電氣接線原理之同期系統(tǒng)接線課件

1、 第九章 同期系統(tǒng)接線n為什么發(fā)電機(jī)需要同期并列？為什么發(fā)電機(jī)需要同期并列？ 發(fā)電機(jī)并列運行需要滿足一定的條件：發(fā)電機(jī)并列運行需要滿足一定的條件： a.a.電壓相等：三相電壓的幅值相等；電壓相等：三相電壓的幅值相等； b.b.相序相同：并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相同相序相同：并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相同； c,c,頻率相同：并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)必須同步頻率相同：并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)必須同步。 否則會發(fā)生振蕩。否則會發(fā)生振蕩。 并網(wǎng)操作n定義：發(fā)電機(jī)在經(jīng)過一定的調(diào)節(jié)后并滿足定義：發(fā)電機(jī)在經(jīng)過一定的調(diào)節(jié)后并滿足并列運行條件的情況下，并入電力系統(tǒng)的并列運行條件的情況下，并入電力系統(tǒng)的一系列操作過程，稱為并網(wǎng)操作。一系

2、列操作過程，稱為并網(wǎng)操作。n分類：分類： 手動并列手動并列( (手動同期手動同期) )； 自動并列自動并列( (自動同期自動同期) )； 半自動并列半自動并列( (半自動同期半自動同期) )； 并網(wǎng)操作n手動同期：通過手動的方式來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)調(diào)速系手動同期：通過手動的方式來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)等使發(fā)電機(jī)滿足同期條件，在實行統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)等使發(fā)電機(jī)滿足同期條件，在實行并網(wǎng)操作的過程。并網(wǎng)操作的過程。 自動同期：通過自動的方式來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)調(diào)速系自動同期：通過自動的方式來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)等使發(fā)電機(jī)滿足同期條件，在實行統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)等使發(fā)電機(jī)滿足同期條件，在實行并網(wǎng)操作的過程。并網(wǎng)操作的

3、過程。 半自動同期：通過半自動的方式來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)調(diào)半自動同期：通過半自動的方式來調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)等使發(fā)電機(jī)滿足同期條件，在速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)等使發(fā)電機(jī)滿足同期條件，在實行并網(wǎng)操作的過程。實行并網(wǎng)操作的過程。 第一節(jié) 同期方式和同期特點 一、同期方式一、同期方式 二、同期點及同期方式的選擇二、同期點及同期方式的選擇 一、同期方式一、同期方式n分類分類: : 準(zhǔn)同期方式準(zhǔn)同期方式 自同期方式自同期方式 準(zhǔn)同期方式準(zhǔn)同期方式n定義：在并列前，發(fā)電機(jī)已勵磁建壓，而且滿足發(fā)定義：在并列前，發(fā)電機(jī)已勵磁建壓，而且滿足發(fā)電機(jī)電壓、頻率、相位均與系統(tǒng)電壓、頻率、相位電機(jī)電壓、頻率、相位均與系統(tǒng)電壓、

4、頻率、相位相同或接近相同，這時將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，實行相同或接近相同，這時將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，實行并網(wǎng)運行，這個操作過程稱為準(zhǔn)同期方式。并網(wǎng)運行，這個操作過程稱為準(zhǔn)同期方式。n優(yōu)點：沖擊電流小，從而不會引起電網(wǎng)電壓較大的優(yōu)點：沖擊電流小，從而不會引起電網(wǎng)電壓較大的波動。波動。n缺點：缺點：1)1)裝置教復(fù)雜；裝置教復(fù)雜；2)2)準(zhǔn)同期需要較長的時間。準(zhǔn)同期需要較長的時間。 準(zhǔn)同期方式準(zhǔn)同期方式n應(yīng)用應(yīng)用1)1)大、中型電廠發(fā)電機(jī)的正常并列；大、中型電廠發(fā)電機(jī)的正常并列；2)2)通常設(shè)有自動準(zhǔn)同期和手動準(zhǔn)同期兩套裝置。通常設(shè)有自動準(zhǔn)同期和手動準(zhǔn)同期兩套裝置。 自同期方式自同期方式n定義定義 在發(fā)

