(54) СПОСОБ ВКЛЮЧЕНИЯ НА ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ РАБОТУ С СЕТЬЮ ВЕТРОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО АГРЕГАТА(54) METHOD OF INCLUSION ON PARALLEL WORK WITH NETWORK OF WIND-ELECTRIC UNIT
1one
Изобретение относитс к области включени на параллельную работу с сетью синхронных электроагрегатов, преимущественно ветроэлектрических.The invention relates to the field of switching on parallel operation with a network of synchronous electrical units, mainly wind power.
Включение в сеть электроагрегатов осуществл ют обычно предварительным разгоном синхронной машины с помощью первичного двигател до частоты вращени , близкой к частоте сети, и последующей точной синхронизации либо самосинхронизацией машины с сетью. При точной синхронизации сначала обеспечивают у возбужденной синхронной машины и сети равенство частот , действующих значений напр жений и совпадение фаз напр жений, а затем подключают мащину к сети на параллельную работу. Сущность самосинхронизации состоит в том, что,синхронную машину включают в сеть, невозбужденной, после чего подают возбуждение и машина сама вт гиваетс в синхронизм 1.Electrical units are usually connected to the network by pre-accelerating a synchronous machine using a prime mover to a rotational speed close to the grid frequency, and subsequent precise synchronization or self-synchronization of the machine with the network. With accurate synchronization, first ensure that the excited synchronous machine and the network have equal frequencies, effective values of the voltages and coincidence of the phases of the voltages, and then connect the maschine to the network for parallel operation. The essence of self-synchronization is that the synchronous machine is switched on to the network, unexcited, after which the excitation is supplied and the machine itself engages in synchronism 1.
В услови х работы ветроэлектрического агрегата возможность применени точной синхронизации практически исключаетс изза значительной неравномерности частоты вращени агрегата вследствие непрерывных пульсаций скорости ветра.Under the conditions of operation of a wind-electric unit, the possibility of applying precise synchronization is practically excluded due to the considerable unevenness of the frequency of rotation of the unit due to continuous pulsations of the wind speed.
Известен способ включени в сеть ветроэлектрического агрегата, состо щего из синхронного генератора и приводного ветродвигател , путем аэродинамического воздействи на ветродвигатель и создани устойчивой электрической св зи генератора с сетью. При этом за счет обеспечени аэродинамического воздействи на электродвигатель разгон ют агрегат до частоты вращени генератора, примерно равной частоте сети, а устойчивую электрическую св зь генератора с сетью создают путем его самосинхронизации и загрузки заданной мощностью (2.There is a known method of incorporating into a network a wind-electric unit consisting of a synchronous generator and a driven wind turbine by aerodynamic effects on the wind turbine and creating a stable electrical connection between the generator and the network. At the same time, by providing an aerodynamic effect on the electric motor, the unit is accelerated to a generator rotation frequency approximately equal to the grid frequency, and a stable electrical connection between the generator and the network is created by its self-synchronization and loading with a given power (2.
