В практике эксплуатации генераторов (МСК, БГ) возможны следующие случаи параллельной работы:
а) параллельная работа генератора с другими такими же генераторами или с генераторами, имеющими аналогичные по принципу действия и схеме системы возбуждения;
б) параллельная работа с генераторами, имеющими принципиально отличные системы возбуждения и устройства регулирования напряжения;
в) параллельная работа с сетью.
Для удовлетворительной параллельной работы необходимо, чтобы активная и реактивная составляющие мощности, отдаваемой параллельно работающими генераторами, распределялись между ними пропорционально их номинальным мощностям. В противном случае одни из параллельно работающих генераторов окажутся недогруженными, а другие перегруженными, что может привести к выходу последних из строя.
Изменение активной мощности, отдаваемой генератором, производится путем изменения подводимой к нему мощности от приводного двигателя за счет воздействия на его регулятор скорости. Изменение реактивной мощности, отдаваемой генератором, производится изменением его тока возбуждения.
Относительное изменение скорости вращения двигателя при увеличении его нагрузки называется статизмом привода. Статизм привода выражается в процентах от скорости холостого хода и определяется по формуле
где n0, — скорость вращения двигателя при холостом ходе;
nн — скорость вращения двигателя при номинальной нагрузке.
Для пропорционального распределения активной мощности между параллельно работающими генераторами необходимо,
чтобы их приводные двигатели имели одинаковый наклон характеристик, выражающих зависимость скорости вращения двигателя от мощности на валу, т. е. имели одинаковый статизм.
Благодаря электрической связи параллельно работающие генераторы имеют одинаковую частоту тока и, следовательно, при равном числе полюсов одинаковую скорость вращения.
При неодинаковом статизме привода и одинаковой скорости вращения параллельно работающих генераторов распределение активной мощности между ними будет происходить непропорционально их номинальным мощностям (рис. 1).
Статизм приводного двигателя регулируется путем соответствующей настройки его регулятора скорости. Двигатели обычно имеют статизм около 3%, при этом неравномерность распределения активной мощности между параллельно работающими генераторами не должна превышать 10% номинальной мощности меньшего генератора.
Рассмотрим параллельную работу генераторов МСК, БГ с генератором, имеющим принципиально отличную систему возбуждения и устройство регулирования напряжения. В этом случае для пропорционального распределения реактивной мощности между параллельно работающими генераторами должны быть соблюдены следующие условия:
1. Напряжение каждого из генераторов при автономной работе должно несколько уменьшаться с ростом его реактивной нагрузки.
Относительное изменение напряжения генератора при увеличении реактивной мощности называется статизмом по реактивной мощности. Он выражается в процентах от напряжения холостого хода и определяется по формуле:
где
Uo — напряжение холостого хода генератора;
Un — напряжение генератора при номинальной реактивной нагрузке.
2. Статизм по реактивной мощности параллельно работающих генераторов должен быть одинаковым. При неодинаковом статизме по реактивной мощности и одинаковом напряжении параллельно работающих генераторов распределение реактивной мощности между ними будет происходить непропорционально их номинальным мощностям, как показано на рис.2. Для удовлетворительной параллельной работы генераторы должны иметь статизм по реактивной мощности 3—4%.
Генератор МСК имеет статическую систему возбуждения с автоматическим регулированием. Эта система обеспечивает поддержание напряжения на зажимах генератора на заданном уровне с точностью ± 1 % при любых нагрузках. Следовательно, система возбуждения не обеспечивает необходимого статизма по реактивной мощности. Для обеспечения необходимого
статизма по реактивной мощности генератор МСК имеет специальное устройство параллельной работы, увеличивающее напряжение на входе измерительного органа его корректора с ростом реактивной нагрузки. Увеличение напряжения на входе измерительного органа корректора ведет к увеличению тока обмотки управления, снижению тока возбуждения генератора и, следовательно уменьшению напряжения на его зажимах. Подробно это устройство будет описано ниже.
Чтобы нагрузить генератор, работающий параллельно с сетью, активной мощностью, надо увеличить скорость его приводного двигателя. Для нагрузки такого генератора реактивной мощностью необходимо увеличить его ток возбуждения.
Изменение тока возбуждения генератора МСК достигается изменением величины сопротивления резистора уставки напряжения (УН — при автоматическом регулировании напряжения и РР — при ручном).
Статическая система возбуждения обеспечивает увеличение тока возбуждения генератора с ростом его нагрузки. Так как при параллельной работе напряжения генератора и береговой сети равны, то при отсутствии статизма по реактивной мощности с увеличением последней будет увеличиваться ток’ возбуждения генератора. Увеличение тока возбуждения генератора приведет в свою очередь к дальнейшему росту его реактивной мощности. Этот процесс будет прогрессировать, и генератор выйдет из строя вследствие недопустимой перегрузки.
В случае параллельной работы генератора МСК с таким же генератором или с генератором, имеющим аналогичную по принципу действия и схеме статическую систему возбуждения (корректор напряжения и устройство параллельной работы), пропорциональное распределение реактивных мощностей между параллельно работающими генераторами может быть достигнуто двумя путями:
1) путем обеспечения одинакового их статизма по реактивной мощности, т. е. так же, как и в случае параллельной работы разнотипных генераторов;
2) путем связи устройств параллельной работы с помощью уравнительных соединений таким образом, чтобы обеспечить самобаланс системы по реактивной мощности. При параллельной работе со статизмом по реактивной мощности уменьшение напряжения на зажимах параллельно работающих генераторов (при увеличении реактивной нагрузки от 0 до 100% номинальной) достигает 4% начального значения, что не всегда приемлемо.
При параллельной работе с уравнительными соединениями без статизма по реактивной мощности точность поддержания напряжения на зажимах параллельно работающих генераторов будет такой же, как и при их автономной работе.
Таким образом, для удовлетворительной работы во всех перечисленных выше случаях генератор должен иметь устройство параллельной работы, отвечающее следующим требованиям:
а) обеспечить возможность параллельной работы как со статизмом, так и без него с помощью уравнительных соединений;
б) не оказывать влияния на генератор при его автономной работе;
в) непропорциональное распределение активных мощностей между параллельно работающими генераторами не должно влиять на работу устройства.
Генератор МСК снабжен устройством параллельной работы УПР, отвечающим всем перечисленным требованиям.
Описанная выше схема относится также к генераторам с регуляторами напряжения КН-8, КН-8К2, АРН-8, устанавливаемых на генераторах серии БГ.