Когда необходима синхронизация нескольких генераторов
На объектах с большой установленной мощностью или повышенными требованиями к надежности электроснабжения одной дизель-генераторной установки может быть недостаточно. Вместо одного генератора большой мощности в проекте иногда предусматривают две или несколько ДГУ, способных работать параллельно.
Однако генераторы нельзя просто подключить к общей шине и одновременно подать на нее напряжение. Перед параллельным включением необходимо обеспечить соответствие основных электрических параметров. Для этого применяется система синхронизации.
Что представляет собой синхронизация генераторов
Синхронизация — это процесс согласования параметров двух или нескольких источников переменного тока перед их параллельным соединением.
При подключении генератора к уже находящейся под напряжением шине контролируются напряжение, частота, последовательность фаз и взаимное фазовое положение напряжений.
После достижения допустимых условий система дает команду на включение коммутационного аппарата. Далее автоматика должна обеспечить устойчивую совместную работу установок и необходимое распределение нагрузки.
В каких случаях требуется синхронизация нескольких ДГУ
Одна из основных причин применения параллельной работы — высокая мощность объекта. Если потребность в электроэнергии превышает возможности одной ДГУ, необходимую нагрузку можно обеспечить несколькими генераторными установками.
Второй случай — необходимость резервирования. Использование нескольких ДГУ позволяет построить систему, в которой при остановке одной установки часть нагрузки может быть принята другими генераторами, если это предусмотрено проектом и располагаемой мощностью.
Синхронизация также актуальна на объектах с существенно изменяющейся нагрузкой. Вместо постоянной работы мощной ДГУ можно вводить дополнительные генераторы по мере увеличения энергопотребления и отключать их при снижении нагрузки. Такое решение требует соответствующей системы управления.
Еще один вариант — поэтапное увеличение мощности объекта. Модульная схема из нескольких генераторов позволяет формировать электростанцию из отдельных ДГУ и при необходимости расширять ее с учетом возможностей существующей системы.
Почему нельзя включать генераторы параллельно без синхронизации
При несоответствии параметров генераторов в момент соединения могут возникать значительные уравнительные токи и механические нагрузки на оборудование.
Поэтому параллельное включение должно выполняться только после проверки необходимых параметров. Чем сложнее схема электроснабжения и больше количество источников, тем выше требования к автоматике управления и защитам.
Какие параметры контролируются перед подключением
Для безопасного параллельного включения необходимо контролировать несколько параметров.
Напряжение. Напряжение подключаемого генератора должно находиться в допустимом диапазоне относительно напряжения общей шины.
Частота. Частоты источников должны быть согласованы перед замыканием коммутационного аппарата.
Последовательность фаз. Для трехфазной системы необходимо обеспечить одинаковое чередование фаз.
Фазовый угол. В момент подключения фазовое положение напряжений должно соответствовать установленным условиям синхронизации.
Допустимые отклонения определяются характеристиками оборудования, системой управления и проектными решениями.
Как распределяется нагрузка после синхронизации
Синхронизация необходима для подключения генератора к общей системе, но на этом управление не заканчивается. После включения нескольких ДГУ требуется организовать распределение нагрузки между ними.
Система управления контролирует параметры работающих генераторов и регулирует их режим в соответствии с заданным алгоритмом. При увеличении потребления может запускаться дополнительная установка, а при снижении нагрузки — выполняться ее разгрузка и последующее отключение.
Такой алгоритм особенно полезен на объектах, где потребляемая мощность значительно меняется в течение суток или производственного цикла.
Что входит в систему параллельной работы ДГУ
Для организации совместной работы нескольких генераторов недостаточно только самих ДГУ. В состав решения могут входить контроллеры с функциями синхронизации, коммутационное оборудование, системы распределения нагрузки, электрические защиты, измерительные устройства и шкафы управления.
Конкретная конфигурация определяется количеством генераторов, их мощностью, схемой электроснабжения, характером нагрузки и требуемым алгоритмом работы.
Автоматическая синхронизация генераторов
На современных объектах процесс параллельного включения может выполняться автоматически. Контроллер получает данные о параметрах генератора и шин, регулирует режим установки и определяет момент, когда условия для подключения выполнены.
Автоматизация особенно важна для резервных систем электроснабжения, где переключения должны происходить по заранее заданному алгоритму и без постоянного участия персонала.
Синхронизация ДГУ с внешней сетью
Отдельной задачей является параллельная работа генераторной установки с внешней электрической сетью. Такая схема сложнее параллельной работы нескольких автономных ДГУ и требует соответствующих проектных решений, защит, автоматики и согласования режимов работы.
Поэтому возможность параллельной работы с сетью должна рассматриваться еще на этапе проектирования системы электроснабжения.
Когда достаточно одной ДГУ
Система синхронизации требуется не каждому объекту. Если расчетная нагрузка полностью покрывается одной генераторной установкой и дополнительное резервирование не требуется, применение нескольких параллельно работающих ДГУ может быть неоправданным.
Решение принимается исходя из мощности нагрузки, категории потребителей, требуемого уровня резервирования, режима эксплуатации и перспектив увеличения энергопотребления.
Что учитывать при выборе системы из нескольких генераторов
При проектировании необходимо рассматривать систему комплексно: определить общую требуемую мощность, количество и мощность ДГУ, характер нагрузки, допустимые режимы работы, последовательность запуска установок, способ распределения нагрузки и требования к автоматике.
Правильно спроектированная система позволяет использовать несколько генераторных установок как единый источник электроснабжения и автоматически изменять количество работающих ДГУ в зависимости от текущих условий.