Электростанции часто используют генераторы в качестве резервных источников питания для компенсации перебоев в электроснабжении, отказов электрооборудования и проведения технического обслуживания. При отключении электроэнергии генератор должен автоматически запускаться в течение нескольких секунд для подачи питания на распределительный шкаф и электрооборудование, а затем отключать главный выключатель, подключенный к сети. При восстановлении электроснабжения сети, чтобы переключиться на питание от сети без отключения электроэнергии в процессе преобразования, генератор должен работать параллельно с сетью, а после успешного подключения к сети немедленно отключаться от нее. Параллельная работа является очень важной операцией. Несинхронное параллельное подключение генератора приведет к возникновению большого ударного тока, что не только поставит под угрозу безопасность самого генератора, но и вызовет колебания в сети и нарушит ее стабильность. Поэтому требуется, чтобы устройства управления и защиты были полными и надежными.
1. Система параллельных операций
Для того чтобы генераторы могли работать параллельно, должны быть соблюдены следующие условия:
① Фазовая последовательность питания, вырабатываемого генератором, должна совпадать с фазой шины сети. В противном случае генератор не только не сможет синхронизироваться, но и будет генерироваться большой колебательный ток, что приведет к чрезмерной электрической нагрузке на обмотку генератора, деформации катушки и короткому замыканию изоляции.
② Эффективное значение напряжения генератора должно быть равно или близко к значению напряжения на шине сети (разность напряжений < 10), в противном случае из-за разности потенциалов возникнет внутренняя циркуляция реактивного тока, генерирующая большую электромагнитную ударную силу.
③ Частота генератора должна быть в основном равна частоте источника питания энергосистемы (разница частот не должна превышать 0,5–1 Гц), в противном случае из-за активной составляющей колебательного тока и колебательного напряжения на валу генератора возникнет механическая вибрация, что приведет к повреждению генератора и повлияет на стабильность сети.
④ Фаза напряжения генератора должна совпадать с фазой напряжения энергосистемы (разность фаз < 10°), в противном случае возникнет взаимодействие реактивного и активного тока, что приведет к перегоранию генератора.
⑤ Формы сигналов одинаковы, и генератор, и сеть имеют синусоидальную форму.
Когда генератор работает параллельно с сетью, поскольку мощность сети значительно превышает мощность генератора, изменения в рабочем состоянии генератора не влияют на напряжение и частоту сети. Поэтому, когда генератор подключен к сети, можно считать, что напряжение и частота сети остаются постоянными. Выходное напряжение подключаемого генератора регулируется путем увеличения или уменьшения тока возбуждения, а скорость газотурбинного двигателя регулируется для регулирования частоты. Мгновенная скорость регулируется для обеспечения фазового сдвига, и в момент, когда условия параллельного подключения в основном выполняются, главный автоматический выключатель генератора замыкается, и генератор подключается к системе. Это процесс параллельной работы генераторов.
Для визуального определения соответствия условиям параллельного подключения экран генератора оснащен измерителем разности напряжений, двумя комплектами индикаторных ламп и измерительным прибором для контроля и мониторинга. Одновременно предусмотрено автоматическое устройство синхронного параллельного подключения. С помощью измерителя разности напряжений можно измерить разность напряжений между клеммами подключаемого генератора и шиной сети; по состоянию индикаторных ламп (темнеющие и светящиеся) можно проверить частоту и последовательность фаз генератора и шины сети; когда частота подключаемого генератора выше рабочей частоты сети, стрелка измерителя быстро вращается по часовой стрелке; наоборот, она вращается против часовой стрелки. Чем больше разность напряжений, тем быстрее вращается стрелка измерителя, а когда разность напряжений уменьшается, стрелка вращается медленнее. Когда разность напряжений между двумя сторонами уменьшается до определенного уровня, положение стрелки и угол между ней представляют собой разность фаз между напряжениями на двух сторонах. Когда указанные выше приборы показывают, что условия параллельного соединения выполнены, можно осуществлять ручную синхронную параллельную работу.
2. Система защиты от расщепления
Для обеспечения надежной и стабильной работы энергоблока после подключения к сети, данный блок оснащен полным и надежным устройством защиты. При возникновении следующих неисправностей блок автоматически отключается, отключается от сети и автоматически выключается.
