التشغيل المتوازي للمولدات

في محطات توليد الطاقة ، يتم دائمًا تثبيت العديد من الوحدات التوربينية أو الهيدروليكية ، والتي تعمل معًا بالتوازي على قضبان التوصيل المشتركة للمولد أو زيادة التيار.

نتيجة لذلك ، يتم إنتاج الكهرباء في محطات الطاقة بواسطة عدة مولدات تعمل بالتوازي ، وهذا التعاون له العديد من المزايا القيمة.

التشغيل المتوازي للمولدات:

1. يزيد من مرونة تشغيل معدات محطات الطاقة والمحطات الفرعية ، ويسهل الصيانة الوقائية للمولدات والمعدات الرئيسية وأجهزة التوزيع المقابلة مع الحد الأدنى من الاحتياطي اللازم.

2. يزيد من كفاءة تشغيل محطة توليد الكهرباء ، حيث يتيح التوزيع الأكثر كفاءة لجدول الحمل اليومي بين الوحدات ، وبالتالي تحقيق أفضل استخدام للكهرباء وزيادة الكفاءة ؛ في محطات الطاقة الكهرومائية ، فإنه يجعل من الممكن استخدام قوة تدفق المياه إلى أقصى حد خلال فترة الفيضان وأثناء فترات انخفاض المياه في الصيف والشتاء ؛

3.يزيد من الموثوقية والتشغيل المستمر لمحطات الطاقة وإمدادات الطاقة للمستهلكين.

أرز. 1. رسم تخطيطي للتشغيل المتوازي للمولدات

لزيادة الإنتاج وتحسين توزيع الطاقة ، يتم الجمع بين العديد من محطات الطاقة لتعمل بالتوازي لتشكيل أنظمة طاقة قوية.

في التشغيل العادي ، يتم توصيل المولدات بالحافلات العامة (المولد أو الجهد الزائد) وتدور بشكل متزامن. تدور دواراتها بنفس السرعة الزاويّة الكهربائية

في العملية المتوازية ، يجب أن تكون الفولتية اللحظية عند طرفي المولدين متساويين من حيث الحجم والعكس في الإشارة.

لتوصيل المولد للتشغيل المتوازي بمولد آخر (أو بالشبكة) ، من الضروري مزامنته ، أي تنظيم سرعة الدوران وإثارة المولد المتصل وفقًا لمولد التشغيل.

يجب أن تكون المولدات العاملة والمتصلة بالتوازي في طور ، أي أن يكون لها نفس ترتيب دوران الطور.

كما يظهر في الشكل. 1 ، في العملية المتوازية ، يتم توصيل المولدات ببعضها البعض بالنسبة لبعضها البعض ، أي أن الفولتية U1 و U2 على المحول ستكون معاكسة تمامًا. فيما يتعلق بالحمل ، تعمل المولدات وفقًا ، أي تطابق الفولتية U1 و U2. تنعكس شروط التشغيل المتوازي للمولدات في مخططات التين. 2.

أرز. 2. شروط تشغيل المولدات للتشغيل المتوازي. الفولتية المولد متساوية في الحجم والعكس في المرحلة.

هناك طريقتان لمزامنة المولدات: التزامن الدقيق والمزامنة التقريبية أو المزامنة الذاتية.

شروط التزامن الدقيق للمولدات.

من خلال التزامن الدقيق ، يتم توصيل المولد المتحمس بالشبكة (الحافلات) من خلال المفتاح B (الشكل 1) عند الوصول إلى شروط التزامن - المساواة في القيم الآنية لجهدها U1 = U2

عندما تعمل المولدات بشكل منفصل ، فإن الفولتية في المرحلة اللحظية ستكون متساوية ، على التوالي:

هذا يعني الشروط اللازمة للاتصال المتوازي للمولدات. للمولدات قيد التشغيل ، يلزم:

1. مساواة قيم الجهد الفعال U1 = U2

2. مساواة الترددات الزاوية ω1 = ω2 أو f1 = f2

3. مطابقة الفولتية في المرحلة ψ1 = ψ2 أو Θ = ψ1 -2 = 0.

إن الإيفاء الدقيق لهذه المتطلبات يخلق ظروفًا مثالية تتميز بحقيقة أنه في لحظة تشغيل المولد ، سيكون تيار موازنة الجزء الثابت صفرًا. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن استيفاء شروط التزامن الدقيق يتطلب ضبطًا دقيقًا للقيم المقارنة لزوايا الجهد والتردد والطور لجهد المولدات.

في هذا الصدد ، من المستحيل عمليًا الوفاء الكامل بالشروط المثالية للتزامن ؛ يتم إجراؤها تقريبًا ، مع بعض الانحرافات الطفيفة. إذا لم يتم استيفاء أحد الشروط المذكورة أعلاه ، فعند U2 ، سيعمل فرق الجهد على أطراف مفتاح الاتصال المفتوح B:

أرز. 3. مخططات المتجهات لحالات الانحراف عن شروط التزامن الدقيق: أ - الفولتية العاملة للمولدات ليست متساوية. ب - الترددات الزاوية غير متساوية.

عندما يتم تشغيل المفتاح ، تحت تأثير هذا الاختلاف في الجهد في الدائرة ، سيتدفق تيار معادل ، سيكون المكون الدوري في اللحظة الأولى

ضع في اعتبارك حالتين من الانحراف عن شروط التزامن الدقيقة الموضحة في الرسم التخطيطي (الشكل 3):

1. إن الفولتية التشغيلية للمولدين U1 و U2 ليست متساوية ، ويتم استيفاء الشروط الأخرى ؛

2. للمولدات نفس الجهد لكنها تدور بسرعات مختلفة ، أي أن تردداتها الزاوية 1 و 2 غير متساوية وهناك عدم تطابق في الطور بين الفولتية.