Однако известный способ включени ветроэлектрическйго агрегата в сеть вл етс недостаточно надежным. Это обусловливает1S с возникновением при данном способе целого р да отрицательно вли ющих на процесс включени динамических режимов работы ветродвигател с генератором. Так, при самосинхронизации генератора во врем разгона ветроэлектрического агрегата в приводе генератора неизбежно возникает из;быточный момент вращени той или иной величины, преп тствующей вт гиванию генератора в синхронизм и, следовательно, снижающий naliOKHOCTb успешного завершени процесса включени в целом. Важное значение по соображени м прочности конструкции агрегата имеет наибольша величина момента вращени , возникающего при самосинхронизации генератора . и называемого ударным моментом. Поскольку у- ветродвигател момент инерции вращающихс частей во много раз превосходит момент инерции генератора, на вал ветродвигател передаетс почти весь ударный момент, возникающий при включении ветроэлектрического агрегата на параллельную работу - с сетью существующим способом. Это повышает веро тность поломок оборудовани агрегата, и, следовательно, снижает надежность его работы. Кроме того, при известном способе включени в сеть ветроэлектрического агрегата загрузка генератора активной и реактивной мощностью происходит одновременно. Это увеличивает глубину и длительность изменений напр жени и частоты сети, что снижает качество электроснабжени потребителеи , подключенных к ней. Целью изобретени вл етс повышение надежности способа включени ветроэлектрического агрегата в сеть путем уменьщени избыточного момента на валу ветродвигател ., Эта цель достигаетс в способе включени на параллельную работу с сетью ветроэлектрического агрегата, состо щего из ветродвигател и синхронного генератора путем самосинхронизации генератора-с сетью при частоте вращени генератора, близкой частоте сети и загрузки генератора заданной активной и реактивной мощностью. Новым в способе вл етс то, что расцепл ют ветродвигатель с генератором, с помощью разгонного двигател , например асинхронного , осуществл ют указанную самосинхронизацию генератора, затем нагружают генератор заданной реактивной мощностью , запускают ветродвигатель, сцепл ют генератор с ветродвигателем и нагружают генератор заданной активной мощностью. На чертеже изображено устройство, с помощью которого можно реализовать способ включени в сеть ветроэлектрического агрегата. Устройство включает в себ ветродвигатель 1, электромагнитную муфту скольжени 2, переменный резистор 3, блок питани 4, выключатель 5, синхронный генератор б, асинхронный электродвигатель 7, выключатель 8, обмотку возбуждени 9 синхронного генератора, сеть 10, выключатель 11, блок возбуждени 12 синхронного генератора , переменный резистор 13 и резистор 14. Синхронный генератор б соединен через электромагнитную муфту скольжени 2 с ветродвигателем 1 и подключен через /выключатель 11 к сети 0. Цепь обмотки возбуждени 9 генератора 6 подключена через переменный резистор 13 и резистор 14 к выходу блока возбуждени 12. Выход последнего присоединен на зажимы генератора 6. Параллельно резистору 14 присоединены замыкающие контакты выключател П. Асинхронный электродвигатель 7 включен через выключатель 8 в сеть 10 и служит вспомогательным приводным двигателем генератора 6. Намагничивающа обмотка электромагнитной муфты скольжени 2 присоединена через переменный резистор 3, блок питани 4 и выключатель 5 к сети 10. Предложенный способ включени в сеть ветроэлектрического агрегата реализуют следующим образом. Отключают выключатель 3, чем обеспечивают расцепление привода генератора 6 от ветродвигател 1. Затем включением выключател 8 запускают асинхронный электродвигатель 7, который разгон ет приводи-. мый им генератор б до частоты вращени , примерно равной частоте сети 10. Генератор 6 при этом развозбужден, так как в цепь его обмотки возбуждени 9 включен резистор 14, величина сопротивлеНИН которого В 10-15 раз превышает величину сопротивлени обмотки возбуждени . По окончании разгона генератора 6 электродвигателем 7 включают выключатель 11 и отключают выключатель 8. Генератор 6 при этом возбуждаетс , так как резистор 14 после включени выключател 11 шунтируетс замыкающими контактами этого выключател , В результате генератор б самосинхронизируетс с сетью 10. . После самосинхронизации генератор б нагружают заданной величиной реактивной мощности путем воздействи переменном резистором 13 на ток возбуждени генератора. Затем запускают ветродвигатель 1, далее включают выключатель 5 и переменным резистором 3 устанавливают необходимый ток в намагничивающей обмотке электромагнитной муфты скольжени 2, чем обеспечи§ают загрузку генератора заданной активной МОЩНОСТЬН), При таком способе включени в сеть ветроэлектрического агрегата исключаетс возникновение избыточного момента на валу генератора и не имеет место передача ударного момента с вала генератора на вал ветродвигател в процессе осуществлени самосинхронизации генератора. Это повышает надежность вт гивани генератора в синхронизм, снижает веро тность поломок и увеличивает срок службы ветроэлектрического агрегата. Кроме того, при данном способе включени ветроэлектрического агрегата уменьшаютс глубина и длительность изменений напр жени и частоты сети, что повышает качество и надежность бесперебойкого энергоснабжени подключенных к ней потребителейHowever, the known method of incorporating a wind power unit into a network is not reliable enough. This