обмотки: напряжения  и токовую; реле  напряжения РН-54, с помощью которого контролируется наличие напряжения на выходных клеммах синхронизируемого генератора; токовое реле, установленное на выход синхронизируемого генератора и секундомер, для определения времени синхронизации; два магнитных пускателя 1МП и 2МП, имитирующих масляные выключатели, с помощью которых используется подключение генератора на сборные шины; промежуточное реле 1РП и 2РП; ключ управления 1КУ, с помощью которого используется подключения реле разности частот и последующая самосинхронизация генератора; КУ 2, с помощью которого производится подключения первого контакта к сборным шинам.

Схема работает следующим образом

Для полуавтоматической самосинхронизации генератора по данной схеме необходимо сначала запустить двигатели и генераторы вручную и добиться напряжения, равного 220В; и частоту f= 50Гц на первом генераторе под синхронную 47-48Гц. Затем вернуть ключ управления 2КУ. При этом первый генератор, имитирующий систему, включается через магнитный пускатель 1МП на сборную шину. При повороте ключа упр. 1КУ вправо на 45 град., т.е. положением полуавтоматической самосинхронизации запитываются обмотки напряжения и тока, реле разности частот. Реле обеспечивает надежное замыкание контактов при разности частот генератора системы и синхронизируемого генератора, равное 1-1,5Гц. После срабатывания реле разности частот, срабатывает промежуточное реле 1РП и становится на самоподхват. Другим нормально-закрытым контактом разрывает цепи питание токовой обмотки реле разности частот. Вторым нормально открытым контактом через замкнутый контакт реле 2РП, запитывает обмотку магнитного пускателя 2МП (масляного выключателя). Пускатель 2МП срабатывает и подключает синхронизируемый генератор на сборные шины. Контакты реле 2РП замкнуты в том случае, если на выходе синхронизируемого генератора имеется напряжение, которое контролируется реле напряжения РН-54.

3.6 Порядок выполнения работы

3.6.1 Включение генератора №1 на параллельную работу методом «Самосинхронизация» (система – включена; генераторы №1 - отключен)

1 Щит управления электродвигателем №1:

         АВ – включить.

2 Рукоятки ПСХ системы, генератора № 2 и СВМ на соответствующих пультах – сняты.

3 Положение остальных переключателей, ключей на пультах управления генератора № 2 и СВМ – произвольное.

4 На пульте генератора №1 переключатели и ключи установить в положение:

         ПСС – вертикально – отключено (горит 4ЛС – Самосинхронизация включена);

         ПРС – вертикально - точная синхронизация;

         ПСХ 1G – горизонтально – включено;

         ПБ - вертикально – включено (горит ЛС – Контроль синхронизма выведен);

         КУ1 – горизонтально – отключено;

         КУ2 – горизонтально – отключено.

5 Включить электродвигатель №1.

6 На пульте генератора №1 переключатель установить в положение:

         фаза «В» - вертикально - включено.

При этом:

         через выдержку времени происходит включение генератора №1 на шины;

         ЛК генератора и возбуждения – моргают.

7 На пульте генератора №1 сквитировать ключ КУ1 (поворотом ключа по часовой стрелке до упора):

         ключ генератора КУ1 – вертикально – включено;

8 На пульте генератора №1 сквитировать ключ КУ2 (поворотом ключа по часовой стрелке до упора):

         ключ возбуждения КУ2 – вертикально – включено;

9 Над ключами КУ1 и КУ2 загораются красные лампы.

10 На пульте генератора №1 переключатель установить в положение:

         ПСХ 1G –вертикально – отключено;

         фаза «В» - горизонтально – отключено;

         ПРС – горизонтально – отключен.

Положение остальных переключателей, ключей на пультах управления генераторов №№1, 2 и СВМ – произвольное.

 3.6.2 Включение генератора №2 на параллельную работу методом «Самосинхронизация» (система – включена; генератор №2 - отключен)

На щите управления турбиной (электродвигатель №2 ЛЭС) проделать следующие операции:

1 АВ – включить.

2 Рукоятки ПСХ системы, генератора № 1 и СВМ на соответствующих пультах – сняты.

3 Положение остальных переключателей, ключей на пультах управления генератора № 1 и СВМ – произвольное.

4 На пульте генератора №1 переключатели и ключи установить в положение.

5 ПСС – вертикально – отключено (горит 4ЛС – Самосинхронизация включена);

6 ПРС – вертикально - точная синхронизация.

7 ПСХ 1G – вертикально – отключено.

