Generator-Synchronisation

Ein stationärer Generator darf niemals an lebende Stromleitern angeschlossen werden, da die induzierte elektrische Spannung (EMF) im Stillstand null ist, was zu einem Kurzschluss führen würde. Der Synchronisierungsprozess und die dafür verwendete Ausrüstung sind identisch, ob ein Generator mit einem anderen Generator oder mit einem unendlichen Stromkreis verbunden werden soll.

Synchronisation über Synchronisierungslampen

Ein Satz von drei Synchronisierungslampen kann verwendet werden, um die Bedingungen für das Parallelschalten oder die Synchronisation einer eingehenden Maschine mit einer anderen zu überprüfen. Die Methode der dunklen Lampe – in Verbindung mit einem Voltmeter zur Synchronisation – wird unten dargestellt. Dieser Ansatz eignet sich für Maschinen mit geringer Leistung.

Synchronisationsprozess mit Synchronisierungslampen

• Antrieb und Spannungsanpassung

• Starten Sie den Antrieb der eingehenden Maschine und beschleunigen Sie ihn auf nahezu seine Nennleistung.
  

• Passen Sie den Feldstrom der eingehenden Maschine an, bis ihre Ausgangsspannung mit der Bus-Spannung übereinstimmt.

• Frequenz- und Phasendetektion

• Die drei Synchronisierungslampen werden mit einer Frequenz blinken, die proportional zum Frequenzunterschied zwischen der eingehenden Maschine und dem Bus ist.

• Phasenfolgeprüfung: Wenn alle Lampen gleichzeitig heller und dunkler werden, sind die Phasenverbindungen korrekt. Falls nicht, ist die Phasenfolge fehlgerichtet.

• Korrekturmaßnahmen und Schaltkontaktabschluss

• Um die Phasenfolge zu korrigieren, tauschen Sie zwei Leiter der eingehenden Maschine aus.

• Feinjustieren Sie die Frequenz der eingehenden Maschine, bis die Lampen mit einer Frequenz von weniger als einer dunklen Phase pro Sekunde blinken.

• Nach der endgültigen Spannungsanpassung schließen Sie den Synchronisierungsschalter in der Mitte der dunklen Phase, um den Spannungsunterschied zu minimieren.

Vorteile der Methode der dunklen Lampe

• Kostengünstiger im Vergleich zu anderen Synchronisationstechniken.

• Ermöglicht eine einfache Überprüfung der korrekten Phasenfolge.

Nachteile der Methode der dunklen Lampe

• Lampen erscheinen bei etwa 50% ihrer Nennspannung dunkel, wodurch das Schließen des Schalters während noch vorhandener Phasendifferenzen riskant ist.

• Häufige Spannungsschwankungen können zu Glühfadenversagen führen.

• Das Blinkverhalten zeigt nicht an, ob die eingehende Frequenz höher oder niedriger als die Busfrequenz ist.

Drei-Helle-Lampen-Methode

• Verbindungsschema: Lampen sind über Phasen gekreuzt verbunden (z.B. A1-B2, B1-C2, C1-A2).

• Synchronisationshinweis: Wenn alle Lampen gleichzeitig heller und dunkler werden, ist die Phasenfolge korrekt.

• Optimaler Schaltkontaktabschluss: Schließen Sie den Schalter beim Höhepunkt der hellen Phase.

Zwei-Helle-Eine-Dunkle-Lampen-Methode

• Verbindungsstruktur: Eine Lampe ist zwischen entsprechenden Phasen (z.B. A1-A2) verbunden, während die anderen beiden gekreuzt verbunden sind (z.B. B1-C2, C1-B2), wie unten dargestellt.

• Phasenanzeige: Die korrekte Phasenfolge wird bestätigt, wenn eine Lampe dunkel bleibt, während die anderen beiden zwischen Helligkeit und Dunkelheit wechseln.

Verbindungsstruktur und Synchronisationsschritte

In dieser Konfiguration ist A1 mit A2, B1 mit C2 und C1 mit B2 verbunden. Der Antrieb der eingehenden Maschine wird gestartet und auf seine Nennleistung beschleunigt. Die Erregung der eingehenden Maschine wird so angepasst, dass die induzierten Spannungen EA1, EB2, EC3 mit den Busbarspannungen VA1, VB1, VC1 übereinstimmen. Das entsprechende Diagramm ist unten dargestellt.

Optimaler Schaltkontaktabschluss und Phasenfolgeüberprüfung

Der ideale Zeitpunkt, den Synchronisierungsschalter zu schließen, tritt ein, wenn die direkt verbundene Lampe (A1-A2) vollständig dunkel ist, während die gekreuzt verbundenen Lampen (B1-C2, C1-B2) gleichmäßig hell sind. Ist die Phasenfolge falsch, wird diese Bedingung nicht erfüllt, und alle Lampen bleiben entweder dunkel oder blinken asynchron.

Um die Phasenfolge zu korrigieren, tauschen Sie zwei Leiterverbindungen der eingehenden Maschine aus. Da der dunkle Bereich von Glühlampen einen signifikanten Spannungsbereich (typischerweise 40-60% der Nennspannung) abdeckt, wird ein Voltmeter (V1) über die direkt verbundene Lampe geschaltet. Der Schalter sollte geschlossen werden, wenn das Voltmeter null anzeigt, was einen minimalen Spannungsunterschied zwischen der eingehenden Maschine und dem Busbar signalisiert.

Betriebsmodi und Automatisierung

Nach der Synchronisation "schwebt" die eingehende Maschine am Busbar und kann als Generator beginnen, Energie zu liefern. Wenn der Antrieb während der Verbindung deaktiviert wird, arbeitet die Maschine als Motor und zieht Energie aus dem Netzwerk.

• Kleine-Skalen-Synchronisation: In Anwendungen mit geringer Leistung werden Drei-Lampen-Methoden oft durch ein Synchroskop ergänzt, um die Frequenzübereinstimmung zu überprüfen.

• Große-Skalen-Automatisierung: Für Hochleistungsgeneratoren in Kraftwerken führen computerisierte Systeme den gesamten Synchronisationsprozess autonom aus, um Präzision und Sicherheit zu gewährleisten.