การทำงานแบบขนานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ในโรงไฟฟ้า จะมีการติดตั้งชุดเทอร์โบหรือชุดไฮดรอลิกหลายชุดเสมอ ซึ่งทำงานร่วมกันบนบัสบาร์ทั่วไปของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือไฟกระชาก

เป็นผลให้การผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้าผลิตโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายเครื่องที่ทำงานแบบคู่ขนานกัน และความร่วมมือนี้มีข้อได้เปรียบที่มีคุณค่ามากมาย

การทำงานแบบขนานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า:

1. เพิ่มความยืดหยุ่นในการทำงานของอุปกรณ์ของโรงไฟฟ้าและสถานีไฟฟ้าย่อย อำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาเชิงป้องกันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อุปกรณ์หลัก และอุปกรณ์จ่ายไฟที่สอดคล้องกันโดยมีปริมาณสำรองที่จำเป็นขั้นต่ำ

2. เพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานของโรงไฟฟ้า เนื่องจากช่วยให้สามารถกระจายตารางโหลดรายวันระหว่างหน่วยได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด จึงบรรลุผลสูงสุดในการใช้ไฟฟ้าและเพิ่มประสิทธิภาพ ในโรงไฟฟ้าพลังน้ำทำให้สามารถใช้พลังของการไหลของน้ำได้สูงสุดในช่วงน้ำท่วมและในช่วงฤดูร้อนและฤดูหนาวในช่วงน้ำลด

3.เพิ่มความน่าเชื่อถือและการทำงานอย่างต่อเนื่องของโรงไฟฟ้าและการจ่ายไฟให้กับผู้บริโภค

ข้าว. 1. แผนผังของการทำงานแบบขนานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

เพื่อเพิ่มการผลิตและปรับปรุงการจ่ายไฟฟ้า โรงไฟฟ้าหลายแห่งถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อทำงานแบบขนานเพื่อสร้างระบบพลังงานที่ทรงพลัง

ในการทำงานปกติ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกับบัสทั่วไป (เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าเกิน) และหมุนพร้อมกัน โรเตอร์ของพวกมันหมุนด้วยความเร็วเชิงมุมทางไฟฟ้าเท่ากัน

ในการทำงานแบบขนาน แรงดันไฟฟ้าชั่วขณะที่ขั้วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งสองเครื่องจะต้องมีขนาดเท่ากันและมีเครื่องหมายตรงกันข้าม

ในการเชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับการทำงานแบบขนานกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอื่น (หรือกับเครือข่าย) จำเป็นต้องซิงโครไนซ์นั่นคือ ควบคุมความเร็วของการหมุนและการกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อตามการใช้งาน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ทำงานและเชื่อมต่อแบบขนานจะต้องอยู่ในเฟสนั่นคือมีลำดับการหมุนของเฟสเท่ากัน

ดังจะเห็นได้จากรูป 1 ในการทำงานแบบขนานเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกันโดยสัมพันธ์กันเช่น แรงดันไฟฟ้า U1 และ U2 บนสวิตช์จะตรงกันข้ามกัน ในส่วนที่เกี่ยวกับโหลด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะทำงานตามนั้น นั่นคือ แรงดันไฟฟ้า U1 และ U2 ตรงกัน เงื่อนไขของการทำงานแบบขนานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้สะท้อนให้เห็นในไดอะแกรมของมะเดื่อ 2.

ข้าว. 2. เงื่อนไขในการเปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับการทำงานแบบขนาน แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีขนาดเท่ากันและเฟสตรงกันข้าม

มีสองวิธีในการซิงโครไนซ์เจเนอเรเตอร์: การซิงโครไนซ์แบบละเอียดและการซิงโครไนซ์แบบหยาบหรือการซิงโครไนซ์ด้วยตัวเอง

เงื่อนไขสำหรับการซิงโครไนซ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ด้วยการซิงโครไนซ์ที่แม่นยำ เครื่องกำเนิดความตื่นเต้นจะเชื่อมต่อกับเครือข่าย (บัส) ผ่านสวิตช์ B (รูปที่ 1) เมื่อถึงเงื่อนไขการซิงโครไนซ์ — ความเท่าเทียมกันของค่าทันทีของแรงดันไฟฟ้า U1 = U2

เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานแยกกัน แรงดันเฟสทันทีจะเท่ากันตามลำดับ:

นี่แสดงถึงเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อแบบขนานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เปิดและทำงานอยู่ จำเป็นต้องมี:

1. ความเท่าเทียมกันของค่าแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ U1 = U2

