Синхронизация генераторов

Под синхронизацией подразумевается способ включения синхронного генератора на совместную параллельную работу с другими генераторами или основной энергосистемой.

Это необходимо для решения ряда задач.

Например,  для обеспечения надежности энергоснабжения, так как работа генераторов в параллель предотвращает полное отключение потребителей при неисправности одного из генераторов.

Также такое решение может применяться в случае, если генераторы рассчитаны на различную мощность и в зависимости от определенных условий должны работать попеременно. Например, генератор большей мощности должен работать при полной нагрузки, а при значительном снижении величины нагрузки он должен выводиться из работы и подключаться генератор меньшей мощности.

Также синхронизация может потребоваться в том случае, если мощности одного генератора недостаточно для полноценной работы всего подключенного электрооборудования. И в этом случае можно использовать два или более генератора, подключенных параллельно.

Необходимые условия для синхронизации

Синхронизация генератора — это процесс согласования таких параметров, как напряжение, частота, фазовый угол, последовательность фаз.

Напряжение

В идеале генераторы, которые должны быть подключены параллельно, должны иметь одинаковое напряжение, при этом допускаются отклонения примерно в 5%.

Для проверки равенства напряжений используют вольтметр с переключателем, позволяющим поочередно измерить напряжение на сборных шинах и на зажимах генератора, подключаемого на шины.

Если напряжение подключаемого генератора больше или меньше напряжения на шинах, то необходимо при ручном регулировании уменьшать или соответственно увеличивать ток возбуждения подключаемого генератора при помощи реостата возбуждения, выведенного на лицевую часть панели генератора, в случае автоматического регулирования уменьшать (увеличивать) ток возбуждения при помощи автоматического регулятора напряжения.

Частота

Контроль частоты осуществляется при помощи частотомера, с помощью которого измеряется частота на шинах и зажимах генератора.

Если частота не совпадает, то производится регулировка скорости вращения первичного двигателя, посредством уменьшения (увеличения) подачи топлива дизелю.

Последовательность фаз

Порядок чередования фаз генератора, подключаемого к шине системы электропитания, должен совпадать с последовательностью чередования фаз работающего генератора, или сети.

Для проверки последовательности чередования фаз может использоваться фазоуказатель.

Еще один метод заключается в использовании ламп, как показано на рисунке ниже.

Здесь мы видим, что три лампы подключены к выключателю S1.

При одинаковом чередовании фаз все лампы будут загораться, и гаснуть одновременно. Если это условие не выполняется, значит, последовательность фаз не соблюдается.  В этом случае меняют местами два отходящих от генератора провода.

Фазовый угол

Для определения разности фазовых углов используется синхроноскоп (синхроскоп) – устройство для контроля процесса синхронизации.

Синхроноскоп позволяет измерять основные параметры, необходимые для синхронизации — напряжение и частоту, с указанием текущего значения угла фаз между ними.

По результатам измерений, если параметры соответствуют необходимым условиям, генераторы могут быть успешно синхронизированы между собой, или с сетью.

Рассмотрим более подробно функции синхроноскопа  DKG-117 от компании Datakom.

Данное устройство в основном предназначено для ручной синхронизации генератора с общей шиной генераторной системы или с основной электросетью.

На лицевой панели расположены цифровой дисплей, светодиодная индикация и кнопки.

Дисплей отображает измеряемые параметры, наименование параметров и программные параметры.

Кнопка MENU служит для входа в программный режим и управления параметрами, кнопка SYNС – для проверки синхронизации и кнопка LAMP TEST – для проверки работы светодиодной индикации.

Светодиоды, расположенные по кругу, отображают мгновенный фазный угол напряжения генератора по отношению к напряжению на шине генераторной сети.

Когда обе сети синхронизированы, центральный верхний светодиод с обозначением 0° будет светиться.

Свечение светодиода справа по часовой стрелке означает, что фаза генератора опережает фазу на шинах сети. Соответственно, свечение светодиода слева свидетельствует о том, что фаза генератора отстает от фазы на шинах.

“Вращающиеся” по часовой или против часовой стрелки индикаторы означают, что частота генератора намного превышает, или намного меньше, частоты на шинах сети.

Проверка синхронизации заключается в проверке условий, перечисленных ниже:

• Фазное напряжение генератора и на шине сети должно быть между пределами, заданными параметрами в настройках синхроскопа.
• Разница частоты и напряжения между шиной сети и генератора не должна превышать установленный в настройках предел.
• Фазный угол между фазой шины сети и генератора не должен превышать заданный предел.

Если все условия соблюдаются в течении 4-х циклов, то включится выходное реле “Проверка синхронизации”, на вход которого можно подключить минусовую клемму аккумуляторной батареи, для непосредственной синхронизации после запуска.

При этом также включится светодиод  SYNCH. OUT.

К выходам синхроноскопа 1,2 и 3 подключено реле синхронизации. После успешной синхронизации, выходной контакт реле замыкает катушку контактора параллельной работы генератора.

Таким образом, происходит настройка синхронизации с помощью синхроноскопа.