Ресинхронизация это


9. Асинхронные режимы в электрической системе, ресинхронизация, результирующая устойчивость

Асинхронный режим, т.е. режим при периодическом изменении вектора ЭДС хотя бы одной машины на угол, больший 360°, может возникать при нарушении статической устойчивости (сильно перегруженная машина при малом возмущении) динамической устойчивости (площадка ускорения больше площадки торможения) или в случае аварийного режима с потерей возбуждения.

Если удастся восстановить нормальную работу системы, не отключая машины, выпавшей в асинхронный режим, то система сохраняет результирующую устойчивость.

Асинхронный режим, не являющийся для системы нормальным, должен допускаться только после проверки его.

Приближенную оценку режима можно дать, приняв, что несинхронно работающая машина разделяется на две механически связанные – синхронную (1) и асинхронную (2).

Ресинхронизация это

Рисунок 9.2 – Выпадение из синхронизма и переход на асинхронный ход синхронной машины


Ресинхронизация это

Рисунок 9.3 – Изменение асинхронного момента синхронного генератора (Ресинхронизация это) и момента турбины (Ресинхронизация это) при изменении скольжения

Ресинхронизация это

Рисунок 9.4 – Изменения синхронного момента (а) и вызываемого им изменения скольжения (б)


Вывести критерий ресинхронизации можно, используя уравнение движения ротора генератора

Ресинхронизация это

(9.1)

или

Ресинхронизация это

(9.2)

через выражение энергии

Ресинхронизация это

(9.3)


Если скольжение в установившемся синхронном режиме пройдет через 0, то появится возможность ресинхронизации. Это произойдет, когда

Ресинхронизация это

(9.4)

Приближенно

Ресинхронизация это

(9.5)

Реально процесс ресинхронизации осуществляется ликвидацией условий, которые способствовали возникновению асинхронного режима и дополнительным воздействием на турбину уменьшением ее мощности.

Работа в режиме асинхронного хода вызывает дополнительные потери в машине, величина которых растет с увеличением скольжения. Турбогенератор имеет весьма «жесткую» характеристику асинхронного момента и «зависает» на скольжении 0,2¸0,6 %. Это позволяет не отключать машину от сети до 30¸60 минут при сниженной до 40% нагрузке (конкретные показатели режима определяются предварительным расчетом).

Гидрогенератор с существенно более «мягкой» характеристикой имеет скольжение
Ресинхронизация это, что приводит к выходу из строя машины в течение 1¸5 мин, вследствие чего асинхронный режим считается недопустимым для гидрогенераторов. Подобный режим на Воткинской ГЭС привел к потере 3 машин по 1000 МВт, позволив сохранить узел трех объединенных энергосистем и ликвидировать тяжелую аварию.

Влияние асинхронного хода на работу нагрузок в энергосистеме можно представить, используя метод наложения.

Напряжение в любой точке электрической системы может быть представлено векторной суммой двух частных напряжений, каждое из которых определяется только ЭДС одного источника и «электрическим удалением» этой точки от источника, т.е. напряжение точки «а» зависит практически только от ЭДС источника 1, точки «е» – от ЭДС источника 2, напряжения промежуточных точек – суммы частных напряжений. Точка «с», в которой частные напряжения равны, может быть названа «электрическим центром» системы.

При входе в асинхронный ход станции 1, все частные напряжения от нее будут прокручиваться относительно частных напряжений станции 2 с частотой Ресинхронизация это. Так как эта разница реально составляет 0,2¸0,6 %, то амплитуда напряжений в точках «b», «с», «d» будет изменяться от
Ресинхронизация это до Ресинхронизация это с частотой 0,1¸0,3 Гц, т.е. с периодом 3¸10 сек, что приведет к останову двигателей узлов нагрузок и последующему срабатыванию релейной защиты и отключению узлов.

Асинхронный ход в электрической системе опасен и для источников и для потребителей, но возможность его позволяет сохранить в целости систему после тяжелого повреждения, что резко облегчает поиск причины аварии, ее устранение, уменьшая ущерб от аварии.

Источник: studizba.com

Асинхронный режим для большинства синхронных машин не представляет опасности, но возникает опасность возникновения нарушения устойчивости остальной части системы, в которой мощный генератор работает асинхронно.
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 Мс > Мт.


