Условия параллельной работы генераторов:
1. Равенство напряжений работающего и подключаемого генератора.
2. Равенство их частот.
3. Совпадение порядка чередования фаз.
4. Равенство углов сдвига между ЭДС каждого генератора и напряжением на шинах, (последнее условие сводится к геометрически одинаковому положению роторов генераторов относительно обмоток своих статоров).
После подключения генератора на шины, при соблюдении всех вышеперечисленных условий синхронизации, его ЭДС равна по значению и противоположна по фазе напряжению сети, поэтому ток в цепи генератора равен нулю, т.е генератор работает без нагрузки. Механическая мощность приводного двигателя полностью затрачивается на покрытие потерь. Отсутствие тока в обмотке статора генератора приводит к тому, что обмотка статора не создает вращающегося магнитного поля и в генераторе действует лишь магнитное поле возбуждения, вращающееся вместе с ротором с угловой частотой, но не создающее электромагнитного момента. Если увеличить вращающий момент приводного двигателя, то ротор генератора, получив некоторое ускорение, сместится относительно своего первоначального положения на угол в направлении вращения. На такой же угол окажется сдвинутым вектор ЭДС генератора относительно своего положения, соответствующего режиму холостого хода генератора. В результате в цепи статора появится результирующая ЭДС, которая создаст в цепи обмотки статора ток. Ток создает магнитное поле, вращающееся синхронно с ротором и создающее вместе с полем ротора, результирующее магнитное поле синхронной машины. Таким образом, с появлением тока в обмотке статора синхронного генератора, работающего параллельно с сетью, генератор получает электрическую нагрузку, а приводной дизель дополнительную механическую нагрузку. При этом механическая мощность приводного двигателя расходуется не только на покрытие потерь х.х генератора, но и частично преобразуется в электромагнитную мощность генератора. Следовательно, электромагнитная мощность синхронного генератора представляет собой электрическую активную мощность, преобразованную из части механической мощности приводного двигателя. Активная мощность синхронного генератора, отдаваемая в сеть, меньше электромагнитной мощности на значение, равное сумме электрических потерь в обмотке статора и добавочных потерь при нагрузке.
Параллельная работа дизель-генераторов:
Для получения удовлетворительной параллельной работы дизель-генераторов переменного тока необходимо удостовериться, что выполняется требование согласованности регулятора оборотов дизеля и автоматического регулятора напряжения генератора.
Обслуживающий персонал должен иметь четкое представление, что такое активная и реактивная мощность и какие устройства контролируют распределение соответствующей нагрузки между дизель-генераторами.
Для многих электромехаников, первый раз имеющих с этим дело, или работавших на судах, с генераторами постоянного тока, эти вопросы зачастую вызывают проблемы, и данная инструкция призвана помочь ответить на многие неясные вопросы.
Синхронизация, подключение генератора на шины обычно не вызывают проблем пока регуляторы оборотов дизеля, регуляторы напряжения генератора и все электрические контактные соединения находятся в нормальном рабочем состоянии. Однако, если регулятор оборотов дизеля, к примеру, работает неправильно, то это является причиной колебания частоты и синхронизировать генератор будет очень трудно, хотя и нужно попытаться. Синхронизация, при неправильных условиях ввода генераторов на параллельную работу, может стать причиной обесточивания судна, со всеми вытекающими из этого последствиями, в чем могли убедиться многие электромеханики. Синхронизация, при нарушении условия совпадения по фазе, вызывает увеличение напряжения в обмотке возбуждения, которое при определенных условиях может вызвать выход из строя главного выпрямителя.
Распределение активной нагрузки (kW)
Когда генераторы синхронизированы и подключены на шины, они становятся электрически соединенными вместе, а это значит, что напряжение и частота одинаковы для всех генераторов, подключенных в параллель. Увеличение подачи топлива на одном дизеле, не будет причиной повышения частоты, соединенного с ним генератора, относительно других. Результат увеличения подачи топлива может быть следствием принятия на себя большей части от общей активной нагрузки одним из генераторов, в то же время вызывая небольшое повышение частоты на шинах. После подключения генератора на параллельную работу, активная (kW) нагрузка распределяется между работающими генераторами вручную, соответствующими регуляторами оборотов дизеля на панели ГРЩ.
