Generator-Synchronisation: Verfahren, Bedingungen & Wesentliche Sicherheitsmaßnahmen

Ohne ordnungsgemäße Synchronisation von Generatoren können diese nicht mit maximaler Effizienz arbeiten, was langfristig zu Schäden am intakten Stromnetz führen kann.

Zwar ist eine solche Situation unerwünscht, doch eine professionelle Generatorüberholung ermöglicht eine schnelle Bewertung des Gerätezustands – im Anschluss wird entschieden, ob eine Reparatur, ein Redesign oder ein kompletter Austausch der Maschinerie erforderlich ist.

Bevor man jedoch direkt in diese Phase einsteigt, sollte man zunächst verstehen, worum es bei der Synchronisation zwischen Generatoren geht, um sicherzustellen, dass sie in einwandfreiem Betriebszustand sind.

Synchronisation zwischen Generatoren

Dieser Prozess des Parallelschaltens von Generatoren erfolgt in der Regel, bevor sie wieder an das Stromnetz angeschlossen werden.

Ein standardmäßiger Wechselstromgenerator (AC) muss die Parameter eines anderen Generators exakt in Frequenz und Drehzahl matchen, um Strom in ein elektrisches Netz einspeisen zu können. Ein Gleichstromgenerator (DC) hingegen muss lediglich durch Anpassung seiner Erregung oder Drehzahl an ein Stromnetz angeschlossen werden – ohne exakte Anpassung.

Voraussetzungen

Bevor eine Synchronisation stattfinden kann, muss der Ingenieur folgende Eigenschaften prüfen:

• Frequenz: Die Frequenzen beider Generatoren müssen identisch sein.
• Leiterspannung/Spannungsbetrag: Beide Generatoren sollten dieselbe Spannung liefern oder darauf programmiert sein.
• Phasenfolge: Beide Systeme müssen dieselbe Anzahl an Phasen haben (einphasig oder dreiphasig).
• Phasenwinkel: Sowohl für die Generatorspannung als auch für die Sammelschienenspannung muss der Phasenwinkel bei null liegen.
• Wellenform: Die Wellenformen müssen miteinander synchron sein, damit das System erfolgreich arbeitet.

Verfahren

Zunächst liegt ein Generator vor, der die Sammelschienen mit Nennfrequenz und -spannung versorgt – beispielsweise durch Öffnen der Ventile einer Dampfturbine.

Anschließend wird ein zweiter Generator parallel zum ersten synchronisiert. Dabei wird die Drehzahl des Läufers des zweiten Generators erhöht, um eine abweichende Frequenz zu erzeugen, bis diese exakt der Frequenz des ersten Generators entspricht.

Darauf folgt die Spannungsanpassung. Sobald alle drei Spannungen phasengleich sind, sind die beiden Generatoren synchronisiert.

Methoden

Nachdem das Grundverfahren verstanden ist, werden hier die gängigen Techniken vorgestellt, um die genannten Bedingungen zu prüfen und vollständige Synchronisation herzustellen.

Drei-Dunkle-Lampen-Verfahren

Drei Lampen werden über den zu synchronisierenden Schaltern geschaltet.

Korrekte Phasenfolge

Die drei Lampen schalten gleichzeitig ein und aus – sie verdunkeln oder erhellen gemeinsam im Takt.

Falsche Phasenfolge

Die Lampen schalten nacheinander ein und aus und sind nicht im Einklang.

Abhilfe

Nach Abschalten der Maschine werden die Anschlüsse von zwei Leiter eines Generators getauscht. Ziel ist es, die Flimmerfrequenz durch Anpassung der Läuferdrehzahl über die Primärmoversteuerung anzugleichen.

Zwei-helle-eine-dunkle-Lampe-Verfahren

Eine Lampe wird zwischen korrespondierenden Phasen geschaltet, die beiden anderen kreuzweise zwischen zwei weiteren Phasen.

Korrekte Phasenfolge

Im Gegensatz zum Drei-Dunkle-Lampen-Verfahren, bei dem alle Lampen gleichzeitig leuchten oder erlöschen, muss hier die Anordnung in exakter Reihenfolge flimmern, um die richtige Frequenz anzuzeigen.

Falsche Phasenfolge

Die Lampenfolge ist falsch. Dies signalisiert, ob die Läuferdrehzahl erhöht oder verringert werden muss.

Abhilfe

Wie beim Drei-Dunkle-Lampen-Verfahren justiert der Ingenieur die Primärmoversteuerung, bis das gewünschte Flimmern erreicht ist.

Synchroskop-Verfahren

Mithilfe eines Synchroskops beobachtet der Ingenieur den Zeiger, bis die exakte Frequenz erreicht ist.

Korrekte Phasenfolge

Bei gleichem Ziel – gleiche Frequenz – bleibt der Zeiger stehen, sobald die Frequenzen identisch sind.

Falsche Phasenfolge

Der Zeiger dreht sich entweder in Richtung „schnell“ oder „langsam“, um anzuzeigen, ob der einzuschaltende Läufer eine niedrigere oder höhere Frequenz als der andere Generator hat.

Abhilfe

Die Läuferdrehzahl muss so geregelt werden, dass die Frequenz angepasst wird – höher oder niedriger –, bis beide Frequenzen übereinstimmen.

Die regelmäßige Überwachung des Generatorzustands ist unerlässlich. Doch manchmal lassen sich nicht alle Fehler selbst erkennen – dann muss ein Fachmann für Generatorwartung hinzugezogen werden.

Tun Sie alles Notwendige, um die Effizienz Ihres Generators zu maximieren. Und wenn nötig – lassen Sie eine Generatorwicklungsreparatur durchführen, um Ihre Anlage wieder in Topform zu bringen.