causes the 1S to produce with this method a whole series of negatively affecting the process of switching on the dynamic modes of operation of the wind turbine with the generator. Thus, when the generator self-synchronizes during the acceleration of the wind-electric unit in the generator drive, it inevitably arises from an excessive moment of rotation of one or another quantity that prevents the generator from synchronizing and, consequently, reducing the successful switching of the whole process. For reasons of structural strength of the unit, the greatest value of the torque of rotation that occurs during generator self-synchronization is important. and called the shock moment. Since the wind turbine moment of inertia of the rotating parts is many times greater than the generator inertia moment, almost the entire shock moment that occurs when the wind turbine is turned on for parallel operation with the network by the existing method is transferred to the wind turbine shaft. This increases the likelihood of damage to the equipment of the unit, and, consequently, reduces the reliability of its operation. In addition, with the known method of incorporating a wind-electric unit into the network, the generator is loaded with active and reactive power simultaneously. This increases the depth and duration of changes in the voltage and frequency of the network, which reduces the quality of the power supply to consumers connected to it. The aim of the invention is to increase the reliability of the method of switching the wind power unit to the network by reducing the excess torque on the wind turbine shaft. This goal is achieved in the method of switching on the parallel work with the network of the wind power unit consisting of a wind power motor and a synchronous generator by self-synchronizing the generator-with the network at a frequency rotation of the generator, close to the frequency of the network and the loading of the generator given active and reactive power. A new method is to disconnect a wind turbine with a generator, using an accelerating motor, for example, asynchronous, perform the specified self-synchronization of the generator, then load the generator with a predetermined reactive power, start the wind turbine, interlock the generator with the wind turbine and load the generator with the specified active power. The drawing shows a device with which it is possible to implement a method for connecting a wind-electric unit to a network. The device includes a wind turbine 1, an electromagnetic slip clutch 2, a variable resistor 3, a power supply 4, a switch 5, a synchronous generator b, an asynchronous motor 7, a switch 8, an excitation winding 9 of a synchronous generator, a network 10, a switch 11, a synchronous excitation unit 12 generator, variable resistor 13 and resistor 14. Synchronous generator b is connected via an electromagnetic slip sleeve 2 to the wind turbine 1 and connected via / switch 11 to the network 0. The exciter winding circuit 9 of generator 6 is connected through A variable resistor 13 and a resistor 14 to the output of the excitation unit 12. The output of the latter is connected to the terminals of the generator 6. Parallel to the resistor 14, the closing contacts of the switch P. are connected. The asynchronous motor 7 is turned on through the switch 8 to the network 10 and serves as an auxiliary drive motor of the generator 6. Magnetizing winding Electromagnetic clutch slip 2 is connected through a variable resistor 3, the power supply unit 4 and the switch 5 to the network 10. The proposed method of connecting the wind power unit to the network is realized by in a way. Turn off the switch 3, than provide for disengaging the drive of the generator 6 from the wind turbine 1. Then turning on the switch 8 starts the induction motor 7, which accelerates the drive-. The generator is used up to a rotational speed approximately equal to the frequency of the network 10. The generator 6 is thus excited, since a resistor 14 is included in the circuit of its field winding 9, the resistance value of which is 10-15 times higher than the value of the field winding resistance. After the generator 6 has been dispersed by the electric motor 7, the switch 11 is turned on and the switch 8 is turned off. The generator 6 is energized, since the resistor 14 is turned on by the closing contacts of this switch after turning on the switch 11. After self-synchronization, the generator b is loaded with a predetermined amount of reactive power by applying a variable resistor 13 to the generator excitation current. Then wind turbine 1 is started, switch 5 is turned on, and variable resistor 3 is set to the required current in the magnetizing winding of the electromagnetic slip clutch 2, thereby ensuring the generator is loaded with a given active power supply. and there is no transfer of shock moment from the generator shaft to the wind turbine shaft during the generator self-synchronization process. This increases the reliability of generator synchronization, reduces the likelihood of breakdowns, and increases the service life of the wind-electric unit. In addition, with this method of turning on the wind-electric unit, the depth and duration of changes in the voltage and frequency of the network is reduced, which improves the quality and reliability of the uninterrupted power supply of consumers connected to it