8 ПБ - вертикально – включено (горит ЛС – Контроль синхронизма выведен).

9 На пульте генератора №2 переключатели и ключи установить в положение:

ПСХ 2G –вертикально – включено;

КУ1 – горизонтально – отключено;

КУ2 – горизонтально – отключено.

10 Включить электродвигатель №2.

11 На пульте генератора №1 переключатель установить в положение:

фаза «В» - вертикально - включено.

При этом:

через выдержку времени происходит включение генератора №2 на шины;

ЛК генератора и возбуждения – моргают.

11 На пульте генератора №2 сквитировать ключ КУ1 (поворотом ключа по часовой стрелке до упора):

ключ генератора КУ1 – вертикально – включено.

12 На пульте генератора №2 сквитировать ключ КУ2 (поворотом ключа по часовой стрелке до упора):

ключ возбуждения КУ2 – вертикально – включено.

При этом над ключами КУ1 и КУ2 загораются красные лампы.

13 На пульте генератора №1 переключатель установить в положение:

фаза «В» - горизонтально - отключено.

14 На пульте генератора №2 переключатель установить в положение:

ПСХ 2G –горизонтально – отключено.

15 На пульте генератора №1 переключатель установить в положение:

ПРС – горизонтально – отключен.

Положение остальных переключателей, ключей на пультах управления генераторов №№1, 2 и СВМ – произвольное.

3.6.3 Автоматическое включение генераторов на параллельную работу

1 Собрать схему по рис.1 и изучить принцип работы и назначения отдельных элементов.

2 Включить автоматические выключатели 1АВ и 2АВ.

3 Регулятором скорости двигателя (турбины) и регулятором возбуждения первого генератора добиться  равного напряжению 220В и частоту f =50Гц по показаниям приборов.

4 Регулятором скорости двигателя (турбины) и регулятором возбуждениям 2 генератора также добиться напряжения равного 220В и частоту f =48-50Гц. по показаниям приборов.

5 Поворотом ключа управления 2КУ включить первый генератор на сборную шины.

6 Повернуть ключ управления 2КУ вправо после соответствующих срабатываний реле ИРЧ-01, РП, 2МП, синхронизируемый генератор подключается на сборные шины и втягивается в синхронизм.

7 Вручную регулятором возбуждения синхронизируемого генератора дать при необходимости форсировку возбуждения и добиться равных значений 220В и f =50Гц. на обоих генераторах.

8 Ключ управления 1КУ поставить в нейтральное положение. При включении в первую очередь необходимо снять возбуждения с генератора, затем остановить двигатели (турбины), ключ управления 2КУ поставить в нейтральное положение, отключить автоматические выключатели.

 

3.7 Содержание отчета

1. Программа работы.

2. Краткая теория.

3. Описание работы схемы.

4. Ответы на контрольные вопросы.

         Отчет выполняется в отдельной тетради. Все схемы должны выполняться карандашом и аккуратно.

 Контрольные  вопросы

1. Рассказать  работу  схемы и  назначение  каждого элемента.

2. Назовите  основные  особенности  включения  генераторов  на  параллельную  работу  методом  самосинхронизации.

3. Какая  аппаратура  применяется  для  контроля  разности  частот  синхронных  генераторов?

4. Каковы преимущества и недостатки метода самосинхронизации? Каковы способы контроля разности частот при самосинхронизации?

5. Напряжение каких источников питания можно использовать для питания пускового органа в схеме самосинхронизации?

6. Какие блокировки можно применять в схеме самосинхронизации для предотвращения включения возбужденного генератора в сеть из-за ошибочных действий обслуживающего персонала?

7. Рассказать принцип работы реле разности частот ИРЧ-01.

8. Как влияет запаздывание включения возбуждения на самосинхронизацию?

9. Почему не разрешается в нормальных условиях системы включать по методу самосинхронизации турбогенераторы, работающие непосредственно на общие шины?

10. Почему рекомендуется производить включение выключателя генератора по методу самосинхронизации в условиях нормального пуска при Пг‹Пс, а в условиях обратного включения после отключения со сбором нагрузки при Пг›Пс?

 4 Лабораторная работа №4. Перераспределение нагрузки между генераторами

 4.1 Цель работы

Приобретение студентами практических навыков регулирования режимами работы синхронного генератора при его параллельной работе с мощной энергосистемой и при изолированной работе с генераторами электростанции.

 4.2 Программа работы

1. Ознакомиться со схемами регулирования режимов работы генераторов и в целом электростанции.

2. Ознакомиться с принципами регулирования активной и реактивной мощности генератора, электростанции и энергосистемы.

