Вопрос 25
Функції автоматичних синхронізаторів та принципи будови. Блок синхронізації БСГ
Современные автоматические синхронизаторы обеспечивают практически безударное включение генераторов на шины методом точной синхронизации.
В СЭЭС напряжение генераторов поддерживается постоянным при помощи АРН. Поэтому на долю аппаратуры, осуществляющей синхронизацию, остаются процессы подгонки частоты и определение момента выдачи сигнала на включение генераторного автомата.
Этот сигнал необходимо подавать с некоторым опережением по времени относительно момента совпадения фаз, т.к. автомат имеет собственное время срабатывания.
Принцип действия автоматических синхронизаторов.
По принципу действия различают АС с постоянным временем опережения и постоянным углом опережения. В каждом из них для определения момента выдачи импульса на включение генераторного АВ используется напряжение биения Uб= Uс – Uг.
Блок синхроизации генераторов типа БСГ.
Блок БСГ входит в состав СУ СЭЭС «Ижора-М» и предназначен для включения СГ на параллельную работу методом точной синхронизации с предварительной автоматической подгонкой частоты подключаемого генератора к частоте сети.
Блок выдает сигнал на включение автомата при:
разности напряжений U ≤ 0,12 Uном;
разности частот 0,2 Гц ≤ f≤ 0,6Гц;
угле сдвига фаз φ ≤10º.
Элементной базой блока являются микросхемы, которые включают в себя логические элементы, генераторы импульсов, счетчики, дешифраторы, триггеры и т.д.
Рисунок 25.3 – Функциональная схема блока синхронизации БСГ
Напряжение работающего генератора G1 подается на трансформаторыTV1 иTV3, а подключаемого генератора наTV2. Напряжение сTV3 подается на узел питания УП. С выходов трансформаторовTV1 иTV2 напряжение поступает на вход узла УСН сравнения напряжений и входы формирователей Ф1 и Ф2.
При U> 0,12Uномс выхода узла УСН поступает запрет на синхронизацию в виде логического нуля.
Формирователи Ф1 и Ф2 предназначены для получения импульсов двух видов: коротких с продолжительностью, равной половине периода напряжения генератора. Длинные импульсы поступают на вход узла синхронизации УС, а короткие на узел подгонки частоты УПЧ.
Квантовый генератор UZвырабатывает импульсы стабильной частоты 100 кГц, которые после триггераDТ, выполняющего роль делителя частоты, с частотой 50 кГц поступают на УС и УПЧ. Узел уставки УУ устанавливает все триггеры БСГ в исходное состояние при включении блока.
УПЧ вырабатывает сигналы на увеличение или уменьшение частоты подключаемого генератора, а при допустимой разнице частот выдает логическую единицу, поступающую на вход узла УС. УС выдает сигнал на включение автомата генератора при условии, что U,f, φ находятся в установленных пределах, Для повышения надежности используются два блока БСГ, выходы которых включаются последовательно (схема совпадений).
Вопрос 26
Типова структурна схема автоматизованої СЕЕС та її функції
Средства автоматизации обеспечивают выполнение наиболее характерных для любой судовой электростанции операций.
пуск и остановку генераторных агрегатов (по команде оператора или автоматически при изменении нагрузки электростанции);
синхронизацию генераторов и включение их на параллельную работу;
пропорциональное распределение мощности между параллельно работающими генераторами;
стабилизацию напряжения и частоты вращения генераторных агрегатов;
контроль параметров в процессе работы и защиты генераторов и первичных двигателей.
Рисунок 26.1. Типовая функциональная схема автоматизации СЭС
На рис. 26.1 представлена функциональная схема автоматизации судовой электростанции, отражающая типовой состав оборудования автоматизированной СЭС переменного тока и поясняющая взаимосвязь генераторных агрегатов и автоматических устройств. В данном случае в состав судовой электростанции входят три дизель-генератора и один валогенератор. Всё устанавливаемое оборудование автоматизации разбито по выполняемым функциям: контроля и управления (CONTROL), защиты (PROTECTION), сигнализации и мониторинга (MONITORING).
Функции контроля и управления обеспечиваются устройствами, воздействующими на органы управления первичным двигателем генераторного агрегата и систему самовозбуждения генератора.
В данном случае каждый дизель-генераторный агрегат снабжён датчиком частоты вращения (tacho) и устройством дистанционного автоматического управления первичным двигателем (engine controller), обеспечивающим автоматизацию процессов его пуска и остановки. Каждый генератор снабжён автоматическим регулятором напряжения (AVR).
Для обеспечения параллельной работы синхронных генераторов применяются устройства автоматической синхронизации (synchronizing) и устройства автоматического распределения активной (load sharing) и реактивной (Var load sharing) нагрузок.
Устройства автоматической синхронизации (synchronizing) обеспечивают автоматическое выполнение условий синхронизации и подключение генераторов к шинам главного распределительного щита посредством дистанционного воздействия на генераторные автоматические выключатели.
Устройства автоматического распределения активной нагрузки (load sharing) воздействуют на регулятор частоты вращения первичного двигателя (governor), изменяя подачу топлива, а устройства автоматического распределения реактивной нагрузки (Var load sharing) воздействуют на автоматический регулятор напряжения (AVR), изменяя ток возбуждения генераторов посредством потенциометра с электроприводом (motor potentiometer).
Защиты генераторов (protection) обеспечивают отключение генераторов от шин в случае короткого замыкания (shirt circuit), перегрузки генераторов по току (over current), обратной мощности (reverse power) и потери возбуждения генератором (excitation loss). В случае срабатывания любой из защит обеспечивается одновременное срабатывание аварийно-предупредительной сигнализации (alarm indication).
Помимо этого, устройства автоматизации СЭС обеспечивают дистанционный контроль основных параметров вырабатываемой электроэнергии: напряжения (voltage monitoring), частоты (frequency monitoring), потребляемой мощности электростанции (power monitoring), отклонений частоты (frequency deviation), контроль сопротивления изоляции сети (insulation monitoring). Для контроля и управления частотой сети используется устройство управления с электронным таймером (master time controller). Контроль текущего значения частоты производится при помощи эталонного кварцевого генератора. При необходимости корректировки частоты устройство одновременно воздействует на все регуляторы частоты генераторных агрегатов (governor) через устройства распределения активной нагрузки (load sharing).
Устройство автоматизации запуска и остановки резервных генераторов (load depending start & stop) позволяет по установкам оператора автоматически включать резервные генераторные агрегаты при существенном возрастании нагрузки или изменении параметров СЭС и отключать их при снижении нагрузки. С целью минимизации времени обесточивания судна в аварийных ситуациях применяется система контроля наличия напряжения на шинах ГРЩ (blackout monitoring), которая обеспечивает подключение к шинам в течение нескольких секунд любого резервного генератора, напряжение которого достигает в данный момент 90% номинального.
Устройство управления загрузкой судовой электростанции (power reference) используется при параллельной работе с береговой сетью с целью управления мощностью, потребляемой судовыми потребителями электроэнергии от береговой сети.