Устройства автоматического включения генераторов
На параллельную работу
Автоматические синхронизаторы содержат узлы, осуществляющие автоматическое уравнивание значений частоты и напряжения включаемого генератора со значениями частоты и напряжения энергосистемы, и узлы, осуществляющие контроль за выполнением всех условий синхронизации.
Для того, чтобы включение генератора происходило в оптимальный момент времени (точка 1 на рис. 3.2.) импульс на выключатель должен подаваться раньше этого момента, т.к. выключатель имеет собственное время включения.
Время опережения tоп по отношению к моменту оптимума должно быть равно времени включения выключателя tв.в. Момент подачи импульса на выключатель обозначен точкой 2, при котором напряжение биений не равно нулю, оно определяется положением точки 2'.
Времени tоп соответствует угол между векторами напряжений генератора и сети, называемый углом опережения dоп:
. (3.4)
Различают два типа синхронизаторов:
1) синхронизатор с постоянным углом опережения, в котором импульс на включение подается при достижении углом d определенного постоянного значения;
2) синхронизатор с постоянным временем опережения, в котором импульс на включение подается с постоянным временем опережения, равным времени включения выключателя.
Широкое применение получили более точные синхронизаторы с постоянным временем опережения типов АСТ-4, УБАС и СА-1.
|
|
|
Синхронизатор с постоянным временем опережения
Типа УБАС
Автоматический синхронизатор типа УБАС (устройство бесконтактное автоматической синхронизации) состоит из шести основных узлов – рис. 3.4:
Рис. 3.4. Структурная схема синхронизатора УБАС.
- узла питания, обеспечивающего питание полупроводниковых элементов, входящих в состав синхронизатора, и одновременно вырабатывающего напряжение биений US;
- узла опережения, вырабатывающего импульс на включение выключателя генератора с определением по отношению к моменту совпадения по фазе векторов UГ и UС;
- узла контроля разности частот генератора и сети, обеспечивающего прохождение сигнала узла опережения на включение выключателя;
- узла контроля разности напряжений генератора и сети, разрешающего прохождение сигнала на включение выключателя при разности напряжений, не превышающей допустимую;
- узла подгонки частоты, осуществляющего подгонку частоты включаемого генератора к частоте работающих генераторов путем воздействия на механизм управления турбиной;
- узла включения, вырабатывающего определенной длительности импульс на включение выключателя.
|
|
|
Автоматический синхронизатор типа СА-1
Синхронизатор типа УБАС обладает рядом существенных недостатков, которые обусловили его замену на более совершенный СА-1, разработанный МЭИ (рис.3.5).
Основные недостатки синхронизатора УБАС связаны с тем, что все его узлы используют для своей работы напряжение биений. Искажение формы напряжения биений, вызванное, например условием 
, создает значительные погрешности во времени опережения. Чтобы избежать появления этой погрешности, синхронизатор блокируется при разности UГ и UС, превышающей 10-12% 
. Кроме того, при малых скольжениях нечетко работает узел контроля разности частот.
В синхронизаторе УБАС опережение создается в предположении 
. Однако в реальных условиях, когда происходит подгонка частоты, 
непрерывно изменяется. Неучет этого создает дополнительную погрешность во времени опережения.
В автоматическом синхронизаторе СА-1 для работы всех узлов используется не напряжение биений (как в УБАС), а угол 
между векторами UГ и UС.
Рис. 3.5 Функциональная схема синхронизатора СА-1.
На вход устройства подаются напряжения генератора и сети. Измерение угла между входными напряжениями производится с помощью фазопреобразовательного устройства UV. Напряжение на его выходе 
пропорционально углу и не зависит от изменения в широких пределах абсолютных значений входных напряжений. В момент совпадения по фазе входных напряжений 
на выходе преобразователя имеется некоторое значение напряжения, обозначенное 
, не равно нулю.
|
|
|
При измененной частоте скольжения изменение напряжения во времени имеет вид – рис.3.6.