Ресинхронизация это

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 Мс > Мтне 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


Ресинхронизация это

где DЕ" — геометрическая разность между ЭДС двигателя Е"q и напряжением сети; х”M, хссопротивление 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


Источник: helpiks.org

Пуск СД непосредственным включением в сеть невозможен по причине того, что ротор из-за своей значительной инерции не может быть сразу раскручен полем статора, которое устанавливается практически мгновенно. Поэтому магнитная связь между статором и ротором не возникает. Для пуска СД приходится применять специальные способы, сущность которых состоит в предварительном привидении ротора во вращение до синхронной или близкой к ней частоте, при которой между статором и ротором устанавливается устойчивая магнитная связь.

Сейчас применяют способ асинхронного пуска. СД снабжают короткозамкнутой пусковой обмоткой(беличья клетка). Невозбужденный СД включают в сеть. Возникшее поле статора наводит в стержнях клетки ЭДС, которые создают токи, которые, взаимодействуя с полем статора, вызывают появление электромагнитных сил на стержнях клетки. Под действием этих сил ротор приводится во вращение. При разгоне ротора до частоты вращения, близкой к синхронной, обмотку возбуждения подключают к источнику постоянного тока. Образующийся при этом синхронный момент втягивает ротор двигателя в синхронизм. После этого пусковая обмотка выполняет функцию успокоительной обмотки и ограничивает качания ротора.

Чем меньше нагрузка на валу двигателя, тем легче его вхождение в синхронизм. В процессе асинхронного пуска обмотку возбуждения нельзя оставлять разомкнутой, так как ЭДС достигает значений опасных для изоляции обмотки. Для предотвращения этого в период разгона обмотку возбуждения замыкают на активное сопротивление в 10 раз большего сопротивления обмотки.


Самозапуск (С) – это восстановление нормальной работы электропривода без вмешательства персонала после кратковременного перерыва электроснабжения или глубокого снижения U.

Самозапуск ЭД позволяет наиболее полно использовать средства автоматизации систем электроснабжения.

Для обеспечения успешного С СД система возбуждения должна обеспечивать интенсивное гашение магнитного потока и ЭДС двигателя и создания оптимальных условий для вхождения в синхронизм. При электромашинном возбудителе схемы самозапуска не отличаются от схем пуска. Сейчас наиболее распространен теристорный возбудитель. В простейших случаях (при малой загрузке и легких условиях пуска и вхождения в синхронизм) могут применяться нерегулируемые тиристорные выпрямители, применение сложных возбудителей нецелесообразно.

Для мощных СД применяют безщеточные системы возбуждения

Самозапуск СД еще зависит от схемы управления его включением. В тех случаях когда возможен одновременный самозапуск всех ДВ, подключенных к секции шин, а ток несинхронного включения в пределах допустимого, никаких изменений в схемы управления включателями вносить не требуется. Если из-за чрезмерного снижения напряжения одновременный самозапуск всех ЭД невозможен, часть из них отключается. При этом могут отключиться двигатели, самозапуск которых необходим по условиям технологии. Включатели таких двигателей оборудуются АПВ и ДВ участвуют в самозапуске второй ступени

Как показали исследования и опыт эксплуатации, наибольшей опасности в момент включения подвергается обмотка статора синхронного двигателя. При пуске двига-теля относительная деформация изоляции обмотки стато­ра составляет 50х10^(-5) отн. ед. Установлено, что для синхронных двигателей мощностью до 2000 кВт при относительных деформациях не более 150х10-5 отн. ед. не происходит нарушения изоляции, если такие деформации не слишком многочис­ленны. Так как деформации и усилия примерно пропорциональны квадрату тока, то предельно допустимое зна­чение тока включения составит √3 его пускового значения. Учитывая сравнительно редкую необходимость осуществления самозапуска и малую вероятность того, что векторы напряжения сети и ЭДС двигателяв момент включения окажутся в противофазе, можно для всех синхронных двигателей мощностью до 2000 кВт считать самозапуск допустимым, если в самом неблагоприятном случае ток включения не будет превышать1,7 пускового, т. е. в принятых относительных еди­ницах Ресинхронизация это

Ресинхронизация это Восстановление синхронного режима работы синхронных дви­гателей производится для ответственных механизмов, сохранение которых в работе необходимо по условиям техники безопасности или технологии производства. Оно может осуществляться разными способами:

— ресинхронизацией;

— ресинхронизацией с автоматической разгрузкой рабочего механизма (если она допустима) до такой степени, при которой обеспечивается втягивание двигателя в синхронизм; отключением двигателя и повторным его автоматич. пуском.

