Ресинхронизация синхронных генераторов и двигателей

Асинхронный режим для большинства синхронных машин не представляет опасности, но возникает опасность возникновения нарушения устойчивости остальной части системы, в которой мощный генератор работает асинхронно. В этом режиме генератор обычно потребляет из системы значительную реактивную мощность. Это приводит к увеличению тока статора. Поскольку предельная величина тока статора ограничена, предельная активная мощность генератора также ограничивается 50...70 % номинальной мощности, а у крупных турбогенераторов - 30...50 %. Это приводит к дефициту активной мощности в системе, что является существенным недостатком асинхронного режима.

Возможность работы в асинхронном режиме и ее длительность ограничены опасностью повреждений самого генератора. Турбогенератору разрешается работать в асинхронном режиме 15...30 минут, длительность работы гидрогенератора более кратковременна и составляет несколько минут.

Восстановление нормальной работы возможно без отключения от сети выпавшего из синхронизма генератора. Можно оставить его на некоторое время в асинхронном режиме, а затем заставить снова войти в синхронизм, осуществив ресинхронизацию.

Два условия успешной ресинхронизации:

1. Если скольжение, с которым работает генератор в асинхронном режиме, станет равным нулю, то скорость вращения генератора станет синхронной. Это условие необходимое, но недостаточное для втягивания генератора в синхронизм.

2. Синхронный момент должен быть больше момента турбины М_с > М_т.

Рис.22. Ресинхронизация синхронного генератора

При таком соотношении моментов и S = 0 на вал генератора действует тормозной избыточный момент (рис.22), который вызывает уменьшение угла d. Ротор генератора начинает движение в сторону его уменьшения, площадь торможения аbс уравновешивается площадью ускорения cde, происходят затухающие колебания около точки с.

Если второе условие М_с > М_тне выполняется, то ресинхронизация будет неуспешной, угол продолжит возрастать, а генератор останется в асинхронном режиме. Избежать выпадения из синхронизма можно, регулируя надлежащим образом ток возбуждения.

Процесс ресинхронизации может быть рассчитан методом последовательных интервалов с учетом характеристик турбин и их регуляторов скорости.

Восстановление синхронного режима работы синхронных двигателей производится для ответственных механизмов, сохранение которых в работе необходимо по условиям техники безопасности или технологии производства. Один из способов восстановления синхронного режима: отключение двигателя и повторный его автоматический пуск. При сохранении возбуждения двигателя важное значение имеет его синхронное включение. При несовпадении по фазе векторов напряжений синхронизируемого двигателя и сети возникает ударный ток включения, который приближенно может быть определен как

где DЕ" - геометрическая разность между ЭДС двигателя Е"_q и напряжением сети; х”_M, х_с - сопротивление двигателя и системы.

При d = p ударный ток имеет наибольшее значение и может вызвать повреждение обмоток двигателя при его включении.

Контрольные вопросы

1. На какие группы подразделяются электромеханические переходные процессы?

2. Какие допущения принимаются при анализе устойчивости СЭС?

3. Какие физические процессы описываются уравнениями электромехани­ческих переходных процессов?

4. Какие схемы замещения синхронных генераторов используются в расче­тах устойчивости?

5. Как формулируется критерий статической устойчивости системы в общем виде?

6. С какой целью выполняется исследование статической устойчивости СЭС?

7. Как формулируются особенности исследования динамической устой­чивости СЭС при различных видах КЗ?

8. Какие отличительные признаки статической и динамической устойчиво­сти СЭС?

9. Какой режим генератора называется асинхронным?

10. Что представляет собой асинхронный момент генератора?

2. Практические критерии и методы расчёта устойчивости систем электроснабжения