同步发电机

通常从服务中移除发电机并在负载,紧急情况,维护等的变体期间连接到电力系统。

在每次将发电机重新连接到系统之前,它必须与电源系统网络的参数同步。

不正确的同步会影响健康的电力系统,并导致电气和机械瞬变,从而损坏原动机、发电机、变压器和其他电力系统部件。

发电机
发电机

什么是发电机同步?

将交流发电机(发电机)或其他电源的电压、频率、相位角、相序、波形等参数与健康或运行的电力系统相匹配的过程称为同步。

除非与网络与网络完全匹配,否则发电机无法向电力系统提供电力。通过控制发电机的激励电流和发动机速度来实现同步。

同步发电机

同步的需求到来了,特别是当两个或更多的交流发电机一起工作,为负载提供电力。这是因为电力负载不是恒定的,它们随时间变化,因此它们需要两个或多个发电机并联运行,以提供更大的负载。

同步将一个交流发电机(或发电机)的各种参数与另一个交流发电机或母线匹配。同步的过程也称为发电机并联。

发电机并联的需要

在大多数商业发电厂中,由几个小的机组供电,而不是单个的大机组。这被称为发电机的并行操作。偏好这种做法的原因列举如下。

并联的发电机
并联的发电机

可靠性

几个小单位比单个大型单位更可靠。这是因为,如果一个交流发电机失败,则其他交流发电机仍处于活动状态,因此整个系统将不会关闭。

服务连续性

如果定期维护,分解或修理一个交流发电机,必须关闭并从服务中删除。由于其他机器并联操作,因此防止了供应负载的中断。

负载需求

中心站的负荷要求不断变化。在轻负荷时期,只有一个或两个发电机运行,以满足负荷需求。在高峰负荷需求时,其他交流发电机并联以满足需求。

高效率

发电机在额定负荷时运行效率最高。由于在轻负荷时运行的发电机少,在高峰负荷时运行的发电机多,有效地负载了发电机。

扩展能力

随着对电力的需求不断增加,公用事业公司一直在增加发电机的物理规模。所以这些交流发电机必须与现有的发电机设备并联。

发电机同步或并联的条件

成功地并联交流发电机必须满足某些要求。为了使发电机与电网或与其他发电机同步,必须满足下列条件。

相序

连接到电力系统总线的交流发电机的三相的相位序列必须与汇流条(或电网)的三相的相位序列相同。此问题主要是在初始安装或维护后的情况下出现。

电压大小

进入交流发电机的RMS电压应与汇流条或电网的RMS电压相同。如果进入的交流发电机电压大于汇流条电压,则将从发电机流入网格中流动的高无功功率。

如果输入的交流发电机电压低于母排电压,发电机从母排吸收高的无功功率。

频率

进入发生器的频率必须等于汇流条的频率。频率匹配不当匹配在增加瞬态扭矩的主要动器中的加速度和减速。

相位角

发电机输入电压与母线电压的相位角应为零。这可以通过比较电压波形的过零或峰值来观察到。

并行连接交流发电机的过程

当满足上述规定的方法时,将据说交流发电机处于同步状态。同步或并行生成器的实际过程包括以下步骤。

并行连接交流发电机
并行连接交流发电机
  • 考虑交流发电机-1在额定电压和频率下向汇流条供电。
  • 现在,一个输入的发电机-2将第一次与发电机-1并联。通过增加交流发电机的速度,它的频率是变化的,因此调整速度,直到它匹配母线的频率(或交流发电机的频率-1)。同样,通过改变磁场变阻器,改变2号交流发电机的电压,因此它被调整到与母线电压匹配。
  • 发电机2产生的三个电压必须与母线(或发电机1)各自的电压相一致。这是通过保持相同的相序和频率的发电机-2与母线或发电机-1。为了实现这些关系,采用了同步灯技术。