Дальнейшее распределение активной нагрузки при любых изменениях осуществляются автоматически, при условии правильно настроенных регуляторах дизелей! Это автоматическое распределение активной нагрузки обусловлено наклоном характеристики регулятора оборотов дизеля, который уменьшает частоту вращения (около 4% без нагрузки) и увеличивает частоту вращения при полной нагрузке. Например, если на ненагруженном дизеле частота 62 Гц, то при полной загрузке частота будет около 59.5 Гц.
Если у ненагруженного и полностью нагруженного дизеля изменение частоты вращения происходит одинаково для всех машин, то и распределение активной нагрузки между ними будет одинаковым.Если изменение частоты вращения неодинаково, то и распределение нагрузки будет не синхронным.
Для того, чтобы определить правильно ли происходит уменьшение частоты вращения дизеля, рассмотрим следующий пример: допустим, что работает один генератор (назовем его №1), он полностью нагружен и его частота равна 61 Гц. Проверим падение частоты, при вводе на параллельную работу генератора №2 (ненагруженного, но уже подключенного на шины). Распределение нагрузки будет осуществляется только с помощью регулятора частоты вращения дизеля №2, поэтому частота на шинах все еще 61 Гц и ваттметр ДГ№2 показывает почти нулевую нагрузку. При воздействие на регулятор оборотов ДГ№2, нагрузка с ДГ№1 будет переходить на ДГ№2, изменяя подачу топлива на ДГ№1, когда ваттметр ДГ№1 покажет «О», нагрузка полностью перейдет на ДГ№2 и мы можем проверить частоту на шинах, она будет около 58.5 Гц или на 4% ниже первоначального значения.
Также может быть проверен другой дизель и если уменьшение частоты вращения при полной нагрузке у разных машин не одинаково, то необходимо настраивать регуляторы оборотов дизелей. Другой, заслуживающий внимания момент, это демпфирование. Если демпфирование слишком слабoe, есть опасность, что стрелка ваттметра начнет колебаться из-за того, что регуляторы будут стремиться погасить внезапные забросы нагрузки. Неустойчивое колебание нагрузки, определяемое по стрелке ваттметра и вызванное нестабильностью регуляторов дизелей, может в конце концов привести к полному обесточиванию судна! Люфт, мертвый ход, или износ в регуляторе оборотов дизеля, может привести тому же самому результату.
Распределение реактивной нагрузки (kVAr)
Хорошо известно, что в источниках переменного тока нагрузка не чистая активная (kW), a сумма активной и реактивной (kVar) нагрузки.
Активнаянагрузка, измеряемая в (kW), это мощность, развиваемая дизелями и передаваемая потребителям электроэнергии (электродвигателям, источникам тепла, лампам и т.д) и в дальнейшем, преобразованная в крутящий момент, тепло и свет.
Реактивнаянагрузка, измеряемая в (kVAr), включает в себя магнитные силы в электродвигателях, трансформаторах и т.д. Величина реактивной мощности не влияет наактивную нагрузку, а это значит, что дизеля не воспринимают высокую или низкую величину реактивной мощности!!! Для генератора, однако, эта нагрузка очень важна, как общая нагрузка!
Общаянагрузка, называемая так же мнимая (кажущаяся), измеряется в (kVA). Реактивная нагрузка должна быть равномерно распределена между генераторами, и это распределение регулируется тематически регуляторами напряжения генераторов!
Как это происходит: мы знаем, что когда генераторы работают нормально, их напряжения могут изменяться в незначительной степени от значения регулируемого реостатом на контрольной плате регулятора напряжения. Любые попытки выполнить то же самое на, работающих в параллели генераторах, не будут вызывать изменения напряжения в соответствующем генераторе, подключенном на общую шину, и конечно, следует устанавливать равные значения напряжения генераторов, единственный результат этой попытки, это изменение фактора мощности определенного генератора, т.е распределение их общей реактивной нагрузки, вместе с понижением или повышением напряжения на шинах. Следовательно, когда генераторы работают в параллельном режиме, определение реактивной нагрузки может быть выставлено подстроечным потенциометром на самом регуляторе напряжения (на некоторых судах он выведен прямо в генераторную секцию ТЩ). Последующее увеличение реактивной нагрузки должно быть автоматически перераспределено между работающими генераторами. Это достигается путем увеличения или уменьшения напряжения в регуляторе, что соответственно уменьшает или увеличивает реактивную нагрузку.
