जनरेटरचे समांतर ऑपरेशन

पॉवर प्लांट्समध्ये, अनेक टर्बो किंवा हायड्रॉलिक युनिट्स नेहमी स्थापित केली जातात, जी जनरेटर किंवा सर्जच्या सामान्य बसबारवर समांतरपणे कार्य करतात.

परिणामी, पॉवर प्लांटमध्ये वीज उत्पादन समांतर काम करणाऱ्या अनेक जनरेटरद्वारे तयार केले जाते आणि या सहकार्याचे अनेक मौल्यवान फायदे आहेत.

जनरेटरचे समांतर ऑपरेशन:

1. पॉवर प्लांट्स आणि सबस्टेशन्सच्या उपकरणांच्या ऑपरेशनची लवचिकता वाढवते, जनरेटर, मुख्य उपकरणे आणि संबंधित वितरण उपकरणांची कमीतकमी आवश्यक राखीव राखून प्रतिबंधात्मक देखभाल सुलभ करते.

2. पॉवर प्लांटच्या ऑपरेशनची कार्यक्षमता वाढवते, कारण ते युनिट्समधील दैनंदिन लोड शेड्यूलचे सर्वात कार्यक्षम वितरण सक्षम करते, ज्यामुळे विजेचा सर्वोत्तम वापर साध्य होतो आणि कार्यक्षमता वाढते; जलविद्युत प्रकल्पांमध्ये, पुराच्या काळात आणि उन्हाळ्यात आणि हिवाळ्यात कमी पाण्याच्या कालावधीत पाण्याच्या प्रवाहाची शक्ती जास्तीत जास्त वापरणे शक्य करते;

3.पॉवर प्लांट्सची विश्वासार्हता आणि अखंड ऑपरेशन आणि ग्राहकांना वीज पुरवठा वाढवते.

तांदूळ. 1. जनरेटरच्या समांतर ऑपरेशनचे योजनाबद्ध आकृती

उत्पादन वाढवण्यासाठी आणि वीज वितरण सुधारण्यासाठी, अनेक पॉवर प्लांट्स समांतरपणे कार्य करण्यासाठी एकत्रित केले जातात आणि शक्तिशाली पॉवर सिस्टम तयार करतात.

सामान्य ऑपरेशनमध्ये, जनरेटर सामान्य बसेसशी जोडलेले असतात (जनरेटर किंवा ओव्हरव्होल्टेज) आणि समकालिकपणे फिरतात. त्यांचे रोटर समान कोनीय विद्युत गतीने फिरतात

समांतर ऑपरेशनमध्ये, दोन जनरेटरच्या टर्मिनल्सवरील तात्काळ व्होल्टेज परिमाणात समान आणि चिन्हात विरुद्ध असले पाहिजेत.

जनरेटरला दुसर्‍या जनरेटरसह (किंवा नेटवर्कसह) समांतर ऑपरेशनसाठी कनेक्ट करण्यासाठी, ते सिंक्रोनाइझ करणे आवश्यक आहे, म्हणजे ऑपरेटिंगच्या अनुषंगाने कनेक्ट केलेल्या जनरेटरच्या रोटेशन आणि उत्तेजनाची गती नियंत्रित करणे.

जनरेटर कार्यरत आणि समांतर कनेक्ट केलेले फेजमध्ये असणे आवश्यक आहे, म्हणजेच, फेज रोटेशनचा समान क्रम आहे.

अंजीर पासून पाहिले जाऊ शकते. 1, समांतर ऑपरेशनमध्ये, जनरेटर एकमेकांच्या सापेक्ष एकमेकांशी जोडलेले असतात, म्हणजे स्विचवरील त्यांचे व्होल्टेज U1 आणि U2 अगदी विरुद्ध असतील. लोडच्या संदर्भात, जनरेटर त्यानुसार कार्य करतात, म्हणजेच त्यांचे व्होल्टेज U1 आणि U2 जुळतात. जनरेटरच्या समांतर ऑपरेशनच्या या अटी अंजीरच्या आकृतीमध्ये प्रतिबिंबित होतात. 2.

