В промышленных сетях с переменной нагрузкой, как правило, используют несколько генераторных установок с параллельным подключением. Это позволяет постепенно наращивать общую мощность, гибко регулировать производительность, избегать проблем с энергоснабжением при проведении плановых и внеплановых ремонта и технического обслуживания источников тока. Всем перечисленным условиям одна, пусть даже очень мощная ДГУ, соответствовать не может.

При использовании нескольких резервных электростанций допускается:

• регулировка мощности каждого отдельного агрегата или уменьшение производительности отключением отдельных резервных электростанций;
• объединение в единую систему энергоснабжения станций разных производителей;
• быстрый перевод потребителей с одной ДГУ на другую.

Единственный недостаток такой системы энергоснабжения — более сложная технология подключения.

Виды синхронизации

В любой сети электроснабжения нагрузка изменяется во времени, достигая пиковых значений. Система с регулированием мощности включением и выключением генераторов нуждается в надежном и безопасном их запуске и подключении. Синхронные ДГУ при включении требуют соблюдения технологических процедур синхронизации, в результате которых уравниваются частоты вращения и напряжения включаемых и работающих электрических машин. Кроме того, нужно определить в какой момент времени включить резервный генератор. Несоблюдение технологии может привести к обесточиванию шин, ГУ, коммутационного оборудования.

Различают ручную и автоматическую синхронизацию, а также полуавтоматическую процедуру, когда часть работ выполняется вручную, а часть — автоматически. В большинстве случаев предпочтение отдается автоматике.

Автоматическое подключение резервных электростанций

Автоматическая синхронизация производится следующими способами:

• точным выравниванием напряжения и частоты;
• самосинхронизацией;
• через индуктивное сопротивление с близкими значениями токовых параметров (автономные системы электроснабжения).

Каждый из этих методов имеет достоинства и недостатки.

Точная синхронизация

Для автоматического подключения синхронизированной ДГУ требуется оснастить систему:

• входными преобразователями;
• узлом опережения;
• узлами контроля разности частоты и напряжения;
• блоком включения;
• узлом подгонки частоты.

Автоматика выполняет синхронизацию за несколько минут. Операция абсолютно безопасна для ДГУ, потому что превышение номинального значения тока не происходит. Метод применим для индустриальных мощных электростанций. Недостаток метода — значительный временной интервал подключения для чувствительной нагрузки. Если потребителю необходимо бесперебойное питание, то и несколько минут слишком много.

Самосинхронизация

Метод обеспечивает быстрое подключение дополнительной электростанции без подготовительных процедур и настройки, но подходит только для генераторов с разницей в частоте вращения в 2-3 Гц. Остальные параметры точно не подгоняются.

Сокращение времени входа в синхронную работу достигается путем перевозбуждения подключаемой ДГУ. При этом разница в скорости не должна превышать 5 % относительно синхронной скорости, а ускорение вращения должно составлять не более 1 Гц/с. Предпочтительно производить подключение при более высокой скорости вводимой генераторной установки с последующим уменьшением скорости. Так ДГУ сразу берет нагрузку и начинает производство электроэнергии.

Способ самосинхронизации предпочтителен в аварийных ситуациях. Недостаток скачки тока в цепи. При подключении мощных электростанций падение напряжения могут составлять до 40 %, а номинал тока превышается в 2-4 раза. Это требует использования оборудования повышенной надежности.

Метод подключения через индуктивное сопротивление

Способ представляет собой грубую синхронизацию. Его преимущества — простота подключения и низкий риск аварийных ситуаций. Наиболее часто его используют в автономных системах электроснабжения.

Алгоритм:

• приведение генератора во вращение;
• возбуждение до достижения околосинхронных значений частоты и напряжения;
• подключение на шины.

После возникновения электрической связи с сетью происходит окончательное синхронизирование с помощью индукционного сопротивления.

К недостаткам способа относят существенные толчки и колебания характеристик, поэтому он находит применение только в электросетях небольшой мощности.