技术同步

有不同的技术可用于交流发电机的同步。这些技术的主要目的是检查上面讨论的所有四个条件。同步发电机的常用方法如下所示。

1.三个暗灯法

2.二明一暗法

3.同步检查方法

三盏暗灯法

下图显示了用于同步发电机的亮灯方法的电路。假设交流发电机与提供额定电压和频率的负载相连。现在发电机-2与发电机-1并联。

在交流发电机2的开关上连接三个灯(每个额定用于交流发电机端电压)。从图中清楚地看出,当时所有并联操作条件满足时,灯应或多或少是黑暗的。

为了使发电机-2与母线同步,发电机-2的原动机以接近由母线频率和发电机磁极数决定的同步速度被驱动。

现在发电机-2的磁场电流增加,直到机器两端的电压等于母线电压(通过观察电压表上的读数)。

如果灯同时开和关,说明发电机2的相序与母线相匹配。另一方面,如果它们依次开、关,则类似于错误的相序。

关机后,通过改变2号交流发电机任意两个引线的连接,即可改变相序。

三盏暗灯法

根据2号发电机电压和母线电压的频率差来决定这些灯的on和OFF率。因此,必须降低闪烁的频率以匹配频率。这是可能的,通过其原动机控制调整交流发电机的速度。

当所有参数设置完毕后,灯变暗,此时可关闭同步开关,使发电机-2与发电机-1同步。

这种方法的主要缺点是,闪烁率只表明发电机-2和母线之间的差异。但是在这种方法中,发电机频率与母线频率之间的关系是无法得到的。

假设,如果汇流条频率为50Hz,则当交流发电机的频率为51或49Hz时,灯的闪烁速率相同,因为这两种情况的差异是1Hz。

两亮一暗灯法

该方法的连接如下图所示,并且在找到交流发电机频率是否低于汇流条频率的情况下是有用的。

这里,灯L2在同步开关中的中间线上连接在极线上,如暗灯法,而灯L1和L3以透字方式连接。

电压状态的检查与上一种方法相似,之后灯具依次亮、暗。发电机频率与母线频率的高低取决于灯变暗和变亮的顺序。

两亮一暗灯法

亮、暗顺序依次为L1- L2 - L3,表示进线发电机频率高于母线频率。因此,交流发电机的速度必须降低由原动机控制,直到闪烁率降低到一个小。

另一方面,序列闪烁L1- L3 - L2表示输入交流发电机频率小于母线频率。

因此,交流发电机的速度由主要移动器增加,直到闪烁的速率降至尽可能小。然后,当灯L1和L3同样明亮时,同步开关在瞬间闭合,并且灯L2是暗的。

该方法的缺点是不能检查相序的正确性。然而,对于永久连接的交流发电机,不需要这种要求,其中检查阶段序列的检查足以单独进行第一次操作。

同步示波器法

它类似于两亮一暗灯法,指示交流发电机频率是否高于或低于母线频率。同步示波器用于提高同步精度,它由两对终端组成。

标记为“现有”的一对端子必须连接到母线端子或现有交流发电机,其他标记为“输入”的一对端子必须连接到输入交流发电机的端子。

同步镜具有圆形转盘,指针是能够顺时针和逆时针方向旋转的指针。

同步示波器法

电压状态检查完毕后,操作人员必须检查同步示波器。指针旋转的速率表示输入交流发电机和母线之间的频率差。

此外,指针旋转的方向(或快或慢)提供信息,输入交流发电机的频率是更高或更低的母线频率,因此指针移动或快或慢。

为了控制交流发电机的转速,必须进行适当的修正,以便使指针的转速尽可能小。因此,同步示波器和电压表对于同步过程是足够的。然而,在大多数情况下,一组灯连同同步示波器被用作双重检查系统。

这些是同步发电机的方法。这个过程必须小心地进行,以防止电力系统的干扰,以及避免对机器的严重损害。只有三种灯的方法是不首选的今天,由于精度较低和手动操作。

这些过程需要一个熟练和有经验的人来处理设备,同时同步。在大多数情况下,采用如上所述的一组照明灯的同步示波器方法。

现代同步设备使用基于微处理器的系统实现了整个同步过程的自动化,避免了手动灯和同步镜的观测。这些方法更容易管理,更可靠。

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23回应

  1. 非常有用的话题。如果您能告诉我在关键功率应用如数据中心或其他一些普通情况如购物中心的小型发电机的市场上使用的自动同步检查的名称,我将不胜感激。

  2. 我可以得到任何同步过程的视频解释,为什么指针顺时针/逆时针旋转,慢或快旋转?在这种情况下,我的动作是什么(提高/降低速度/电压)?

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