तांदूळ. 2. समांतर ऑपरेशनसाठी जनरेटर चालू करण्याच्या अटी. जनरेटर व्होल्टेज परिमाणात समान आणि टप्प्यात विरुद्ध असतात.

जनरेटर सिंक्रोनाइझ करण्याच्या दोन पद्धती आहेत: फाइन सिंक्रोनाइझेशन आणि खडबडीत सिंक्रोनाइझेशन किंवा सेल्फ-सिंक्रोनाइझेशन.

जनरेटरच्या अचूक सिंक्रोनाइझेशनसाठी अटी.

तंतोतंत सिंक्रोनाइझेशनसह, उत्तेजित जनरेटर सिंक्रोनाइझेशन स्थितीपर्यंत पोहोचल्यावर स्विच बी (आकृती 1) द्वारे नेटवर्क (बस) शी कनेक्ट केले जाते - त्यांच्या व्होल्टेज U1 = U2 च्या तात्कालिक मूल्यांची समानता

जेव्हा जनरेटर स्वतंत्रपणे कार्य करतात, तेव्हा त्यांचे त्वरित फेज व्होल्टेज अनुक्रमे समान असतील:

हे जनरेटरच्या समांतर कनेक्शनसाठी आवश्यक अटी सूचित करते. जनरेटर चालू आणि चालू ठेवण्यासाठी, हे आवश्यक आहे:

1. प्रभावी व्होल्टेज मूल्यांची समानता U1 = U2

2. कोनीय फ्रिक्वेन्सीची समानता ω1 = ω2 किंवा f1 = f2

3. फेज ψ1 = ψ2 किंवा Θ = ψ1 -ψ2 = 0 मधील व्होल्टेजची जुळणी.

या आवश्यकतांची अचूक पूर्तता आदर्श परिस्थिती निर्माण करते, जी जनरेटर चालू करण्याच्या क्षणी, स्टेटर समीकरण प्रवाह शून्य असेल या वस्तुस्थितीद्वारे दर्शविली जाते. तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की अचूक सिंक्रोनाइझेशनच्या अटींच्या पूर्ततेसाठी जनरेटरच्या व्होल्टेजच्या व्होल्टेज, वारंवारता आणि फेज कोनांच्या तुलनात्मक मूल्यांचे काळजीपूर्वक समायोजन करणे आवश्यक आहे.

या संदर्भात, सिंक्रोनाइझेशनसाठी आदर्श परिस्थिती पूर्णपणे पूर्ण करणे व्यावहारिकदृष्ट्या अशक्य आहे; काही थोड्या विचलनांसह ते अंदाजे केले जातात. वरीलपैकी एक अटी पूर्ण न केल्यास, जेव्हा U2, व्होल्टेज फरक ओपन कम्युनिकेशन स्विच B च्या टर्मिनल्सवर कार्य करेल:

तांदूळ. 3. अचूक सिंक्रोनाइझेशनच्या परिस्थितीपासून विचलनाच्या प्रकरणांसाठी वेक्टर आकृती: a — जनरेटरचे कार्यरत व्होल्टेज समान नाहीत; b — कोनीय फ्रिक्वेन्सी समान नाहीत.

जेव्हा स्विच चालू केला जातो, तेव्हा सर्किटमध्ये या संभाव्य फरकाच्या कृती अंतर्गत एक समान प्रवाह प्रवाहित होईल, ज्याचा नियतकालिक घटक प्रारंभिक क्षणी असेल.

