Что такое колонка синхронизации

Включение генератора в сеть

Необходимость в этом приборе возникает при подключении генератора параллельно к сети переменного тока или к другому генератору. Этот процесс называется синхронизацией.

Чтобы включение прошло без вреда для генератора, добиваются одновременного выполнения трех условий:

• Напряжения в сети и на генераторе совпадают по величине;
• Частота генерации равна частоте напряжения в сети;
• Угол сдвига фаз между напряжениями одноименных фаз сети и генератора равен нулю.

Напряжение на генераторе перед синхронизацией устанавливают равным напряжению сети при помощи контрольных вольтметров. Выходное напряжение регулируют изменением тока в роторе.

Для подгонки частоты генерации (fг) к величине частоты сети (fc) изменяют скорость вращения генератора. На электростанциях для этого регулируется количество пара (воды), подающегося на лопатки турбины.

С углом сдвига фаз намного сложнее. Точного равенства частоты генерации частоте сети добиться невозможно. Но, даже если выполнить это условие, равенства редко удается достичь. Процесс усложняется еще и тем, что для регулировки изменяется скорость вращения вала турбоагрегата. При многотонной массе валов промышленных аппаратов изменение скорости происходит с инерцией, которую трудно учесть.

В итоге после уравнивания частот все равно присутствует разность, называемая частотой скольжения:

Следствием частоты скольжения становится постоянное цикличное изменение угла между напряжениями сети и генератора от нуля до 360 градусов. Чем больше частота скольжения, тем быстрее изменяется угол, и наоборот.

Для визуального отображения угла между напряжениями сети и генератора нужен синхроноскоп. К нему подводятся напряжения одноименных фаз сети и генератора. Нулевое положение стрелки на нем происходит при угле, равным нулю, противоположное значение – при 180 градусах.

Стрелочный синхроноскоп

Стрелка синхроноскопа при синхронизации постоянно вращается. По направлению вращения определяют, больше частота генерации частоты в сети или меньше. В момент прохода стрелки через нулевое положение генератор включают в сеть.

Включение генератора в момент, когда стрелка показывает на 180 градусов, приводит к возникновению токов через обмотку статора, превышающих расчетный ток короткого замыкания. За время, пока подействует защита, этот ток успеет разрушить обмотку статора. Генератор придется отправить в капитальный ремонт.

Синхроноскоп со светодиодной индикацией

Если генератор включить в сеть при меньших углах, но не равных нулю, через обмотку статора произойдет кратковременный бросок тока. Это тоже аварийный режим его работы. Повреждений обмотки не произойдет, но систематическое несинхронное включение агрегата в сеть со временем приведет к поломке. Поэтому несинхронное включение запрещено.

Колонка синхронизации

Для визуального контроля параметров при включении генераторов в сеть на Главном щите управления электростанций устанавливается колонка синхронизации. На ней размещаются приборы:

• Вольтметр контроля напряжения в сети.
• Вольтметр контроля напряжения на генераторе.
• Частотомер сети.
• Частотомер генератора.
• Синхроноскоп.

Иногда на колонке дополнительно ставят контрольную лампу, включенную между одной из фаз сети и генератора. Лампа меняет яркость свечения одновременно с движением стрелки синхроноскопа. При угле между напряжениями, равном нулю, она гаснет, при 180 градусах – горит в полную яркость. На передвижных электростанциях такие лампы иногда устанавливаются на всех трех фазах совместно (или вместо) синхроноскопа.

Колонка синхронизации рядом с пультом управления генератором

Поскольку генераторов на станциях много, предусматривается возможность для их поочередного подключения к колонке синхронизации.

Автоматические синхронизаторы

Поскольку процесс синхронизации трудно контролировать вручную, он проводится в автоматическом режиме. Для этого на электростанциях устанавливаются приборы, называемые автосинхронизаторами.

Регулирование оборотов генератора в ручном режиме выполняется ключами, подающими импульс на регулирующее устройство. На тепловых электростанциях – это электродвигатель паровой задвижки на входе турбины. Кратковременно поворачивая ключ в положения «Больше» или «Меньше», оперативный персонал открывает или закрывает задвижку. Так обеспечивается регулировка оборотов турбины. Эту же операцию выполняет и автосинхронизатор, работающий в автоматическом режиме.