а) б)
Рис. 3.6. Угловая (а) и временная (б) характеристики фазопреобразовательного устройства синхронизатора СА-1.
При меняющейся частоте скольжения, что имеет место в процессе подгонки частоты, изменение происходит с непрерывным замедлением.
Узел опережения, вырабатывающий разрешающий сигнал на включение выключателя, фиксирует достижение углом определенного значения 
, учитывающего скорость и ускорение изменения угла, время включения выключателя. В состав узла опережения входят дифференцирующие элементы 
и 
, сумматор 
, нуль-орган 
.
Для любого угла опережения , при котором происходит срабатывание узла опережения, справедливо тождественное уравнение
, (3.5)
|
|
|
где - текущее значение угла.
С другой стороны, на основе кинематики ускоренного вращательного движения угол опережения , соответствующий времени включения выключателя 
, составит:
. (3.6)
На основании (3.5) и (3.6):
. (3.7)
Принимая во внимание линейную зависимость между и , последнее выражение можно выразить в виде:
. (3.8)
Выражение (3.8) является уравнением срабатывания узла опережения. Нуль-орган сравнивает сумму напряжений, подаваемых на входе сумматора , с напряжением . При достижении напряжения на выходе сумматора значения нуль-орган срабатывает, формируя разрешающий сигнал на включение выключателя. Значение вводится в сумматор как параметр настройки.
Таким образом, линейность характеристики углового преобразователя 
, учет скорости и ускорения скольжения позволяют более точно определять момент подачи импульса на включение выключателя.
Функции узла контроля разности частот в синхронизаторе СА-1 выполняет сумматор 
и нуль-орган 
. В этом узле контролируется угловая скорость скольжения в момент замыкания контактов выключателя 
и это значение сравнивается с максимально допустимой скоростью скольжения 
.
В выражении (3.6) 
является угловой скоростью скольжения в момент срабатывания узла опережения 
; величина 
является ускорением скольжения 
. В момент замыкания силовых контактов выключателя угловая скорость скольжения составит:
(3.9)
С учетом изложенного выражения (3.6) имеет вид:
. (3.10)
Используя из выражения (3.9) в выражении (3.10) получим
. (3.11)
В условиях максимально допустимой скорости скольжения выражение (3.11) имеет вид:
. (3.12)
Значение 
фиксируется нуль-органом в момент времени, когда угол достигнет значения
Заменяя углы соответствующими значениями напряжения, получим
(3.13)
где 
- напряжение уставки нуль-органа , соответствующее углу 
.
Выражение (3.13) является уравнением срабатывания нуль-органа . Точное включение генератора обеспечивается при разности частот до 1,0 Гц, при этом угол опережения может возрасти до 120°; при 
осуществляется запрет работы синхронизатора.
Функции узла контроля разности напряжений и выполняет узел запрета УЗ, В УЗ разность напряжений и сравнивается с допустимой разностью 
. Уставка регулируется в пределах 1,0-15%. Если действительная разность напряжений превышает допустимое значение, то на выходе УЗ появляется сигнал на запрет включения выключателя.
Логическая схема ЛС формирует импульс на включение выключателя при выполнении всех условий синхронизации. Действие синхронизатора производится при углах опережения 
.
Уравнитель частот УЧ по своему действию в основном аналогичен узлу подгонки частоты в синхронизаторе УБАС. Особенность УЧ – подгоняет разность частот не к нулю, а к некоторому минимальному значению 
.
На уставке 
создана небольшая зона нечувствительности, которая обеспечивает более устойчивый процесс подгонки частоты и уменьшает колебательность этого процесса.
Узел блокировки УБ предотвращает неправильное действие синхронизатора в переходном процессе при подаче или снятии синхронизуемых напряжений.
Дата добавления: 2018-05-31; просмотров: 1662; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!