كما يتضح من الرسم البياني في الشكل. 3 ، أ ، يؤدي عدم المساواة في القيم الفعالة للجهد U1 و U2 إلى ظهور تيار موازن I ”ur ، والذي سيكون حثيًا تقريبًا ، نظرًا لأن المقاومة النشطة للمولدات وأسلاك التوصيل الشبكة صغيرة جدًا ومهملة. لا ينتج عن هذا التيار أي اندفاعات نشطة في الطاقة وبالتالي لا توجد ضغوط ميكانيكية في المولد وأجزاء التوربين. في هذا الصدد ، عند تشغيل المولدات للتشغيل المتوازي ، يمكن السماح بفرق الجهد حتى 5-10٪ ، وفي حالات الطوارئ - حتى 20٪.

عندما تكون قيم جهد جذر متوسط ​​التربيع U1 = U2 متساوية ، ولكن عندما تختلف الترددات الزاوية Δω = ω1 - ω2 ≠ 0 أو Δf = f1 - f2 0 ، نواقل الجهد للمولدات والشبكة (أو للمولد الثاني ) بزاوية معينة Θ تتغير بمرور الوقت. ستختلف الفولتية للمولدين U1 و U2 في هذه الحالة في الطور ليس بزاوية 180 درجة ، ولكن بزاوية 180 درجة (الشكل 3 ، ب).

عند أطراف المفتاح المفتوح B ، بين النقطتين أ و ب ، سيعمل فرق الجهد ΔU. كما في الحالة السابقة ، يمكن الكشف عن وجود الجهد باستخدام مصباح كهربائي ، ويمكن قياس قيمة جذر متوسط ​​التربيع لهذا الجهد بواسطة الفولتميتر المتصل بين النقطتين أ و ب.

إذا كان المفتاح B مغلقًا ، فعند تأثير فرق الجهد ΔU ، يحدث تيار موازن I "، والذي سيكون نشطًا تقريبًا بالنسبة لـ U2 ، وعندما يتم تشغيل المولدات بالتوازي ، سوف يتسبب في حدوث صدمات وصدمات ميكانيكية الضغوط في الأعمدة وأجزاء أخرى من المولد والتوربين.

عند ω1 ≠ ω2 ، تكون المزامنة مرضية تمامًا إذا كانت القسيمة s0 <0 و l٪ والزاوية Θ ≥ 10 °.

بسبب القصور الذاتي لمنظمات التوربين ، من المستحيل تحقيق مساواة طويلة المدى للترددات الزاوية ω1 = ω2 ، والزاوية Θ بين متجهات الجهد ، التي تميز الموضع النسبي للجزء الثابت والملفات الدوارة للمولدات ، لا يظل ثابتًا ، ولكنه يتغير باستمرار ؛ ستكون قيمتها اللحظية Θ = Δωt.

في مخطط المتجه (الشكل 4) ، سيتم التعبير عن الظرف الأخير في حقيقة أنه مع تغيير زاوية الطور بين متجهي الجهد U1 و U2 ، فإن ΔU ستتغير أيضًا. يسمى فرق الجهد ΔU في هذه الحالة بجهد الصدمة.

أرز. 4. مخطط متجه لمزامنة المولد مع عدم المساواة في التردد.

القيمة اللحظية لجهود الساعة Δu هي الفرق بين القيم الآنية للجهد u1 و u2 للمولدات (الشكل 5).

لنفترض أن المساواة في القيم الفعالة U1 = U2 قد تحققت ، وأن زوايا الطور للوقت المرجعي ψ1 و 2 متساوية أيضًا.

ثم يمكنك الكتابة

يظهر منحنى إجهاد الصدمة في الشكل. 5.

يتغير جهد الإيقاع بشكل متناغم بتردد يساوي نصف مجموع الترددات المقارنة وبسعة تختلف بمرور الوقت اعتمادًا على زاوية الطور Θ:

من الرسم البياني المتجه في الشكل.4 ، لقيمة معينة محددة للزاوية Θ ، يمكن العثور على القيمة الفعالة لضغط التأثير:

أرز. 5. منحنيات التغلب على التوتر.

مع الأخذ في الاعتبار تغيير الزاوية Θ بمرور الوقت ، من الممكن كتابة تعبير للقذيفة من حيث سعة إجهاد الصدمة ، مما يعطي التغيير في سعات الإجهاد بمرور الوقت (المنحنى المنقط في الشكل 5 ، ب ):

كما يتضح من الرسم البياني المتجه في الشكل. 4 والمعادلة الأخيرة ، سعة إجهاد الصدمة ΔU يختلف من 0 إلى 2 أم. ستكون أكبر قيمة ΔU في الوقت الحالي عندما يتطابق متجهي الجهد U1 و U2 (الشكل 4) في الطور والزاوية Θ = π ، والأصغر - عندما تختلف هذه الفولتية في الطور بمقدار 180 درجة والزاوية Θ = 0. فترة منحنى الإيقاع تساوي

عندما يتم توصيل المولد للتشغيل المتوازي بنظام قوي ، تكون قيمة xc للنظام صغيرة ويمكن إهمالها (xc ≈ 0) ، ثم تيار التعادل

وتيار الاندفاع

في حالة التشغيل غير المواتي عند التيار Θ = ، يمكن أن يصل التيار المفاجئ في لف الجزء الثابت للمولد المشغل إلى ضعف قيمة الجهد الكهربائي لدائرة قصيرة ثلاثية الطور لمحطات المولد.

المكون النشط لتيار التعادل ، كما يتضح من الرسم البياني المتجه في الشكل. 4 يساوي