Как и к синхроноскопу, к нему подключены напряжения с выхода генератора и из сети. Он постоянно контролирует их величины и выдает импульс на включение только в момент выполнения условий, перечисленных в начале этой статьи. Но с одним отличием: команда на включение генератора в сеть выдается заблаговременно, с заданной при настройке синхронизатора задержкой.

Для чего она нужна? Дело в том, что выключатель, включающий генератор в сеть, характеризуется собственным временем включения. Оно небольшое (десятые доли секунды), но этого достаточно, чтобы за время срабатывания стрелка синхроноскопа успела уйти с нулевого положения. Поэтому в настройки синхронизатора и добавляется задержка по времени, называемая временем опережения. Для каждого типа выключателя (масляного, вакуумного, элегазового) она имеет разное значение.

Шкафы с синхронизаторами

Автосинхронизатор не включает генератор в сеть при частоте скольжения, равной нулю. Процесс регулировки оборотов турбины настолько не стабилен, что частота вращения в любой момент может измениться. Поэтому включение происходит при небольшой частоте скольжения, отличной от нуля.

Процесс синхронизации

Включение генераторов в сеть на электростанциях происходит так.

1. После выхода турбоагрегата на номинальные обороты управление им передается оперативному персоналу Главного щита управления. Персонал турбинного цеха после передачи управления не вмешивается в его работу.
2. По частотомерам на колонке синхронизации персонал уравнивает частоту генерации с частотой сети, изменяя скорость вращения турбины.
3. По вольтметрам на колонке синхронизации, изменяя ток в роторе, устанавливается напряжение на статоре генератора, равное напряжению сети. Выполняется это только после уравнивания частот, так как с изменением частоты изменяется и выходное напряжение статора.
4. Скорость вращения турбины изменяется в большую или меньшую сторону на величину, требуемую для нормальной работы автосинхронизатора.
5. Автосинхронизатор включается в работу. Анализируя величину частоты скольжения, от выдает импульсы на изменение оборотов турбины, добиваясь требуемой частоты ее вращения.
6. Подогнав величину скольжения, автосинхронизатор автоматически переключается в режим измерения угла между напряжениями и вычисляет момент, когда подать импульс на включение, чтобы оно произошло при его нулевом значении. Как только этот момент будет достигнут, происходит включение выключателя.

Процесс отличается на разных электростанциях и при применении различных типов синхронизаторов. Они, как и устройства релейной защиты, прошли три стадии развития:

• релейно-механические;
• полупроводниковые;
• микропроцессорные.

При этом повышалась точность их работы, надежность и удобство применения.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Колонка — синхронизация

Вилки соответствуют гнездам штепсельной розетки приборов генератора. Таким образом, приборы синхронизируемого и работающего генераторов легко, различить на колонке синхронизации . [31]

Испытание автосинхронизатора путем установки его на лабораторном генераторе целесообразно производить в лаборатории электрических машин на генераторе, оборудованном колонкой синхронизации с приборами для точной синхронизации. [32]

В остальном анализ схемы синхронизации не отличается от анализа других вторичных схем. Ниже описываются особенности проверки и наладки аппаратуры и испытания схемы синхронизации в целом. На колонке синхронизации обычно устанавливаются два вольтметра, два частотомера и синхроноскоп. Проверка вольтметров и частотомеров колонки синхронизации производится в том же объеме, что и проверка других щитовых приборов. Проверка этих приборов производится попарно, с тем чтобы показания приборов, предназначенных для сравнения параметров генератора и сети, были одинаковыми при равных напряжении и частоте. [33]

В каждом случае подачи напряжения проверяется направление вращения фазоуказателя, которое должно быть при совпадении чередования фаз сети и испытуемого генератора одинаковым. Удобно проверку чередования совмещать с проверкой схемы синхронизации, описываемой ниже. Для этого до проверки колонки синхронизации к ее зажимам подключается фазоуказатель. [34]

В каждом случае подачи напряжения проверяется направление вращения фазоуказателя, которое должно быть при совпадении чередования фаз сети и включаемого генератора одинаковым. Удобно проверку чередования фаз совмещать с проверкой схемы синхронизации, описываемой ниже. Для этого предварительно до проверки колонки синхронизации к ее зажимам подключается фазоуказатель. [35]

В каждом случае подачи напряжения проверяется направление вращения фазоуказателя, которое должно быть при совпадении чередования фаз сети и испытуемого генератора одинаковым. Удобно проверку чередования фаз совмещать с проверкой схемы синхронизации, описываемой ниже. Для этого предварительно до проверки колонки синхронизации подключается к ее зажимам фазоуказатель. [36]