आकृतीमध्ये दर्शविलेल्या अचूक सिंक्रोनाइझेशन स्थितीपासून विचलनाच्या दोन प्रकरणांचा विचार करा (चित्र 3):

1. जनरेटर U1 आणि U2 चे ऑपरेटिंग व्होल्टेज समान नाहीत, इतर अटी पूर्ण केल्या जातात;

2. जनरेटरमध्ये समान व्होल्टेज असते परंतु ते वेगवेगळ्या वेगाने फिरतात, म्हणजेच त्यांची कोनीय फ्रिक्वेन्सी ω1 आणि ω2 समान नसतात आणि व्होल्टेजमध्ये फेज जुळत नाही.

अंजीर मधील आकृतीवरून पाहिले जाऊ शकते. 3, a, व्होल्टेज U1 आणि U2 च्या प्रभावी मूल्यांच्या असमानतेमुळे समानता करंट I ”ur दिसण्यास कारणीभूत ठरते, जे जनरेटर आणि कनेक्टिंग वायर्सच्या सक्रिय प्रतिकारांमुळे जवळजवळ पूर्णपणे प्रेरक असेल. नेटवर्क खूपच लहान आहे आणि दुर्लक्षित आहे. या विद्युतप्रवाहामुळे कोणतीही सक्रिय उर्जा निर्माण होत नाही आणि त्यामुळे जनरेटर आणि टर्बाइनच्या भागांमध्ये यांत्रिक ताण येत नाही. या संदर्भात, जेव्हा जनरेटर समांतर ऑपरेशनसाठी चालू केले जातात, तेव्हा व्होल्टेजमधील फरक 5-10% पर्यंत आणि आपत्कालीन परिस्थितीत - 20% पर्यंत परवानगी दिली जाऊ शकते.

जेव्हा rms व्होल्टेज मूल्ये U1 = U2 समान असतात, परंतु जेव्हा कोनीय फ्रिक्वेन्सी Δω = ω1 — ω2 ≠ 0 किंवा Δf = f1 — f2 ≠ 0 भिन्न असतात, तेव्हा जनरेटर आणि नेटवर्कचे व्होल्टेज वेक्टर (किंवा 2रे जनरेटरचे) ) एका विशिष्ट कोनासह स्थलांतरित केले जातात Θ जे कालांतराने बदलतात. या प्रकरणात जनरेटर U1 आणि U2 चे व्होल्टेज टप्प्यात 180 ° च्या कोनाने नाही तर 180 ° —Θ (चित्र 3, b) च्या कोनाने भिन्न असतील.

ओपन स्विच बी च्या टर्मिनल्सवर, पॉइंट्स a आणि b दरम्यान, व्होल्टेज फरक ΔU कार्य करेल. मागील प्रकरणाप्रमाणे, लाइट बल्ब वापरून व्होल्टेजची उपस्थिती शोधली जाऊ शकते आणि या व्होल्टेजचे rms मूल्य बिंदू a आणि b मध्ये जोडलेल्या व्होल्टमीटरने मोजले जाऊ शकते.

जर स्विच बी बंद असेल, तर व्होल्टेज फरक ΔU च्या क्रियेखाली, एक समान करंट I ” उद्भवतो, जो U2 च्या संबंधात जवळजवळ पूर्णपणे सक्रिय असेल आणि जेव्हा जनरेटर समांतर चालू केले जातात तेव्हा धक्का बसेल आणि यांत्रिक जनरेटर आणि टर्बाइनच्या शाफ्ट आणि इतर भागांमध्ये ताण.

ω1 ≠ ω2 वर, स्लिप s0 <0, l% आणि कोन Θ ≥ 10 ° असल्यास सिंक्रोनाइझेशन पूर्णपणे समाधानकारक आहे.

टर्बाइन रेग्युलेटर्सच्या जडत्वामुळे, कोनीय फ्रिक्वेन्सी ω1 = ω2 आणि व्होल्टेज व्हेक्टरमधील कोन Θ, स्टेटर आणि जनरेटरच्या रोटर विंडिंग्सची सापेक्ष स्थिती दर्शविणारी दीर्घकालीन समानता प्राप्त करणे अशक्य आहे, स्थिर राहत नाही, परंतु सतत बदलते; त्याचे तात्कालिक मूल्य Θ = Δωt असेल.