2. ความเท่าเทียมกันของความถี่เชิงมุม ω1 = ω2 หรือ f1 = f2

3. การจับคู่แรงดันไฟฟ้าในเฟส ψ1 = ψ2 หรือ Θ = ψ1 -ψ2 = 0

การปฏิบัติตามข้อกำหนดเหล่านี้ทำให้เกิดเงื่อนไขในอุดมคติซึ่งมีลักษณะเฉพาะโดยข้อเท็จจริงที่ว่าในขณะที่เปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าอีควอไลเซชันของสเตเตอร์จะเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตามควรสังเกตว่าการปฏิบัติตามเงื่อนไขสำหรับการซิงโครไนซ์ที่แน่นอนนั้นจำเป็นต้องมีการปรับค่าเปรียบเทียบของแรงดันไฟฟ้าความถี่และมุมเฟสของแรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างระมัดระวัง

ในเรื่องนี้เป็นไปไม่ได้เลยที่จะปฏิบัติตามเงื่อนไขที่เหมาะสำหรับการซิงโครไนซ์อย่างสมบูรณ์ มีการดำเนินการโดยประมาณโดยมีความเบี่ยงเบนเล็กน้อย หากไม่ตรงตามเงื่อนไขข้อใดข้อหนึ่งข้างต้น เมื่อ U2 ความต่างศักย์ไฟฟ้าจะกระทำกับขั้วของสวิตช์สื่อสารที่เปิดอยู่ B:

ข้าว. 3. ไดอะแกรมเวกเตอร์สำหรับกรณีของการเบี่ยงเบนจากเงื่อนไขของการซิงโครไนซ์ที่แน่นอน: a — แรงดันใช้งานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่เท่ากัน ข — ความถี่เชิงมุมไม่เท่ากัน

เมื่อเปิดสวิตช์ภายใต้การกระทำของความต่างศักย์นี้ในวงจรกระแสที่เท่ากันจะไหลซึ่งเป็นส่วนประกอบเป็นระยะซึ่งในช่วงเวลาเริ่มต้นจะเป็น

พิจารณาสองกรณีของการเบี่ยงเบนจากเงื่อนไขการซิงโครไนซ์ที่แสดงในแผนภาพ (รูปที่ 3):

1. แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า U1 และ U2 ไม่เท่ากัน เป็นไปตามเงื่อนไขอื่นๆ

2. เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันแต่หมุนด้วยความเร็วต่างกัน กล่าวคือ ความถี่เชิงมุม ω1 และ ω2 ไม่เท่ากัน และมีเฟสไม่ตรงกันระหว่างแรงดันไฟฟ้า

ดังจะเห็นได้จากแผนภาพในรูปที่ 3, a, ความไม่เท่าเทียมกันของค่าที่มีประสิทธิภาพของแรงดันไฟฟ้า U1 และ U2 ทำให้เกิดกระแสที่เท่ากัน I ” ur ซึ่งจะเกือบจะเป็นอุปนัยล้วนๆ เนื่องจากความต้านทานที่ใช้งานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและสายเชื่อมต่อของ เครือข่ายมีขนาดเล็กมากและถูกละเลย กระแสนี้ไม่สร้างกระแสไฟกระชาก ดังนั้นจึงไม่มีความเค้นเชิงกลในชิ้นส่วนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและกังหัน ในเรื่องนี้เมื่อเปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำหรับการทำงานแบบขนานสามารถอนุญาตให้มีความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าได้มากถึง 5-10% และในกรณีฉุกเฉิน - มากถึง 20%

เมื่อค่าแรงดัน rms U1 = U2 เท่ากัน แต่เมื่อความถี่เชิงมุมแตกต่างกัน Δω = ω1 — ω2 ≠ 0 หรือ Δf = f1 — f2 ≠ 0 เวกเตอร์แรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและเครือข่าย (หรือของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ 2 ) ถูกเลื่อนด้วยมุม Θ ที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา แรงดันไฟฟ้าของเครื่องกำเนิด U1 และ U2 ในกรณีนี้จะแตกต่างกันในเฟส ไม่ใช่มุม 180 ° แต่เป็นมุม 180 ° —Θ (รูปที่ 3, b)

ที่ขั้วของสวิตช์เปิด B ระหว่างจุด a และ b ความต่างศักย์ไฟฟ้า ΔU จะทำหน้าที่ เช่นเดียวกับในกรณีก่อนหน้านี้ แรงดันไฟฟ้าสามารถตรวจจับได้โดยใช้หลอดไฟ และค่า rms ของแรงดันไฟฟ้านี้สามารถวัดได้ด้วยโวลต์มิเตอร์ที่เชื่อมต่อระหว่างจุด a และ b

