ASINKRONI RAD SINKRONOG GENERATORA

Transcript

1 ASINKRONI RAD SINKRONOG GENERATORA 1

2 Asinkroni rad sinkronih generatora Nepravilan rad u kojemu brzina vrtnje nije sinkrona. Dozvoljava se kratkotrajno ili se trenutno isključuje. U asinkroni rad spada: Resinkronizacija nakon narušavanja stabilnosti Samosinkronizacija generatora APU sa ili bez sinkronizacije Pri ustaljenom asinkronom radu ravnotežu momentu turbine drži asinkroni razvijeni moment pri klizanju s.

3 Klizanje s - iz grafičkog dijagrama, sjecište momentne karakteristike turbine M m (s uračunatim utjecajem regulatora brzine) i karakteristike asinkronog momenta M as (srednje vrijednosti). Karakteristika asinkronog momenta (približno): M asr, U x x s d d x x ' 1+ d d ' T ' d ' d ( st ) 3

4 Ako je stroj uzbuđen postojat će i sinkroni moment koji će pulsirati zbog nesinkrone brzine vrtnje, što će uzrokovati promjenu klizanja od s max do s min. 4

5 NJIHANJE - promjena položaja fazora induciranog napona jedne elektrane prema sustavu pri znatnijem njihanju kad se fazor kreće od položaja 1 do. ASINKRONI RAD fazor induciranog napona kreće od položaja 1 do 3 obilazeći fazor napona U 5

6 Pulzirajuća snaga u asinkronom radu Zbog nesimetrije sinkronog stroja (istaknuti polovi, uzbuda samo u d-osi itd.) asinkrona snaga pulsira oko srednje vrijednosti P a,sr. Stoga pulsira i jalova snaga oko Q a,sr i armaturni napon oko U sr. 6

7 Asinkroni moment sinkronog generatora (srednja vrijednost): 1 turbogenerator hidrogenerator bez prigušnog namota 3 hidrogenerator s prigušnim namotom ω ω s = ω ω 0 0 = 1 7

8 Promjene napona, struja i snage u asinkronom radu sinkronog generatora E q fiktivni inducirani napon proporcionalan struji uzbude E q prijelazni inducirani napon (proporcionalan uzbudnom ulančanom toku) 8

9 UZROCI NASTANKA ASINKRONOG RADA GUBITAK UZBUDE GUBITAK TRANZIJENTNE STABILNOSTI GUBITAK STATIČKE STABILNOSTI ISPAD IZ SINKRONIZMA ELEKTRANE 1 IZAZIVA RASTITRAVANJE ELEKTRANE I NJEN ISPAD IZ SINKRONIZMA 9

10 Trajanje asinkronog rada Ovisi o: sinkronog generatora klizanju na kraju poremećaja uvjetima narušavanja stabilnosti karakteristici promjene momenta u početnom i konačnom dijelu asinkronog rada asinkronom momentu generatora snazi lokalnog tereta poslije poremećaja 10

11 Generatoru pri ispadu iz sinkronizma M elm postaje manji od M t, pa zbog porasta brzine regulator turbine smanjuje snagu turbine Jalovu snagu potrebnu za stvaranje magnetskog polja (uzbude nema ili je premala) generator mora uzimati iz mreže. Jalova struja se pri asinkronom radu mijenja oko srednje vrijednosti frekvencijom (f-f 0 ). Po plesanju armaturne struje može se zaključiti s kojim klizanjem radi generator u asinkronom radu s % =α (α broj otklona kazaljke ampermetra u jednu stranu u jednoj sekundi) 11

12 Utjecaj uzbudnog kruga Promjena armaturne struje je najmanja pri otvorenom uzbudnom krugu Promjena klizanja (brzine vrtnje) je najmanja pri zatvorenom uzbudnom krugu Ako je uzbudni krug otvoren (prekinut) pojavljuje se napon i 10-tak puta veći od U fn. Zato se paralelno uzbudi ugrađuje nelinearni otpornik ili drugi zaštitni uređaj kojim se smanjuje porast napona. 1

13 Utjecaj turbine na asinkroni rad Ovisnost momenta turbine o pomaku regulacijskog uređaja 1 statička karakteristika, dinamička karakteristika 13