3. Изучить принципы регулирования напряжения на каждом генераторе и шинах электростанции.

4. Изучить особенности режимов работы генераторов при их параллельной работе с мощной энергосистемой.   

 4.3 Краткая теория

При параллельной работе с мощной энергосистемой, частота и напряжение на станции поддерживаются постоянными, несмотря на изменение активной и реактивной нагрузок, т.к. все колебания воспринимает мощная энергосистема. В лабораторных условиях такой мощной энергосистемой является питающая сеть 220 В. При изолированной работе генераторов станции от системы, при изменениях нагрузки, будут изменяться частота и напряжение, если не будут приняты специальные меры.

 4.3.1 Работа генератора параллельно с системой

Статистическая характеристика регулирования турбины (в нашем случае двигателей постоянного тока) дает зависимость активной мощности от скорости вращения турбины (рисунок 4.1)

 

Рисунок 4.1 – статистическая характеристика регулирования турбины

Кривая 1 – режим холостого хода.

Кривая 3 – режим номинальной нагрузки.

 При параллельной работе с системой нагрузка  генератора определяется пересечением характеристики регулирования с прямой, соответствующей синхронной скорости (линии ас).

Сдвиг характеристик производится вручную изменением величины тока возбуждения двигателя постоянного тока с помощью реостата, включенного последовательно параллельной обмотке возбуждения. Если при изменении активной мощности не регулировать ток возбуждения, то одновременно с активной  нагрузкой будет изменяться и реактивная нагрузка генератора (изменяется угол между э.д.с. генератора и напряжением системы). Поэтому для сохранения реактивной нагрузки необходимо регулировать и ток возбуждения.

 4.3.2 Параллельная работа двух генераторов конечной мощности

В этом режиме при всяком изменении нагрузки на одном генераторе будет изменяться частота в сети. Распределение нагрузки между генераторами станции будет происходить в зависимости от наклона статистических характеристик турбины.

При работе с номинальной частотой нагрузки Р1 и Р2 генераторов определяют    и  их характеристик.

Для перераспределения нагрузок между генераторами при неизменной общей нагрузке, воздействуют на регулятор одного из генераторов, например, характеристику 1 генератора переводят в положение 1, и он примет нагрузку  Р1 – (точка в1), а 2-й генератор Р2 (точка в1 частота увеличивается до f) (рисунок 4.2). Чтобы сделать частоту минимальной, надо воздействовать на характеристику генератора 2 и перевести ее в положение 2 (точки С1 и С2).

Рисунок 4.2

При изменениях нагрузки будет изменяться напряжение на шинах. Для поддержания его постоянным, необходимо изменять токи возбуждения генераторов.

 4.4 Подготовка к работе

1 Подать напряжение на двигатель постоянного тока, заменяющий турбину лабораторной электростанции.

2 Выводя реостат Rрез , произвести разворот двигателя (турбины).

3  Разогнать двигатель (турбину) до 1500 об/мин.

4  Подать возбуждение на ротор синхронного генератора и, повышая ток возбуждения синхронного генератора, довести его напряжение до номинального.

5  Включить нагрузку синхронного генератора.

6  Повышая ток в обмотке возбуждения, довести реактивную мощность генератора до номинальной.

7  С увеличением момента на валу двигателя постоянного тока (турбины) довести активную мощность генератора постоянного тока до номинальной.

4.5 Порядок проведения работы

1 Включить автомат постоянного тока (общий) на щите агрегатной.

2 Включить АП-50 двигателей на щите автоматики стенда в агрегатной.

3 Включить автоматы «220» постоянного и «380» переменного тока в лаборатории. При этом должны загореться зеленые лампы на пультах управления.

4 Опробовать командо-аппарат, нажимая на его кнопки.

5 Опробовать аварийную сигнализацию и устройство мигающего света, нажимая соответствующие кнопки на пульте СВМ.

6 Установить ШРД и ШРГ (шунтовые реостаты двигателей и генераторов) в крайнее правое положение.

 Включение генераторов.

1 Нажать кнопку «пуск» генераторов 2. Через 2-3 сек. тахометр на панели СВМ покажет около 700 об/мин.

2 Медленно вращая рукоятку ШРД против часовой стрелки, установить на тахометре  номинальные  обороты (1500 об/мин).

3 Включить АГП генератора 2 ключом 2 КУ АГП.

4 Медленно вращая рукоятку ШРГ против часовой, стрелки возбудить генератор до номинального напряжения (красная черта на вольтметре статора).