หากปิดสวิตช์ B ภายใต้การกระทำของความต่างศักย์ไฟฟ้า ΔU กระแสไฟฟ้าที่เท่ากัน I จะเกิดขึ้น ซึ่งสัมพันธ์กับ U2 เกือบจะทำงานหมดจด และเมื่อเปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบขนาน จะทำให้เกิดแรงกระแทกและกลไก ความเครียดในเพลาและส่วนอื่น ๆ ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและกังหัน

ที่ ω1 ≠ ω2 การซิงโครไนซ์เป็นที่น่าพอใจอย่างสมบูรณ์หากสลิปเป็น s0 <0, l% และมุม Θ ≥ 10°

เนื่องจากความเฉื่อยของตัวควบคุมกังหันจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุความเท่าเทียมกันในระยะยาวของความถี่เชิงมุม ω1 = ω2 และมุม Θ ระหว่างเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้า ลักษณะตำแหน่งสัมพัทธ์ของสเตเตอร์และขดลวดโรเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ไม่คงที่ แต่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง ค่าทันทีของมันจะเท่ากับ Θ = Δωt

ในแผนภาพเวกเตอร์ (รูปที่ 4) สถานการณ์สุดท้ายจะแสดงในความจริงที่ว่าเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงมุมเฟสระหว่างเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้า U1 และ U2 ΔU ก็จะเปลี่ยนไปเช่นกัน ความต่างศักย์ไฟฟ้า ΔU ในกรณีนี้เรียกว่าแรงดันไฟช็อต

ข้าว. 4. แผนภาพเวกเตอร์ของการซิงโครไนซ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากับความไม่เท่าเทียมกันของความถี่

ค่าทันทีของแรงดันสัญญาณนาฬิกา Δu คือความแตกต่างระหว่างค่าทันทีของแรงดัน u1 และ u2 ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า (รูปที่ 5)

สมมติว่าบรรลุความเท่าเทียมกันของค่าที่มีประสิทธิภาพ U1 = U2 แล้ว มุมเฟสของเวลาอ้างอิง ψ1 และ ψ2 ก็เท่ากันเช่นกัน

จากนั้นคุณสามารถเขียน

กราฟความเค้นจากแรงกระแทกแสดงในรูปที่ 5.

แรงดันจังหวะเปลี่ยนแปลงอย่างสอดคล้องกันโดยมีความถี่เท่ากับผลรวมครึ่งหนึ่งของความถี่ที่เปรียบเทียบและด้วยแอมพลิจูดที่แปรผันตามเวลาโดยขึ้นอยู่กับมุมเฟส Θ:

จากแผนภาพเวกเตอร์ในรูป4 สำหรับค่าที่ระบุของมุม Θ สามารถหาค่าประสิทธิผลของความเค้นกระแทกได้:

ข้าว. 5. เส้นโค้งของการเอาชนะความเครียด

โดยคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงของมุม Θ เมื่อเวลาผ่านไป เป็นไปได้ที่จะเขียนนิพจน์สำหรับเชลล์ในแง่ของแอมพลิจูดของความเค้นกระแทก ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในแอมพลิจูดของความเค้นเมื่อเวลาผ่านไป (เส้นโค้งประในรูปที่ 5, b ):

ดังจะเห็นได้จากแผนภาพเวกเตอร์ในรูปที่ 4 และสมการสุดท้าย แอมพลิจูดของความเค้นกระแทก ΔU แปรผันตั้งแต่ 0 ถึง 2 Um ค่าที่ใหญ่ที่สุดของ ΔU จะเป็นช่วงเวลาที่เวกเตอร์แรงดันไฟฟ้า U1 และ U2 (รูปที่ 4) ตรงกันในเฟสและมุม Θ = π และค่าที่เล็กที่สุด - เมื่อแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้ต่างกันในเฟส 180 ° และมุม Θ = 0 ระยะเวลาของเส้นโค้งจังหวะเท่ากับ

เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อสำหรับการทำงานแบบขนานกับระบบที่ทรงพลัง ค่าของ xc ของระบบจะมีค่าน้อยและสามารถละเลยได้ (xc ≈ 0) จากนั้นกระแสที่เท่ากัน

และกระแสน้ำไหลเข้า

ในกรณีของการเปิดที่ไม่เอื้ออำนวยที่กระแส Θ = π กระแสไฟกระชากในขดลวดสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบเปิดเครื่องสามารถเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของแรงดันไฟกระชากของการลัดวงจรสามเฟสของขั้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้า

ส่วนประกอบที่ใช้งานอยู่ของกระแสอีควอไลเซอร์ดังที่เห็นได้จากแผนภาพเวกเตอร์ในรูปที่ 4 เท่ากับ