व्हेक्टर आकृतीवर (चित्र 4), शेवटची परिस्थिती या वस्तुस्थितीमध्ये व्यक्त केली जाईल की व्होल्टेज व्हेक्टर U1 आणि U2 मधील फेज कोनातील बदलासह, ΔU देखील बदलेल. या प्रकरणात व्होल्टेज फरक ΔU ला शॉक व्होल्टेज म्हणतात.

तांदूळ. 4. वारंवारता असमानतेसह जनरेटर सिंक्रोनाइझेशनचे वेक्टर आकृती.

घड्याळाच्या व्होल्टेजचे तात्कालिक मूल्य Δu हे जनरेटरच्या u1 आणि u2 व्होल्टेजच्या तात्कालिक मूल्यांमधील फरक आहे (चित्र 5).

समजा U1 = U2 प्रभावी मूल्यांची समानता प्राप्त झाली, तर संदर्भ वेळ ψ1 आणि ψ2 चे फेज कोन देखील समान आहेत.

मग तुम्ही लिहू शकता

शॉक तणाव वक्र अंजीर मध्ये दर्शविला आहे. ५.

तुलना केलेल्या फ्रिक्वेन्सीच्या अर्ध्या बेरजेच्या बरोबरीच्या वारंवारतेसह आणि फेज कोन Θनुसार वेळेनुसार बदलत असलेल्या मोठेपणासह ताल व्होल्टेज सुसंवादीपणे बदलतो:

अंजीर मध्ये वेक्टर आकृती पासून.4, कोन Θ च्या विशिष्ट निर्दिष्ट मूल्यासाठी, प्रभाव तणावाचे प्रभावी मूल्य आढळू शकते:

तांदूळ. 5. तणावावर मात करण्याचे वक्र.

कालांतराने कोन Θ चे बदल लक्षात घेऊन, शॉक स्ट्रेस ऍम्प्लिट्यूड्सच्या संदर्भात शेलसाठी एक अभिव्यक्ती लिहिणे शक्य आहे, जे कालांतराने ताण मोठेपणामध्ये बदल देते (चित्र 5, b मधील ठिपकेदार वक्र ):

अंजीर मधील वेक्टर आकृतीवरून पाहिले जाऊ शकते. 4 आणि शेवटचे समीकरण, शॉक तणाव मोठेपणा ΔU 0 ते 2 Um पर्यंत बदलते. ΔU चे सर्वात मोठे मूल्य त्या क्षणी असेल जेव्हा व्होल्टेज व्हेक्टर U1 आणि U2 (Fig. 4) फेज आणि कोन Θ = π मध्ये एकरूप होतात आणि सर्वात लहान — जेव्हा हे व्होल्टेज टप्प्यात 180 ° आणि कोन Θ = 0 ने भिन्न असतात. ताल वक्र कालावधी समान आहे

जेव्हा जनरेटर एका शक्तिशाली प्रणालीसह समांतर ऑपरेशनसाठी जोडलेले असते, तेव्हा प्रणालीचे xc चे मूल्य लहान असते आणि दुर्लक्षित केले जाऊ शकते (xc ≈ 0), नंतर समानीकरण करंट

आणि इनरश करंट

चालू Θ = π वर प्रतिकूल स्विचिंगच्या बाबतीत, स्विच-ऑन जनरेटरच्या स्टेटर विंडिंगमधील लाट प्रवाह जनरेटर टर्मिनल्सच्या तीन-फेज शॉर्ट सर्किटच्या सर्ज व्होल्टेजच्या दुप्पट मूल्यापर्यंत पोहोचू शकतो.

समीकरण करंटचा सक्रिय घटक, अंजीर मधील वेक्टर आकृतीवरून पाहिले जाऊ शकते. 4 च्या बरोबरीचे आहे