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.

Если скольжение, с которым работает генератор в асинхронном режиме, станет равным нулю, то это оз­начает, что скорость вращения генератора стала синхронной

Условие S = 0 необходимое, но недостаточное для втягивания генератора в синхронизм. Для выявления второго условия рас­смотрим протекание процесса ресинхронизации

Избыточный мо­мент, определяющий движение генератора в асинхронном режиме, состоит из трех составляющих:

где МТ — момент турбины; Мс, Мас — синхронный и асинхронный моменты. Когда скольжение становится равным нулю, асинхрон­ный момент также равен нулю. Следовательно, условием втягивания генератора в синхронизм будет Мс>Мт

 

 

Источник: megaobuchalka.ru

Длительная работа электрических машин в асинхронном режиме яв­ляется недопустимой. Поэтому возникший асинхронный ход синхронных машин должен быть прекращен. Ликвидация асинхронною режима возможна следующими способами:

1. Отключением синхронной машины от электрической сетис последу­ющим синхронным включением. Это отключение синхронного двигателя приводит к нарушению технологии производства, а отключение генерато­ра или электростанций — к возникновению дефицита мощности. Последующее включение генератора в сеть является довольно длительной и сложной технологической операцией. Поэтому данный способ применим, в основном, для отдельных генераторов при потере ими возбуждения.

2 .Делением энергосистемы на части. Операция разделения, осуществляется автоматикой ликвидации асинхронною режима (АЛАР) или автоматикой пре­кращения асинхронного хода (АПАХ). Если по какой-либо причине автоматика отказа­ла,то прекращения асинхронного хода выполняет оперативный персонал энер­госистемы. Также путем деления энергосистемы на несинх­ронно работающие части.

Недостатки такого способа:

— возникновение небаланса генерирующих мощнос­тей и нагрузок в разделившихся частях энергосистемы;

— генери­рующая мощность окажется выше мощности нагрузки и частота повысится;

— генерирующей мощности будет недостаточно и частота может снизиться даже до уровня срабатывания устройств АЧР.

3. Ресинхронизацией генераторов, двигателей или частей энергосисте­мы, вышедших из синхронизма.

Синхронные машины, пере­шедшие в асинхронный режим, можно синхронизировать, не отключая их от сети. Процесс восстановления синхронизма машин в процессе асинхронно­го режима называется ресинхронизацией. Одним из условий ре­синхронизации является прохождение скольжения через нуль, т. с. s = 0. Это означает, что генератор или двигатель кратковременно вошел в синхронизм, дополнительная кинетическая энергия стала равна нулю, а асинхронная со­ставляющая мощности исчезла. Это условие, s = 0. соответствующее возмож­ному процессу ресинхронизации, выполняется, при

Ресинхронизация это

Предельный случай выполнения условия s= 0: при smin= О среднее допустимое скольжение, при котором возможно наступление ре­синхронизации. Определяется как .sср.доп = smax /2 или с учетом

(5.16) имеем

Ресинхронизация это

Таким обратом ресинхронизация возможна при выполнении условия

Ресинхронизация это

Данное условие, является недостаточным для ресинхро­низации. Действительно при s= 0 генератор кратковременно вошел в син­хронизм. Однако останется ли он далее в режиме синхронной работы за­висит от соотношений между моментами генератора и турбины, а также от угла σ. при котором скольжение прошло через нуль. Избыточный момент, определяющий движение генератора в асинхронном режиме, согласно состоит из трех составляющих:

Ресинхронизация это

Пocкольку при s = 0 скорость вращения ротора генератора стала синх­ронной, то асинхронный момент равен нулю. Следовательно, условием втягивания генератора в синхронизм будет

Мст

При таком соотношении моментов и s = 0 на вал генератора действует тормозной избыточный момент, который, вызывает умень­шение угла σ. Если условие Мст не выполняется, то ресинхронизация будет неуспешной, угол σ продолжит возрастать, а генератор останется в асинхронном режиме.

Успешная ресинхронизация может быть обеспечена путем уменьше­ния мощности турбины (рис. 5.16. а) или увеличением синхронного мо­мента путем регулирования его возбуждения (рис. 5.16. б).

Ресинхронизация синхронных двигателей имеет свои особенности и ее процесс можно разделить условно на два этапа:

1. Разгон ротора двигателя до подсинхронной частоты вращения при выполнении условия

Масмех

 

где Ммех — механический-момент приводного механизма.

