8.6. Включение генераторов на параллельную работу

Синхронные генераторы, как правило, работают параллельно с другими генераторами или с энергосистемой, объединяющей весьма большое число генераторов. Характерными для энергосистемы являются неизменные значения напряжения и частоты.
Параллельная работа генераторов позволяет легко маневрировать степенью их нагрузки, обеспечивая максимальный коэффициент полезного действия каждого из них. Совместная работа повышает надёжность энергоснабжения, обеспечивает возможность проведения плановых и аварийных ремонтов оборудования. Сами электрические станции, территориально разобщённые, позволяют наилучшим образом, как с технической, так и с экономической точки зрения решать задачи производства и распределения энергии. Особые условия нашей страны, занимающей несколько часовых поясов со смещением пиковых нагрузок потребления по ним, диктуют необходимость объединения станций с обеспечением параллельной работы синхронных генераторов.
При включении синхронных генераторов на параллельную работу необходимо выполнить определённые условия. Включение может производиться методами точной или грубой синхронизации (самосинхронизация).
При включении генератора на параллельную работу необходимо обеспечить равенство напряжения сети и электродвижущей силы включаемого генератора по амплитуде, их синфазность и равенство частот. В таком случае в обмотке статора включаемого генератора не появятся дополнительные уравнительные токи, и генератор будет продолжать работу, как и до включения, при холостом ходе. Напомним, что ЭДС обмотки статора регулируется током возбуждения, а её частота - скоростью вращения турбины, приводящей в движение ротор. Если условие жёсткого равенства напряжения сети и ЭДС генератора выполнить относительно несложно, то равенство частот приходится соблюдать в пределах диапазона с погрешностью не более ± (0,5—0,1) %.
В реальных условиях абсолютного совпадения по напряжению и частоте ожидать не приходится и после замыкания генератора на сеть в нём появляются небольшие дополнительные (переходные) токи, вызывающие вращающие электромагнитные моменты, принудительно синхронизирующие генератор с сетью. Напряжение генератора, очевидно, становится равным напряжению сети. В настоящее время точная синхронизация на станциях осуществляется с помощью автоматических устройств (АС, УТС, АС-М).
Для включения на параллельную работу генераторов небольшой мощности может использоваться способ самосинхронизации. Его принцип состоит в следующем. Сначала частота вращения ротора устанавливается в пределах диапазона ± (1—4) %, отличающейся о частоты, определяемой сетью. После этого с малыми интервалами подаётся напряжение на обмотку возбуждения генератора от возбудителя и после этого обмотка генератора присоединяется к сетевому напряжению. Далее в генераторе начинается переходный процесс, связанный с нарастанием токов обмотки возбуждения и обмотки статора. В результате их взаимодействия появляется электромагнитный момент, под действием которого ротор при определённых условиях «втягивается» в синхронную работу (в синхронизм) с сетью.
Метод самосинхронизации можно использовать при достаточной мощности сети. Основной его недостаток - значительные переходные токи (до 8 значений номинального тока генератора) и вызванные ими электромагнитные силы, которые могут привести к деформациям обмотки статора.