Параллельное подключение нескольких электрических генераторных установок к сети исключает обесточивание потребителей. Для реализации схемы агрегаты нужно правильно ввести в эксплуатацию, ведь при запуске двигателя ротору нужна дополнительная энергия для раскручивания. В это время возникают высокие пусковые токи, приводящие к падению рабочего напряжения. Для их минимизации проводят синхронизацию генератора с сетью – его подключение с соблюдением определенных условий.
Для чего нужна синхронизация электростанций?
Параллельная работа генераторов нужна для организации автономного электропитания, его резервирования или восполнения недостатка мощности основной сети. Синхронизация их работы дает:
- Увеличение надежности резервного питания: если одна установка выйдет из строя, при исчезновении основного напряжения сеть будет запитана от резервной.
- Повышение ресурса установки за счет поочередной работы.
- Исключение перерывов в энергоснабжении при авариях или техническом обслуживании электростанций.
- Модульная конструкция позволяет постепенно наращивать мощность источников резервного питания.
Синхронизация двух и большего числа генераторов нужна для обеспечения их совместной работы.
Условия синхронизации генераторов с сетью
Осуществить параллельное подключение генераторных установок для предотвращения обесточивания шин можно, только выполнив четыре условия.
- Соблюдение «фазировки» – порядка чередования фаз статорных обмоток – проверяют перед подключением к нагрузкам – шинам распределительного щитка.
- Равенство частот – добиваются путем изменения скорости вращения ротора за счет изменений в подаче топлива. Работают сдвоенным частотомером (с парой шкал): одну подключают к электростанции, вторую – к шине щитка.
- Равенство напряжений электростанции и шины. Его добиваются путем возбуждения электрогенератора.
- Совпадение углов сдвига фаз обоих установок – проверяют синхроскопом или специальными лампами.
Выполнение этих четырех условий позволяет электростанциям функционировать без скачков тока. При несоблюдении одного из условий возникают сверхтоки. Они не только делают параллельную работу невозможной, но и способны вывести оборудование из строя. Важно отметить, что данные операции в современных генераторах проводятся в автоматическом режиме посредством встроенных в установку микроконтроллеров.
Методы синхронизации
Различают три способа синхронизации генераторов, каждый со своими особенностями, недостатками и преимуществами. Это:
- Точная синхронизация – перед включением установки в сеть выравнивают частоты с напряжениями, ее подключают в момент, когда совпадают фазы.
- Самосинхронизация – подключение генератора с подсинхронными частотами с его последующим возбуждением.
- Грубая или через индуктивное сопротивление.
Рассмотрим их подробнее.
Точная синхронизация
Метод точной синхронизации может выполнить только высококвалифицированный персонал, применяющий точные измерительные приборы. Он безопасный – не выведет оборудование из строя и может применяться для подключения мощных установок с автоматическим указанием времени опережения, что исключает появление сверхтоков. Эту схему синхронизации генератора применяют при соблюдении следующих условий:
- Разница напряжений электростанции и сети не превышает 1% при использовании автоматического ввода резерва или до 5%, если АВР нет.
- Угол между фазами – менее 10 °.
- Разница в частотах – максимум 0,1%.
Для точной синхронизации изменяют ток возбуждения установки и вращающий момент вала двигателя. Параметры контролируются автоматическим синхронизатором, или при помощи частотомеров, вольтметров и синхроноскопа при ручной проверке.
Недостатки:
- Нужна высокая точность подгонки параметров электрической станции.
- Медленное переключение при авариях – до пары десятков минут.
- Метод применим только к мощным турбинным электростанциям.
Преимущество точной синхронизации – отсутствие переходных процессов: они кратковременны и практически не заметны.
Грубая синхронизация
Для снижения скачков тока, появляющихся в момент подключения генератора, часто можно использовать реактор. Тогда генератор с напряжением, равным номинальному, доводят до субсинхронной частоты. Затем установку подключают к шине посредством реактора, а спустя 6 - 8 секунд – напрямую (индуктивное сопротивление выключают). При правильном выборе импеданса реактора добиваются того, что ток генератора будет ниже или равный номинальному.
Особенности:
- Высокий процент беспроблемных включений.
- Простота реализации.
Недостаток – высокие значения токов.
Режим применяют при монтаже автономных систем электроснабжения невысокой мощности.
Самосинхронизация
Простой и быстрый метод подключения, где важна только точность подгонки частоты вращения ротора – до пары Гц (подсинхронная скорость). Генератор поле подключения возбуждают для увеличения его частоты. Самосинхронизация характеризуется появлением непродолжительных бросков тока, величина которых не превышает трехкратный номинал, что не представляет опасности для агрегата.
Преимущества:
- скорость, простота реализации;
- не нужна точность подгонки параметров.
Недостаток – большой уравнительный ток.
Самосинхронизация актуальна, когда номинальная частота тока незначительно отклоняется во времени.
Автоматический режим
Современные установки оснащены автоматическими синхронизаторами. Это специальные микропроцессорные устройства, способные контролировать показатели сети и генераторов и добиваться их совпадения для беспроблемной работы в параллельном режиме.
При подключении генератора к сети микроконтроллер считывает их параметры и в случае их совпадения подает сигнал на выключатель. При синхронизации установок между собой, контроллер сравнивает показатели обеих, при необходимости регулирует подачу топлива (для того, чтобы валы ротора вращались с одинаковой скоростью) и при совпадении характеристик (частота и угол) подает сигнал на выключатели.
Инженеры компании «Энерджи Групп» с 2015 года монтируют системы автономного электроснабжения на основе дизельных и бензиновых электростанций различной мощности. У нас имеется многолетний опыт параллельного подключения генераторов и высокоточное измерительное оборудование для этого. Собственный автопарк позволяет специалистам выезжать на объекты. Вы платите за результат – по факту выполненной работы.