5、電機(jī)轉(zhuǎn)速升高到接近系統(tǒng)同期速度（或接近已運行發(fā)電在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高到接近系統(tǒng)同期速度（或接近已運行發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速）時，將未加勵磁的發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)，然后在給發(fā)機(jī)的轉(zhuǎn)速）時，將未加勵磁的發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)，然后在給發(fā)電機(jī)迅速加入勵磁，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，在同步轉(zhuǎn)矩的作用下將發(fā)電電機(jī)迅速加入勵磁，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，在同步轉(zhuǎn)矩的作用下將發(fā)電機(jī)拉入同步。機(jī)拉入同步。n優(yōu)點：優(yōu)點：1)1)并列過程時間短，不會造成非同期合閘；并列過程時間短，不會造成非同期合閘；2)2)在事故時在低頻率、低電壓情況下，能夠使機(jī)組迅速并入系在事故時在低頻率、低電壓情況下，能夠使機(jī)組迅速并入系統(tǒng)。統(tǒng)。n缺點：沖擊電流大；振動大，可能對發(fā)電機(jī)的某些部位造成

6、缺點：沖擊電流大；振動大，可能對發(fā)電機(jī)的某些部位造成一定的影響。一定的影響。 自同期方式自同期方式n應(yīng)用應(yīng)用 廣泛應(yīng)用于水輪發(fā)電機(jī)組。廣泛應(yīng)用于水輪發(fā)電機(jī)組。n要求：要求：1)1)水輪發(fā)電機(jī)組定子線圈具有足夠的絕緣水平；水輪發(fā)電機(jī)組定子線圈具有足夠的絕緣水平；2)2)水輪發(fā)電機(jī)組端部要固定良好。水輪發(fā)電機(jī)組端部要固定良好。二、同期點及同期方式的選擇二、同期點及同期方式的選擇n定義：具有同期并列任務(wù)的斷路器，稱為同期點。定義：具有同期并列任務(wù)的斷路器，稱為同期點。n同期點的選擇原則同期點的選擇原則(1)(1)發(fā)電機(jī)的同期發(fā)電機(jī)的同期a.a.所有發(fā)電機(jī)出口斷路器以及發(fā)電機(jī)變壓器組高壓所有發(fā)電機(jī)出口

7、斷路器以及發(fā)電機(jī)變壓器組高壓側(cè)斷路器（當(dāng)發(fā)電機(jī)出口無斷路器時）均需作為同期側(cè)斷路器（當(dāng)發(fā)電機(jī)出口無斷路器時）均需作為同期點；點；b.b.大中型發(fā)電機(jī)一般采用自動準(zhǔn)同期方式作為正常的并大中型發(fā)電機(jī)一般采用自動準(zhǔn)同期方式作為正常的并網(wǎng)操作；網(wǎng)操作；c.c.手動準(zhǔn)同期作為大中型發(fā)電機(jī)備用的同期并列方式；手動準(zhǔn)同期作為大中型發(fā)電機(jī)備用的同期并列方式；二、同期點及同期方式的選擇二、同期點及同期方式的選擇d.d.自動準(zhǔn)同期作為系統(tǒng)事故情況下的同期并自動準(zhǔn)同期作為系統(tǒng)事故情況下的同期并列方式；列方式；二、同期點及同期方式的選擇二、同期點及同期方式的選擇(2)(2)變壓器的同期變壓器的同期a.a.作為升壓的三

