გენერატორების სინქრონული (პარალელური) მუშაობა

ერთი დიდი გენერატორით მომარაგებულ ობიექტებზე დანადგარი დაბალი დატვირთვის პერიოდებში თავისი სიმძლავრის გაცილებით ქვემოთ მუშაობს; მაგალითად, როცა 1400 kVA დანადგარი ღამის ცვლაში დაახლოებით 300 kVA დატვირთვით მუშაობს, გამონაბოლქვში ზეთიანი ჭვარტლი წარმოიქმნება, ტექნიკური მომსახურების განმავლობაში კი ობიექტს რეზერვი არ რჩება. იმავე ობიექტზე 3 × 700 kVA პარალელური დანადგარების გამოყენებისას დაბალ დატვირთვაზე ერთი დანადგარი მუშაობს, მომსახურებისას კი დანარჩენი დანადგარები რეზერვში რჩება.

სინქრონული (პარალელური) მუშაობა ნიშნავს ორი ან მეტი გენერატორის ერთსა და იმავე სალტეზე მიერთებას და დატვირთვის ერთობლივად კვებას. გენერატორებს შეუძლიათ პარალელურად იმუშაონ ერთმანეთთან ან ქსელთან. პირობა ასეთია: მისაერთებელი დანადგარის ძაბვა, სიხშირე, ფაზების თანმიმდევრობა და ფაზური კუთხე სალტის პარამეტრებს უნდა ემთხვეოდეს. მიერთების შემდეგ კი აქტიური და რეაქტიული სიმძლავრე დანადგარებს შორის თანაბრად უნდა გადანაწილდეს. ამ სამუშაოს ასრულებს სინქრონიზაციის პანელი და გენერატორების მართვის ბლოკები.

სინქრონიზაციის პირობები

პარამეტრი	რატომ არის მნიშვნელოვანი?	ტიპური დიაპაზონი (დაახლოებით, რეგულირებადი)
ფაზების თანმიმდევრობა	საპირისპირო თანმიმდევრობით მიერთება სერიოზულ დაზიანებას იწვევს	უნდა იყოს იგივე (L1-L2-L3)
ძაბვა	სხვაობა რეაქტიულ გამათანაბრებელ დენს წარმოქმნის	რამდენიმე %
სიხშირე	სხვაობა მიერთების მომენტში სიმძლავრის ბიძგს იწვევს	~0,1–0,2 Hz
ფაზური კუთხე	დიდი სხვაობა მექანიკურ და ელექტრულ დარტყმას იწვევს	~±10°

მართვის ბლოკი არეგულირებს მისაერთებელი დანადგარის ბრუნებსა და ძაბვას და მნიშვნელობებს აახლოებს. პირობების შესრულებისას ამომრთველს რთავს. თუ სალტე უძაბვოა (მკვდარი სალტე), პირველი მზა დანადგარი პირდაპირ უერთდება; დანარჩენები მასთან სინქრონიზდება. აუცილებელია ბლოკირების ლოგიკა, რომელიც გამორიცხავს ორი დანადგარის ერთდროულ მიერთებას მკვდარ სალტეზე.

დატვირთვის განაწილება

• აქტიური სიმძლავრე (kW): ანაწილებს ბრუნთა რეგულატორები (governor). თანამედროვე სისტემებში მართვის ბლოკები ერთმანეთთან კავშირშია; სიხშირე მუდმივი რჩება, დატვირთვა დანადგარების სიმძლავრის პროპორციულად ნაწილდება (იზოქრონული განაწილება). სხვა მეთოდია droop: დატვირთვის ზრდასთან ერთად ბრუნები ოდნავ ეცემა და დანადგარები დატვირთვას ამის შესაბამისად ინაწილებენ.
• რეაქტიული სიმძლავრე (kVAr): ანაწილებს AVR-ები. თუ რეაქტიული განაწილება დარღვეულია, დანადგარებს შორის ცირკულირებადი დენი წარმოიქმნება. ერთი დანადგარი მაღალ დენს აჩვენებს, მეორე — დაბალს; ალტერნატორები უსარგებლოდ ხურდება.

დატვირთვის განაწილება არასოდეს არის იდეალური. საერთო სიმძლავრის გაანგარიშებისას რამდენიმეპროცენტიანი მარაგის დატოვება გავრცელებული პრაქტიკაა. ზუსტი მნიშვნელობები მართვის სისტემის მწარმოებლის მონაცემებშია.

რატომ პარალელური?

• რეზერვირება (N+1): თუ ერთი დანადგარი დაზიანდება ან მომსახურებაზეა, დანარჩენები დატვირთვას ატარებს.
• მუშაობა დატვირთვის მიხედვით: დატვირთვის შემცირებისას ზედმეტი დანადგარები ავტომატურად ჩერდება. დანარჩენები ეფექტიან დიაპაზონში მუშაობს, მცირდება დაბალი დატვირთვით გამოწვეული პრობლემები (wet stacking).
• ეტაპობრივი გაფართოება: ობიექტის ზრდასთან ერთად ემატება ახალი დანადგარი.
• მომსახურების სიმარტივე: დანადგარები მომსახურებაზე რიგრიგობით გადის.
• დიდი სიმძლავრეები: ერთი დანადგარის სიმძლავრეზე მეტი მოთხოვნა რამდენიმე დანადგარით კმაყოფილდება; ძალიან დიდ სისტემებში განიხილება საშუალო ძაბვის გადაწყვეტებიც.