Защита генераторов.
U/S (Under Speed)- это защита генератора от перевозбуждения, при снижении оборотов дизеля. Когда обороты дизеля уменьшаются до значений, установленных на подстроечном сопротивлении U/S, загорается красный светодиод и напряжение генератора начинает уменьшаться до значения 10В. на 1Гц.
Для того, чтобы правильно настроить защиту от перевозбуждения, необходимо: запустить дизель, вывести его на номинальные обороты 60Гц и затем уменьшить на 6Гц частоту вращения, т.е получить 54Гц на шинах ГРЩ. Затем необходимо потенциометром U/S добиться загорания красного светодиода. После этого снова вывести дизель на номинальные обороты 60Гц и потенциометр U/S больше никогда больше не перестраивать!
STABILITY- сопротивление для устойчивости. Предназначено для удержания постоянного напряжения, при повышении или понижении нагрузки. Регулировка потенциометра "STAB" может быть осуществлена только для генератора, работающего на холостом ходу и заключается в следующем: устанавливаем потенциометр в среднее положение и начинаем медленно вращать по часовой стрелке, при этом чувствительность дизеля возрастает, и напряжение начинает колебаться. Вращение против часовой стрелки от среднего положения уменьшает чувствительность дизеля, и колебания напряжения уменьшаются. Регулировку производить крайне осторожно, из-за возможного большого падения напряжения при увеличении нагрузок самоиндукции. Возникновение э.д.с. в электрической цепи в результате изменения магнитного потока, создаваемого током, в той же самой цепи, называется самоиндукцией.
VOLT- сопротивление для регулировки напряжения, работает в паре с дополнительным подстроечным резистором, расположенном на самом регуляторе напряжения, или на генераторных панелях ГРЩ. Регулировка потенциометра "VOLT" следующая: вывести дизель на номинальные обороты, перевести потенциометры (VOLT) в среднее положение, отрегулировать напряжение генератора (Ux.x должно быть равно 450-452В), дополнительным потенциометром на ГРЩ или на регуляторе добиться наиболее точных значений.
Все регулировки U/S, STAB, VOLT должны производится без нагрузки на генераторе, с выключенным автоматом, т.е на холостом ходу!!!
P/F - сопротивление для регулировки реактивной нагрузки при параллельной работе генераторов. Регулировка потенциометра "P/F" следующая: выравниваем активную нагрузку на всех работающих генераторах, сравнивая показания щитовых амперметров (кА) на ГРЩ. На регуляторе генератора, требующего регулировки, переводим потенциометр в среднее положение и начинаем вращение против часовой стрелки, следя по кА за чувствительностью потенциометра. Вращение потенциометра по часовой стрелке уменьшает реактивную нагрузку соответствующего генератора. Регулировкой P/F добиться равномерного распределения реактивной нагрузки между всеми, работающими генераторами, при одинаковой активной нагрузке!
Требования к береговому электроснабжению.
Во время питания электрооборудования судна с берега:
1. Обращать особое внимание на состояние и параметры электрооборудования обеспечивающего питание с берега (клеммы, АВ, контакторы, кабель, и т.д).
2. Обеспечивать постоянный контроль суммарного тока нагрузки судовых потребителей.
3. Рассчитывать предполагаемую нагрузку, до подключения потребителей.
4. Обеспечивать постоянный контроль температуры кабеля берегового питания
5. Исключить возможность механических воздействий и повреждения кабеля берегового питания
6. Производить обозначение кабеля берегового питания соответствующими табличками.
7. При наличии на ГРЩ переключателя берегового питания на шины 440В и 220В обращать внимание на его положение
8. Если напряжение СЭС составляет 440В, то перед тем как перейти на береговое питание 380В, производить переключение обмоток трансформаторов освещения, если предусмотрено, в целях повышения вторичного напряжения до 220В. Перед переходом на СЭС не забывать восстанавливать схему соединения обмоток.