5 Включить генератор на шины несинхронные:

- включается ключ ПСХ генератора 1;

- ключ ППС становится в положение «ТС», ключ ПБ (блокировка от несинхронного выключателя) ставится в положение «В», ключ ПРС в положение ТС;

- ключом IКУ включается масляный выключатель генератора I;

- ключ ПСХ отключается;

- ключ ПБ становится в положение «О», при этом загорается табло «блокировка от несинхронных включений»;

- ключ ПРС ставится в положение «О», ключ ПСС в положение СС.

6 Генератор 2 включается аналогично генератору I.

 Включение на параллельную работу 2-х секций (генераторов) производится СВМ или любым ВМ генераторов следующими методами:

- несинхронные включения;

- синхронизация вручную контролем по синхроноскопу;

- ручная точная синхронизация;

-автоматическая синхронизация.

Активной нагрузкой секции (генераторов) являются фидера 2, 3. Ими служат 3-х фазные ступенчато-регулируемые реостаты (8 ступеней). При     ток статора при каждой последующей ступени изменяется на I а (I нач. мин=0,5 нач. мах=7,5) а нагрузочные реостаты выполнены в виде спиралей из нихрома, смонтированных на асбоцементных панелях, погруженных в бак с трансформаторным маслом.

Переключение ступеней производится переключателями, установленными на панелях соответствующих фидеров.

 Набор нагрузки и регулирование активной мощности.

1 Включить фидеры 1 и 2.

2 Медленно вращая ручку ШРД генератора 2, набрать половину нагрузки генератора. При этом показания амперметров статора обоих генераторов должны быть равны. Если генераторы не работают параллельно с сетью, то после этой операции увеличатся обороты двигателей и, соответственно, частоты.

Для установления номинальной частоты рукоятками ШРД обоих генераторов одновременно снизить обороты до номинального значения (вращая рукоятки ШРД по часовой стрелке). Одновременно скорректировать напряжение генератора.

Чтобы осуществить приток мощностей, необходимо активную нагрузку генератора 1 снизить до 0,2 Рн. Дальнейшее снижение нагрузки грозит выведением генераторов из синхронизма. Генератором 2 набрать полную нагрузку и отключить генератор 1.

Снижение нагрузки осуществляется медленным вращением ШРД генератора 1 по часовой стрелке. Для отключения генератора I необходимо:

- отключить ВМ генератора ключом IКУ;

- снять возбуждение генератора и отключить АГП, ключ 2КУ АГП;

- рукоятку ШРД генератора плавно установить в исходное положение;

- нажать кнопку «стоп», этим отключается первичный двигатель.

Генератор 2 после отключения I генератора снизит обороты, частоту и напряжение. Для установления номинальных оборотов и частоты увеличить скорость двигателя рукояткой ШРД. Рукояткой ШРД откорректировать напряжение.

 4.6 Содержание отчета

В отчете должны быть приведены:

- описание процесса перетока мощностей между генераторами, между генераторами одной электростанции и другой, а также перетоки мощностей между электростанциями и энергосистемы;

- методы регулирования процессов перетока активных и реактивных мощностей между электростанциями и энергосистемой;

- выводы по работе блокировок от несинхронных включений, синхронизации генераторов методом ручной точной синхронизации и методом самосинхронизации, а также выводы по регулированию активной и реактивной мощности генераторов и электростанций. 

Контрольные вопросы

1. Объяснить схему регулирования режимов работы генераторов и, в целом, электростанции.

2. Объяснить принципы регулирования активной и реактивной мощности генератора, электростанции и энергосистемы.

3. Объяснить принципы регулирования напряжения на каждом генераторе и шинах электростанции.

4. Рассказать об особенностях режимов работы генераторов при их параллельной работе с мощной энергосистемой.

 

Список литературы

1. А.А. Васильев, И.П. Крючков, Е.Ф. Наяшкова и др. Электрическая часть станций и подстанций: учебник для ВУЗов / под ред. А.А. Васильева. – Москва: Энергия, 1980.

2. Б.Н. Неклепаев. Электрическая часть электростанций и подстанций: учебник для ВУЗов – 2-е изд. перераб. и доп. – Москва: Энергоатомиздат, 1986.

3. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. Электрооборудование станций и подстанций. – Москва: Энергоатомиздат, 1987.

4. С.В. Усов. Электрическая часть электростанций. – Москва: Энергия, 1977.

5. Г.Х. Хожин. Электрические станции и подстанции (учебник на государственном языке). – Алматы: Издательство Гылым, 2002.