14 Utjecaj potrošača na asinkroni rad Prikaz promjene napona na potrošaču ako je 1) X 1 < X ) X 1 > X 14

15 Radna snaga koju može generator generirati bez uzbude: p r Pri tome će teći jalova (kapacitivna) struja: i c = Uz vrijednosti sinkronih reaktancija za hidrogeneratore: struja, uz nazivni napon, iznosi x u d u d 1 x q 1 x + d u q u ( js) xq ( js) xd + xq x x d q 0,7 1,6 0,45 1 i chg

16 TG Za turbogeneratore koji imaju tipično sinkrone reaktancije: x 1,,5 dobivamo vrijednost kapacitivne komponente struje: x d q i ctg 0,95 x d 0,4 0,85 16

17 Moment generatora u nesinkronom radu Točnija formula za srednju vrijednost asinkronog momenta: M a ' ' ' " " " " U x d xd Td xd xd T xq xq T d q s + + ' ' ' " " " xd xd 1+ ( std ) xd xd 1+ ( std ) xq xq 1+ ( stq ) = " Ukupni srednji moment u radu generatora nesinkronom brzinom (ako postoji uzbuda): M = M + M + M δ st ) sr gdje su momenti: a, sr 11 1 sin( 0 α M 11 ovisan o uzbudi, nadomjesnom otporu i klizanju M 1 ovisan o uzbudi, naponu i klizanju E U (1 + s) M 1 = z n 1 E M11 = ( 1+ s) z 17 r ω

18 Momenti pri promjeni klizanja Pri malom klizanju vrijedi: = P K s M dm11 K11 = tgε1 = ds E K11 x M = K s r dm K = tgε = ds 18

19 Ispadanje iz sinkronizma i prijelaz u asinkroni rad sinkronog generatora 19

20 Resinkronizacija Ponovna sinkronizacija nakon narušavanja stabilnosti Može se ostvariti ako pri pulzaciji brzine vrtnje klizanje prolazi kroz nulu 0

21 Dinamičke karakteristike turbine i generatora 1

22 Momenti u asinkronom radu sinkronog stroja Oscilirajuća komponenta momenta i klizanje bitno ovise o premoštenom otporu uzbudne (R š /R f ). Na slici je prikaz za dvije snage 1) P n ) 0,6P n

23 Resinkronizacija ponovna sinkronizacija ovisi o regulaciji momenta turbine i uzbudne struje. Kod postojanja znatnijih asinkronih momenata (turbogeneratori) preporuča se resinkronizacija pri uključenoj struji uzbude, koju treba povećati nakon ulaska generatora u sinkronizam, što će smanjiti titranje. Kod slabijih razvijenih asinkronih momenta (hidrogeneratori, ili duži vodovi do krute mreže) preporuča se sniženje ili isključenje uzbudne struje, te uključenje ili povećanje uzbudne struje kad se brzina približi sinkronoj brzini (s 0) 3

24 Pri nestanku uzbude i porastu brzine na asinkronu brzinu vrtnje pri kojoj se izjednačuju pogonski moment i asinkroni moment te se djelatna snaga predaje mreži ali istovremeno stroj iz mreže povuče jalovu struju: I j = U x + d x q U turbogeneratorima sinkrona reaktancija je velika tako da je jalova struja niža od nazivne struje 40-65%I n. Kod hidrogeneratora reaktancije su manje pa je ova jalova struja veća od nazivne. Momentna karakteristika pri malom klizanju bitno se razlikuje za TG prema one HG 4

25 Kod turbogeneratora nema potiskivanja pri malim klizanjima, pa struja može prodrijeti i dublje u tijelo rotora. Otpor tijela rotora je malen, pa asinkroni moment dostiže velike iznose već kod malih klizanja. Zato TG može prenijeti veliku snagu u asinkronom radu, a gubici rotora su mali zbog malog klizanja (P elr =sp elm ). Struja statora može biti veća od nazivne zbog jalove komponente, tako da se kod većine TG struja nazivna uz P=( )P n. Poneke zemlje dopuštaju asinkroni rad SG do 30 min, tako da se u tom vremenu mogu popraviti neispravnosti na uzbudnom sustavu, prespojiti TG na rezervni uzbudni sustav ili prebaciti opterećenje na druge generatore. 5

26 HG Asinkrone karakteristike hidrogeneratora su nepovoljnije. Prigušni namot ima relativno velik otpor pa su razvijeni momenti pri malom klizanju mali. Zato HG ne mogu prenositi veliku snagu, a prigušni se namoti brzo pregrijavaju, tako da se nakon nestanka uzbude treba isključiti stoj u roku sekundi. 6