194
Results:
A proposal has been consented to create an intermediate modernized synchronization method. The method use makes
it possible to reduce the equalizing current value at the switching on moment and to carry out the process faster than when using
the precision synchronization method. A special complex calculation algorithm for the input signal processing unit has been
developed, which increases the calculating the controlled parameters accuracy, including when the power system frequency deviates
from the nominal value.
Conclusions:
The automatic synchronizer is a digital device — a subsystem of the microprocessor–based emergency automation
complex. Synchronization on this device can be performed on several breakers by different methods, which allows creating optimal
conditions for quick generator switching on in both normal and emergency modes.
Key words:
synchronization, automatic synchronizers, modernized synchronization method, microprocessor devices, optimal
conditions for generator switching on.
I.
В
ВЕДЕНИЕ
Производство
электроэнергии
—
процесс,
обусловленный
параллельной
работой
отдельных
генераторов, а также электростанций в составе
электроэнергетической системы (ЭЭС). Синхронизация –
алгоритм
действий
по
включению
синхронных
генераторов
на
параллельную
работу,
является
неотъемлемой
частью
процесса
производства
электроэнергии [1]. Синхронизация может выполняться
либо вручную персоналом, либо с использованием
автоматических устройств. Однако данная операция
является крайне ответственной, так как неправильное
включение генераторов сопровождается последствиями:
большие уравнительные токи, обесточивание шин
электростанции,
повреждение
коммутационной
аппаратуры или самого синхронного генератора [2]. На
данный момент синхронизация может осуществляться
двумя традиционными способами: точной синхронизации
(ТС) и самосинхронизации (СС). У обоих способов
существуют свои недостатки. Для метода точной
синхронизации это длительность выполнения операции в
силу
необходимости
соблюдения
определенных
требований: равенство амплитуд электродвижущих сил
(ЭДС), частот вращения, совпадение фаз ЭДС генератора и
системы в момент включения выключателя, для метода
самосинхронизации – большие величины уравнительных
токов в момент включения и снижение напряжения на
шинах электростанции [3].
Актуальным
вопросом
является
разработка
специальных устройств, которые будут осуществлять
процесс синхронизации полностью автоматически, имея
скорость реакции, недоступную человеку. При этом
устройство должно иметь возможность использовать не
только два традиционных способа, но и некоторый
промежуточный метод, устраняющий их недостатки и
учитывающий режим работы оборудования. Создание
такой системы синхронизации позволит решить проблему
возможных последствий от включения синхронного
генератора в сеть, тяжесть которых обусловлена как
влиянием человеческого фактора, так и выбранным
способом включения. Таким образом, синхронизация
должна происходить с минимальными последствиями для
электрической станции и не нарушать устойчивости ЭЭС
[4].
Цель
данного
исследования
—
разработка
автоматического цифрового устройства синхронизации с
возможностью включения генераторов различными
методами как в нормальном, так и в аварийном режиме
работы. Такое устройство будет создавать оптимальные
условия для включения агрегата, исключая погрешность,
вносимую неидеальной реакцией персонала, что
минимизирует возможные последствия как для генератора,
так и для электростанции в целом.
II.
П
РОМЕЖУТОЧНЫЙ МОДЕРНИЗИРОВАННЫЙ МЕТОД
СИНХРОНИЗАЦИИ
Для устранения описанных недостатков двух
традиционных методов необходимо создание некоторого
промежуточного метода синхронизации. Для сравнения
методов между собой и определения целесообразности
внедрения
промежуточного
метода
использован
численный показатель — величина уравнительного тока.
Уравнительный ток возникает в силу неидеального
соблюдения условий синхронизации, таких
как
неравенство угла между векторами напряжения генератора
и системы (угла δ) нулю, неравенство частоты вращения и
амплитуды ЭДС генератора и системы и характерен для
любого способа синхронизации. Уравнительный ток
опасен для оборудования электростанции и для
прилегающей сети. Особую опасность вызывает его
активная составляющая, которая влечёт к появлению
механического момента на валу генератора. Таким
образом, при включении синхронной машины на
параллельную работу уравнительный ток должен быть как
можно меньше, что определяется величиной угла δ (Рис. 1).
Площадкой проведения эксперимента выступает учебная
электростанция
Новосибирского
Государственного
Технического
Университета
(НГТУ),
оснащенная
явнополюсным синхронным генератором мощностью
12 кВт. Расчет уравнительного тока осуществлен в
соответствии с выражением (1).
ур
''
,
''
''
d
C
E
I
x
x
=
+
(1)
где ∆
E
– векторная разность между напряжением
системы и сверхпереходной продольной ЭДС включаемого
генератора,
X
ꞌꞌ
d
– индуктивное сверхпереходное
сопротивление синхронизируемого генератора,
X
ꞌꞌ
C
–
индуктивное
сверхпереходное
сопротивление
эквивалентного генератора системы.