Убедиться, что стрелка синхроноскопа вращается и подождать, пока она сделает один или несколько полных оборотов. Это укажет на исправность синхроноскопа и наличие на нем напряжения как от генератора, так и от сети. Одновременно нужно убедиться в работе вольтметров и частотомеров на колонке синхронизации . Пока стрелка синхроноскопа не совершит полного оборота, нельзя считать синхроноскоп и er — о цепи исправными. [37]

Это укажет на исправность синхроноскопа и наличие на нем напряжения как от генератора, так и от сети. Одновременно нужно убедиться в работе вольтметров и частотомеров на колонке синхронизации . [38]

При этом вводится блокировка, позволяющая подать напряжение на трансформатор и присоединить его на шинки синхронизации. Этой блокировкой исключается ошибочная синхронизация при отключенном сетевом разъединителе. Затем при помощи вилок 1, 2, 3 подводят напряжение к приборам колонки синхронизации . [39]

Опробование всей схемы рабочим напряжением выполняется одновременно с проверкой совпадения чередования фаз генератора и сети следующим образом. На трансформатор напряжения одной из выделенных для проверки систем шин подается напряжение поочередно от сети и от испытуемого генератора; в обоих случаях проверяется по подключенному к трансформатору напряжения фазоуказателю чередование фаз. При подаче на выделенную систему шин напряжения испытуемого генератора одновременно с проверкой его чередования фаз включается колонка синхронизации и проверяется по показаниям приборов колонки равенство напряжений, частот и положение стрелки синхроноскопа, которое должно соответствовать синхронизму. [40]

Как известно, включение на параллельную работу двух источников переменного тока возможно при соблюдении следующих условий: равенстве их напряжений по величине, совпадении фаз напряжений обоих источников и равенстве их частот. Контроль всех трех параметров осуществляется по приборам, расположенным на колонке синхронизации. Синхронизируемый агрегат запускается о г аккумуляторной батареи, после чего шунтовыми реостатами обмотки возбуждения двигателя и обмотки возбуждения синхронного генератора необходимо добиться равенства напряжения и частоты с работающим генератором. Установленный на колонке синхронизации синхроноскоп с помощью ключей подключается к выходам обоих генераторов. [41]

В остальном анализ схемы синхронизации не отличается от анализа других вторичных схем. Ниже описываются особенности проверки и наладки аппаратуры и испытания схемы синхронизации в целом. На колонке синхронизации обычно устанавливаются два вольтметра, два частотомера и синхроноскоп. Проверка вольтметров и частотомеров колонки синхронизации производится в том же объеме, что и проверка других щитовых приборов. Проверка этих приборов производится попарно, с тем чтобы показания приборов, предназначенных для сравнения параметров генератора и сети, были одинаковыми при равных напряжении и частоте. [42]

В схеме предусмотрена возможность беспрерывного перевода нагрузки с генератора на внешнюю сеть при плановых заменах и профилактических работах. Бесперебойность питания нагрузки при указанных переходах не может быть обеспечена без синхронной работы обоих источников электроэнергии. Параллельная работа двух источников возможна только при равенстве напряжений, равенстве частот и синфазности обоих генераторов. Контроль всех трех параметров осуществляется по приборам, расположенным на колонке синхронизации . [43]

Выполнение условий точной синхронизации может быть осуществлено вручную или автоматически. При ручной синхронизации все операции по регулированию возбуждения и подгонке частоты выполняет дежурный персонал, а при автоматической синхронизации — автоматические стройства. Применяется также ручная синхронизация с автоматическим контролем синхронизма, который запрещает включение выключателя синхронизируемой машины при несоблюдении условий синхронизации. При точной ручной синхронизации напряжения и частоты контролируют по установленным на щите управления двум вольтметрам и двум частотомерам, а сдвиг по фазе напряжений — по синхроноскопу; последний позволяет не только уловить момент совпадения фаз напряжений, но также определить, вращается ли включаемый генератор быстрее или медленнее, чем работающие. Указанные приборы объединяют в так называемую колонку синхронизации . Вольтметр и частотомер, относящиеся к синхронизируемому генератору, подключают к его трансформатору напряжения, а вольтметр и частотомер, относящиеся к работающим генераторам ( или сети), обычно подключают к трансформатору напряжения сборных шин станции. Синхроноскоп подключают одновременно к обоим трансформаторам напряжения. [44]

Источник