Як відбувається синхронізація генератора з мережею

Одним із найважливіших питань при експлуатації джерел електроенергії є їхнє правильне та ефективне підключення до електричної мережі. Належне виконання цієї операції дозволяє виробляти енергію в необхідному обсязі, у той час як при помилках при підключенні можливі серйозні пошкодження або повна поломка генератора.

Нині синхронні генератори рідко працюють індивідуально. Як правило, їх використовують у таких застосуваннях, як:

• малі гідроелектростанції, віддалені від мережі;
• автономні промислові системи;
• дослідні центри;
• вітрові електростанції і таке інше.

При цьому переважна більшість синхронних генераторів, включаючи всі агрегати більшої потужності, взаємодіють один з одним (паралельна робота) в енергосистемі.

Підключення генератора

Процес підключення синхронного генератора до мережі, названий синхронізацією, вимагає виконання умов рівності частот і діючих напруг генератора і мережі, а також однакової послідовності фаз напруг цих джерел і рівних фазових кутів напруг в одних і тих же фазах.

Завдяки цьому при включенні автоматичного вимикача відсутні надмірні зрівняльні струми, які могли б поставити під загрозу сам автомат та мережеві пристрої. Так само небезпечним за наслідками, як і несинхронне включення збудженого генератора, може бути включення його на холостому ходу або при обертанні зі швидкістю, відмінною від номінальної.

Викидають при цьому кидки струму викликають потужні електродинамічні сили, які можуть спричинити деформацію обмоток обладнання.

Поточні організаційні та майнові зміни в енергетичному секторі мають свій вплив. Це в тому, що встановлення все більшої кількості автономних синхронних генераторів, призначених для взаємодії з мережею, призводить до збільшення відмов обладнання.

Багато в чому це пов'язано з невідповідністю професійної кваліфікації обслуговуючого персоналу, зниженням якості проектів, зменшенням кількості процедур випробувань систем управління та захисту цих джерел.

Причини відмов та аварій обладнання

Аналіз показує, що виникнення відмов та аварійних ситуацій можливі без участі обслуговуючого персоналу, і у результаті некоректних дій персоналу. Причиною несинхронного включення генератора до мережі часто є автоматичне включення вимикача, наприклад, через пошкодження ланцюгів управління.

При цьому малоймовірно, що обладнання вийде з ладу, тому що сучасні генераторні установки вирізняються дуже високою надійністю. Значно частіше фіксувалися відмови цього у результаті некоректної поведінки оперативного персоналу.

До таких випадків належать, наприклад, неправильно виконана ручна синхронізація (ручне включення вимикача при невиконанні умов синхронізації), а також некоректні операції приєднання роз'єднувачів та/або автоматичних вимикачів у розподільних пристроях високої напруги (ВН).

Крім того, можливі випадки підключення двох ділянок високої напруги без контролю їхньої синхронності. Аналіз відомих відмов даного типу свідчить про необхідність удосконалення організаційних процедур та внесення змін до систем управління та електрозахисту генераторних вимикачів та системи видачі потужності.

Системи ручної синхронізації повинні бути замінені на надійні системи автоматичної синхронізації на базі цифрових синхронізаторів нового покоління. Профілактичні заходи слід також доповнити додатковим захистом, який обмежує наслідки можливого несинхронного підключення генератора до мережі.