8、線圈變壓器或具有三級電壓的升壓自作為升壓的三線圈變壓器或具有三級電壓的升壓自自耦變壓器與電源相連接的各側(cè)均應(yīng)作為同期點；自耦變壓器與電源相連接的各側(cè)均應(yīng)作為同期點；b.b.作為升壓的兩線圈變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器需要在任一作為升壓的兩線圈變壓器或聯(lián)絡(luò)變壓器需要在任一側(cè)設(shè)置同期點；側(cè)設(shè)置同期點；c.c.在某些主接線上，如果有一側(cè)為多角形接線的聯(lián)絡(luò)在某些主接線上，如果有一側(cè)為多角形接線的聯(lián)絡(luò)變壓器，則變壓器兩側(cè)均設(shè)為同期點；變壓器，則變壓器兩側(cè)均設(shè)為同期點；d.d.單元接線的變壓器各側(cè)斷路器高壓側(cè)以及與發(fā)電機(jī)單元接線的變壓器各側(cè)斷路器高壓側(cè)以及與發(fā)電機(jī)直接連接的變壓器低壓側(cè)斷路器，其同期點的直接連接的變

9、壓器低壓側(cè)斷路器，其同期點的二、同期點及同期方式的選擇二、同期點及同期方式的選擇方式應(yīng)與發(fā)電機(jī)斷路器的同期方式相同。方式應(yīng)與發(fā)電機(jī)斷路器的同期方式相同。(3)(3)線路和母線的同期線路和母線的同期a.a.接在單母線上的線路斷路器均應(yīng)設(shè)為同期點；接在單母線上的線路斷路器均應(yīng)設(shè)為同期點；b.110kVb.110kV及以上的接在雙母線上或接在帶有旁路母及以上的接在雙母線上或接在帶有旁路母線上的線路的斷路器均設(shè)為同期點。線上的線路的斷路器均設(shè)為同期點。c.c.多角形接線和外橋形接線中，與線路相關(guān)的兩個多角形接線和外橋形接線中，與線路相關(guān)的兩個斷路器均設(shè)為同期點；斷路器均設(shè)為同期點；d.d.一個半斷路器

10、接線的運行方式變化較多，一般斷一個半斷路器接線的運行方式變化較多，一般斷路器均設(shè)為同期點。路器均設(shè)為同期點。 第二節(jié) 同期電壓接線一、對同期電壓接線的要求一、對同期電壓接線的要求二、典型的同期電壓接線二、典型的同期電壓接線一、對同期電壓接線的要求一、對同期電壓接線的要求在同期點均需設(shè)置單獨的同期用的轉(zhuǎn)換開關(guān)在同期點均需設(shè)置單獨的同期用的轉(zhuǎn)換開關(guān)SAS.SAS.q為了防止運行人員的誤操作，所有同期切換開關(guān)為了防止運行人員的誤操作，所有同期切換開關(guān)應(yīng)公用一個可抽出的把手，此把手只在應(yīng)公用一個可抽出的把手，此把手只在“斷開斷開”的位置時才能抽出。不然，有可能將幾個同期切的位置時才能抽出。不然，有可能

11、將幾個同期切換開關(guān)同時投入，使同一同期小母線引入幾種電換開關(guān)同時投入，使同一同期小母線引入幾種電壓造成電壓互感器二次回路短路，或者造成錯誤壓造成電壓互感器二次回路短路，或者造成錯誤同期。同期。 一、對同期電壓接線的要求一、對同期電壓接線的要求q對于采用按鈕帶繼電器的接線，各同期點對于采用按鈕帶繼電器的接線，各同期點需裝置各自的按鈕和繼電器。為防止上述需裝置各自的按鈕和繼電器。為防止上述誤操作，在接線中必需考慮電氣閉鎖，使誤操作，在接線中必需考慮電氣閉鎖，使得操作一個按鈕選定某一同期點后，未經(jīng)得操作一個按鈕選定某一同期點后，未經(jīng)復(fù)歸，如再操作其它按鈕均不起作用。復(fù)歸，如再操作其它按鈕均不起作用。