არსებობს ფასიც: მეტი პანელი, უფრო რთული მართვა, მეტი ადგილი და, როგორც წესი, უფრო მაღალი საწყისი ინვესტიცია.

ერთი დიდი დანადგარი თუ პარალელური დანადგარები?

მაგალითი: 1200 kVA კრიტიკული დატვირთვა.

ვარიანტი	დადგმული სიმძლავრე	როცა ერთი დანადგარი გამორთულია	შენიშვნა
1 × 1400 kVA	1400 kVA	0 kVA	მარტივი, რეზერვის გარეშე
2 × 1400 kVA (1+1)	2800 kVA	1400 kVA	სრული რეზერვი, მაღალი დადგმული სიმძლავრე
3 × 700 kVA (N+1)	2100 kVA	1400 kVA	რეზერვირებული, ეტაპობრივი მუშაობა

ციფრები მეთოდის საჩვენებლადაა. რეალური შერჩევისას ერთად ფასდება სიმძლავრის კლასი (standby, prime, continuous), დატვირთვის საფეხურები, ძრავების გაშვება და განლაგება.

ქსელთან პარალელური მუშაობა

ტიპური გამოყენება:

• დახურული გადართვა: ქსელის აღდგენისას დატვირთვის უწყვეტი გადაცემა.
• პიკური დატვირთვის შემცირება (peak shaving): ძვირადღირებულ საათებში ქსელიდან მოხმარებული სიმძლავრის შეზღუდვა.
• მუდმივი პარალელური მუშაობა: მაგალითად, კოგენერაცია.

ქსელთან პარალელისას საჭიროა უკუსიმძლავრის, ქსელის დაკარგვის (როგორიცაა ვექტორის წანაცვლება, ROCOF) და სინქრონიზაციის დაცვები. მიერთება, როგორც წესი, გამანაწილებელი კომპანიის ნებართვასა და ტექნიკურ პირობებს ექვემდებარება.

ობიექტებზე გავრცელებული შეცდომები

• სხვადასხვა გრაგნილის ბიჯის მქონე ალტერნატორები. თუ პარალელურად მომუშავე ალტერნატორებს გრაგნილის სხვადასხვა ბიჯი აქვთ (მაგ. 2/3 ბიჯი), ნეიტრალში შეიძლება მესამე ჰარმონიკის დენი ცირკულირებდეს. ნეიტრალის კაბელი ხურდება.
• ნეიტრალის დამიწება ცალკეული დანადგარის დონეზე განიხილება. თითოეულ დანადგარზე ცალკე ნეიტრალი–მიწის ხიდი შეიძლება ცირკულირებადი დენების მიზეზი გახდეს. იხ. გენერატორის დამიწება.
• კავშირის ხაზის დაზიანების სცენარი განსაზღვრული არ არის. გაურკვეველია, რას გააკეთებს სისტემა, თუ მართვის ბლოკებს შორის კაბელი გაწყდება.
• დატვირთვის მოხსნა არ არის. როცა ერთი დანადგარი ითიშება, დანარჩენები გადაიტვირთება და ჯაჭვური გაჩერება ხდება. პრიორიტეტული დატვირთვები და დატვირთვის მოხსნის (load shedding) ლოგიკა თავიდანვე უნდა განისაზღვროს.
• ექსპლუატაციაში შეყვანისას რეალური სცენარი არ იცდება. სინქრონიზაცია, დატვირთვის განაწილება, დანადგარის დაკარგვა და დატვირთვის საფეხურები რეალური დატვირთვით ან დატვირთვის ბანკით უნდა გამოიცადოს; იხ. დატვირთვის ბანკით ტესტი.

საკონტროლო სია

• ცნობილია საერთო დატვირთვა, დატვირთვის საფეხურები და რეზერვირების მიზანი (N, N+1, 2N)?
• როცა ერთი დანადგარი გამორთულია, დანარჩენები ფარავს დატვირთვას?
• მართვის ბლოკები და ბრუნთა რეგულატორები პარალელური მუშაობისთვის შესაფერისია?
• ალტერნატორების ტიპები და გრაგნილის ბიჯები თავსებადია?
• ნეიტრალი–მიწის სქემა სისტემის დონეზეა დაპროექტებული?
• ქსელთან პარალელის შემთხვევაში განსაზღვრულია გამანაწილებელი კომპანიის პირობები და დაცვები?
• დატვირთვის მოხსნისა და პრიორიტეტების ლოგიკა წერილობით არის ფიქსირებული?
• ექსპლუატაციაში შეყვანისას გამოიცადა სინქრონიზაცია და დატვირთვის განაწილება?

შემდეგი ნაბიჯი

პარალელური სისტემები ყველაზე ხშირად გამოიყენება მონაცემთა ცენტრებში, საავადმყოფოებში და სამრეწველო ობიექტებზე. გენერატორისა და სინქრონიზაციის პანელის სტრუქტურის თქვენი პროექტის მიხედვით Terex Diesel-ის გუნდთან ერთად შესაფასებლად დაგვიკავშირდით.