① Неисправность, связанная с перегрузкой: Если выходная мощность генераторной установки во время работы превышает 10% от номинальной мощности, генератор легко может выйти из строя из-за перегрузки. На объекте установлены датчики нагрузки. При сильной перегрузке он автоматически отключается. ② Неисправность, связанная с превышением скорости: Если генераторная установка работает со скоростью, превышающей номинальную, это приведет к расхождению частоты сети с частотой сети. Поэтому было разработано реле скорости. Когда рабочая скорость генератора превышает номинальную более чем в 2 раза, это считается неисправностью, и генератор автоматически отключается.
③ Неисправность, связанная с давлением масла: Нормальная работа системы смазки генераторной установки определяется уровнем давления масла. Если давление масла превышает допустимый уровень, это может свидетельствовать о неисправности генераторной установки. В тяжелых случаях реле может автоматически отключить генератор.
④ Неисправности, связанные с температурой и уровнем воды: Циркулирующая вода внутри генератора используется для охлаждения генераторной установки. Отсутствие воды, её недостаток или чрезмерная температура внутри генераторной установки указывают на неисправность системы охлаждения, что может привести к повреждению генераторной установки. В настоящее время установлены датчики температуры и уровня воды, которые автоматически отключают генераторную установку при возникновении неисправностей.
⑤ Неисправность батареи: Батарея используется для обеспечения самовозбуждения статора генераторной установки. Качество системы возбуждения напрямую влияет на качество работы генераторной установки. Поэтому было разработано реле напряжения батареи. При его неисправности генераторная установка автоматически отключается.
⑥ Ошибка направления подачи электроэнергии: В нормальном режиме работы генераторная установка вырабатывает электроэнергию и передает ее в сеть. В ненормальном режиме работы сеть обеспечивает питание генераторной установки. В это время генераторная установка превращается в электродвигатель и потребляет электроэнергию. Поэтому было разработано реле направления подачи электроэнергии, которое обеспечивает передачу электроэнергии только в сеть. При изменении направления подачи электроэнергии генераторная установка отключается от сети и автоматически выключается.
⑦ Устройство аварийной остановки: В случае возникновения аварийной ситуации, нажатие кнопки аварийной остановки позволяет мгновенно отключить генераторную установку от сети и остановить ее работу.
III. Система возбуждения генератора и вторичная цепь.
3.1 Система возбуждения
Система возбуждения является ключевым компонентом синхронного генератора переменного тока. Качество системы возбуждения напрямую влияет на характеристики и качество работы синхронного генератора. Синхронный генератор, установленный на электростанции Чаочжоу Датан, представляет собой самовозбуждающийся бесщеточный генератор постоянного напряжения, оснащенный комбинированной системой возбуждения. Мощность возбуждения генератора обеспечивается его внутренними компонентами. Эта комбинированная система возбуждения обладает хорошими динамическими характеристиками. При резком увеличении или уменьшении номинальной нагрузки переходные процессы напряжения малы, переходный процесс незначителен, перегрузочная способность может достигать 2,5-кратного номинального тока, а ток короткого замыкания — 3-кратного номинального. Под действием регулятора AVR достигается высокая скорость стабилизации напряжения и другие выдающиеся преимущества.
3.2 Вторичная цепь
Вторичная цепь генератора состоит из различных функциональных базовых цепей, в основном включающих цепь регулирования напряжения генератора, цепь регулирования скорости генератора, цепь автоматического синхронного параллельного управления, цепь автоматического, ручного параллельного управления и отключения, измерительную цепь, цепь управления вспомогательным оборудованием генератора, цепь ограничения выходной мощности генератора, цепь управления обратной мощностью, цепь питания и зарядки постоянным током 24 В, цепь запуска и остановки двигателя и цепь релейной защиты.
По всем вопросам, касающимся генераторных установок, пожалуйста, свяжитесь с командой Beidou Power. Более десяти лет профессионального опыта в производстве и продаже оборудования для выработки электроэнергии, команда высококвалифицированных инженеров готова вам помочь. Выбирая Beidou Power, вы выбираете уверенность в качестве. Приглашаем на заводскую инспекцию.
Дата публикации: 09 февраля 2026 г.