Как происходит синхронизация генератора с сетью

Одним из важнейших вопросов при эксплуатации источников электроэнергии является их правильное и эффективное подключение к электрической сети. Надлежащее выполнение этой операции позволяет производить энергию в требуемом объеме, в то время как при ошибках при подключении возможны серьезные повреждения или даже полная поломка генератора.

В настоящее время синхронные генераторы редко работают индивидуально. Как правило, их используют в таких применениях, как:

• малые гидроэлектростанции, удаленные от сети;
• автономные промышленные системы;
• исследовательские центры;
• ветровые  электростанции и так далее.

При этом подавляющее большинство синхронных генераторов, включая все агрегаты большей мощности, взаимодействуют друг с другом (параллельная работа) в энергосистеме.

Подключение генератора

Процесс подключения синхронного генератора к сети, называемый синхронизацией, требует выполнения условий равенства частот и действующих напряжений генератора и сети, а также одинаковой последовательности фаз напряжений этих источников и равных фазовых углов напряжений в одних и тех же фазах.

Благодаря этому, при включении автоматического выключателя отсутствуют чрезмерные уравнительные токи, которые могли бы поставить под угрозу сам автомат и сетевые устройства. Столь же опасным по последствиям, как и несинхронное включение возбужденного генератора, может быть включение его на холостом ходу или при вращении со скоростью, отличной от номинальной.

Возникающие при этом броски тока вызывают мощные электродинамические силы, которые могут вызвать деформацию обмоток оборудования.

Текущие организационные и имущественные изменения в энергетическом секторе оказывают свое влияние. Это проявляется в том, что установка все большего количества автономных синхронных генераторов, предназначенных для взаимодействия с сетью, приводит к увеличению отказов оборудования.

Во многом это связано с несоответствием профессиональной квалификации их обслуживающего персонала, снижением качества проектов, уменьшением количества процедур испытаний систем управления и защиты этих источников.

Причины отказов и аварий оборудования

Анализ показывает, что возникновение отказов и аварийных ситуаций возможны как без участия обслуживающего персонала, так и в результате некорректных действий персонала. Причиной несинхронного включения генератора в сеть часто является автоматическое включение выключателя, например, из-за повреждения его цепей управления.

При этом маловероятно, что оборудование выйдет из строя, так как современные генераторные установки отличаются очень высокой надежностью. Значительно чаще фиксировались отказы этого типа в результате некорректного поведения оперативного персонала.

К таким случаям относятся, например, неправильно выполненная ручная синхронизация (ручное включение выключателя при невыполнении условий синхронизации), а также некорректные операции присоединения разъединителей и/или автоматических выключателей в распределительных устройствах высокого напряжения (ВН).

Кроме того, возможны случаи подключения двух участков высокого напряжения без контроля их синхронности. Анализ известных отказов данного типа свидетельствует о необходимости совершенствования организационных процедур и внесения изменений в системы управления и электрозащиты генераторных выключателей и системы выдачи мощности.

Системы ручной синхронизации должны быть заменены надежными системами автоматической синхронизации на базе цифровых синхронизаторов нового поколения. Профилактические мероприятия следует также дополнить дополнительной защитой, ограничивающей последствия возможного несинхронного подключения генератора к сети.