Регулирование активной и реактивной мощностей синхронного генератора

Активная мощность синхронного генератора Р= З/У/coscp = 3t//_a, подключенного к электрической системе большой мощности ((J- const), регулируется мощностью первичного двигателя Р_мех= M_BpQ_p. При увеличении мощности первичного двигателя, т. е. вращающего момента первичного двигателя М_вр (паровой или гидравлической турбины), увеличивается активная составляющая тока генератора /_а(Л/_вр), одновременно с этим увеличивается и угол |0|, что уменьшает запас устойчивости л/2 — 101 генератора. Для того чтобы синхронный генератор не терял запаса устойчивости при увеличении активной мощности, необходимо увеличивать ток возбуждения. Промышленные синхронные генераторы электрической энергии снабжены специальной регулирующей аппаратурой, которая при изменении активной мощности генератора обеспечивает требуемый запас устойчивости.

Реактивная мощность синхронного генератора Q - 3 UI sin ср = ± 3 UI_P, подключенного к электрической системе большой мощности (const), при постоянной активной мощности Р= const регулируется изменением тока возбуждения /_в. Если значение тока возбуждения равно граничному I_Bsp(P), то реактивная мощность синхронного генератора равна нулю. При значениях тока возбуждения /_в > /_вгр(Р) [/_в < I_BSp(P)] реактивная мощность синхронного генератора имеет индуктивный (Q_L = 3UI_pL) [емкостный (Q_c=-3UI_pC)} характер. Обычно режим возбуждения синхронных генераторов соответствует индуктивной реактивной мощности, необходимой для работы асинхронных двигателей.

Включение синхронного генератора параллельно электрической системе

Применяются два способа включения синхронного генератора параллельно электрической системе: точная синхронизация и самосинхронизация.

Рис. 15.13

Способом точной синхронизации (рис. 15.13) генератор включается в сеть при равенстве мгновенных значений ЭДС фаз генератора, например е_А1 =

= Е_шА1 sin (a_Ait+ vj/^j), и напряжений одноименных фаз системы, например е_А- = Е_тА sin ((?>_At+f_A). При этом напряжения на фазах выключателя должны отсутствовать, например при равенстве амплитуд Е_тА = Е_тА1 = Е_т, начальных фаз ц_л = у_м и угловых частот (й_А = (?>_АХ

Рис. 15.14

Для выполнения этих условий ротор генератора предварительно раскручивается до синхронной частоты вращения, а его возбуждение регулируется так, чтобы напряжения на выводах одноименных фаз генератора и системы были одинаковые.

Для точного регулирования служат синхроноскопы. Простейший синхроноскоп составляется из ламп накаливания.

На рис. 15.14 показаны кривые мгновенных значений фазного напряжения и_А = е_А электрической системы, ЭДС е_АЬ включаемого на параллельную работу генератора, и напряжения на фазе выключателя ^uaa -^еА~ ^ел- Пока частоты напряжений генератора и системы не совпадают, значение напряжения между контактами выключателя то снижается до нуля, то повышается до двойного значения фазного напряжения системы. В результате лампы периодически гаснут и загораются. Чем меньше разность частот напряжений генератора и системы, тем меньше частота колебания мигания ламп.

В промежутках времени между следующими друг за другом вспышками ламп не менее 3—5 с, в момент, когда лампы полностью погаснут, нужно замкнуть рубильник.

Способом самосинхронизации генератор включается в сеть без возбуждения. Обмотка ротора (обмотка возбуждения) во время такого включения должна быть замкнута резистором. Когда частота вращения ротора будет отличаться от синхронной на 2—3 %, его обмотка подключается к источнику постоянного тока возбуждения и генератор синхронизируется под действием электромагнитных сил. При этом возникает кратковременный скачок тока в обмотках фаз статора. Значение этого тока может в несколько раз превышать номинальный ток генератора. Однако, как показывает опыт, ни скачок тока, ни возникающие при этом механические усилия на валу генератора не опасны для агрегата (турбогенератора или гидрогенератора). Метод самосинхронизации применяется для включения генераторов мощностью до 50 МВ • А.