 

Ресинхронизация это

Ресинхронизация это

Ресинхронизация это

2. Вхождение и синхронизм. Если процесс подтягивания скорости до синхронной происходит под воздействием асинхронного момента то втя­гивание и синхронизм, как и генератора, осуществляется под воздействием синхронного момента. Однако если ре­синхронизация без управления возбуждением двигателя не осуществима, то на этапе разгона двигателя поле возбуждения гасится, а при достиже­нии подсинхронной скорости производится подача и форсировка возбуж­дения. В большинстве случаев за счет подобного управления возбуждени­ем удается обеспечить успешную ресинхронизацию синхронных двигате­лей. Это вполне возможно при выполнении условия

Ресинхронизация это

где sср.уст – критическое скольжение, при котором возможно втягивание двигателя в синхронизм

Для обеспечения ресинхронизации осуществляется разгрузка рабочею механизма, если это допустимо по условиям технологического процесса или предусмотрены другие меры, облегчающие вхождение в син­хронизм.

Ели выпавший из синхронизма генератор не отключается от сети, то и работая в асинхронном режиме, он выдает в сеть некоторую мощность, а входя в синхронизм путем ресинхронизации, он быстро увеличивает мощность. Скорость вращения синхронного двигателя в асинхронном режиме несколько уменьшается, но при успешной ресинхронизации его режим работы быстро восстанавливается, что может не сказаться существенно на приводном механизме и связанном с ним технологическом процессе. Если генератор, двигатель или часть системы вышли из синхронизма и некоторое время проработали в асинхронном режиме, а затем восстанови­ли свою синхронную работу, близкую к параметрам исходного режима, то такую энергосистему нельзя в полном смысле считать неустойчивой, ее следует рассматривать как систему, обладающую результирующей устой­чивостью. поскольку нарушения электроснабжения потребителей не про­исходит. Следовательно, способность системы восстанавливать синхрон­ную работу после возникновения асинхронного режима называется резуль­тирующей устойчивостью энергосистемы.

 

Источник: cyberpedia.su

 

Наличие демпферной обмотки позволяет синхронным машинам работать не только в синхронном, но и в асинхронном режиме при выпадении из синхронизма.

Выпадение из синхронизма может быть при снижении напряжения в сети, уменьшении тока возбуждения или резком увеличении внешнего момента, когда внешний момент превзойдет Mmax. После выпадения из синхронизма угловая скорость ротора становится больше синхронной, если машина работала генератором, или меньше синхронной, если она работала двигателем.

По мере отклонения скорости ротора от скорости поля скольжение возрастает, постепенно увеличивается асинхронный электромагнитный момент и при некотором скольжении

Ресинхронизация это

внешний момент может быть уравновешен асинхронным электромагнитным моментом. Т.е. после выпадения из синхронизма синхронная машина может перейти в асинхронный режим.

После перехода в асинхронный режим надо снять возбуждение. При этом исчезает знакопеременный синхронный момент, вызывающий колебания угловой скорости и токов в обмотке якоря. После отключения тока возбуждения устанавливается асинхронный режим со скольжением s, в котором сохраняется прежняя активная мощность P. Однако реактивная мощность в сеть не генерируется, а потребляется из сети, как в асинхронной машине.

Допустимая длительность асинхронного режима зависит от потерь, выделяющихся в короткозамкнутых контурах ротора Pэ2 = sPэм ≈ sP. Она должна быть оценена заранее проведенными тепловыми расчетами. Длительная работа в асинхронном режиме обычно возможна при несколько сниженной мощности (турбогенераторах до 50—70 % Pн).

Поскольку в асинхронном режиме машина не генерирует в систему реактивную мощность, после устранения неисправностей, приведших к выпадению из синхронизма, она должна быть снова переведена в синхронный режим. Процесс перевода из асинхронного режима в синхронный называется ресинхронизацией.

Процесс ресинхронизации аналогичен процессу самосинхронизации. Если скольжение в асинхронном режиме меньше скольжения, при котором возможно втягивание в синхронизм, то ресинхронизация может быть осуществлена без предварительной разгрузки машины. Для этого достаточно включить питание обмотки возбуждения, после чего в процессе нарастания тока возбуждения ротор втянется в синхронизм. Если скольжение в асинхронном режиме больше скольжения, при котором возможно втягивание в синхронизм, нужно машину предварительно несколько разгрузить, а затем включить питание обмотки возбуждения.

 

 

Источник: studopedia.su


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.