12、 一、對同期電壓接線的要求一、對同期電壓接線的要求 所有引至同期回路的電壓互感器二次側(cè)所有引至同期回路的電壓互感器二次側(cè)B B相通過一個公用的小母線相通過一個公用的小母線WVBWVBb b接地。接地。原因原因：因為發(fā)電機(jī)電壓互感器往往采用：因為發(fā)電機(jī)電壓互感器往往采用V/VV/V接接線，需要線，需要B B相接地。而且也簡化了同期系相接地。而且也簡化了同期系統(tǒng)的接線和減少同期切換開關(guān)的檔數(shù)。統(tǒng)的接線和減少同期切換開關(guān)的檔數(shù)。 一、對同期電壓接線的要求一、對同期電壓接線的要求 a. a.對于星形側(cè)為小接地電流系統(tǒng)的，通常用接線對于星形側(cè)為小接地電流系統(tǒng)的，通常用接線為為Y/Y/-1-1的中間轉(zhuǎn)角變

13、壓器接在變壓器高壓側(cè)的中間轉(zhuǎn)角變壓器接在變壓器高壓側(cè)的電壓互感器的二次側(cè)作為補(bǔ)償。的電壓互感器的二次側(cè)作為補(bǔ)償。原因原因：由于電力變壓器通常采用：由于電力變壓器通常采用Y/Y/-11-11接線，星接線，星形與三角形接線兩端的電壓向量相差形與三角形接線兩端的電壓向量相差30300 0。b. b. 對于星形側(cè)為大接地電流系統(tǒng)的，則高壓側(cè)的同對于星形側(cè)為大接地電流系統(tǒng)的，則高壓側(cè)的同期電壓可取自電壓互感器的第三繞組期電壓可取自電壓互感器的第三繞組 ( (開口三開口三角繞組角繞組) )，使其相位與低壓側(cè)對應(yīng)。，使其相位與低壓側(cè)對應(yīng)。 一、對同期電壓接線的要求一、對同期電壓接線的要求 各同期點斷路器的手

14、動合閘回路必須經(jīng)過相應(yīng)的同期切換各同期點斷路器的手動合閘回路必須經(jīng)過相應(yīng)的同期切換開關(guān)接點開關(guān)接點( (或繼電器接點或繼電器接點) )加以閉鎖，以消除在接通同期裝加以閉鎖，以消除在接通同期裝置之前就有合閘的可能性。置之前就有合閘的可能性。q對于集中裝設(shè)一套同期閉鎖裝置而出現(xiàn)全廠共用的同期閉對于集中裝設(shè)一套同期閉鎖裝置而出現(xiàn)全廠共用的同期閉鎖小母線的情況，在接線中還要考慮消除將一個斷路器的鎖小母線的情況，在接線中還要考慮消除將一個斷路器的控制開關(guān)切至合閘位置時使幾個斷路器同時合閘的可能性控制開關(guān)切至合閘位置時使幾個斷路器同時合閘的可能性。q一般同期閉鎖小母線兩側(cè)均經(jīng)同期切換開關(guān)的接點一般同期閉鎖

15、小母線兩側(cè)均經(jīng)同期切換開關(guān)的接點( (或繼或繼電器接點電器接點) )閉鎖。這樣，操作某一斷路器的控制開關(guān)進(jìn)行閉鎖。這樣，操作某一斷路器的控制開關(guān)進(jìn)行合閘時，只有選定的斷路器才能投入。合閘時，只有選定的斷路器才能投入。 一、對同期電壓接線的要求一、對同期電壓接線的要求 對于只有一側(cè)作為同期點的雙線圈變壓器，對于只有一側(cè)作為同期點的雙線圈變壓器，其不作為同期點的斷路器合閘回路，必須增其不作為同期點的斷路器合閘回路，必須增設(shè)另一側(cè)斷路器設(shè)另一側(cè)斷路器( (同期點同期點) )的常開輔助接點加的常開輔助接點加以閉鎖。以閉鎖。( (6 6) )為防止準(zhǔn)同期操作時的非同期合閘事故，必為防止準(zhǔn)同期操作時的非同

16、期合閘事故，必須對非同期合閘加以閉鎖。須對非同期合閘加以閉鎖。 二、典型的同期電壓接線二、典型的同期電壓接線1. 1. 發(fā)電機(jī)作為同期點的接線；發(fā)電機(jī)作為同期點的接線； 2. 2. 大電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路器作為同期大電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路器作為同期點的接線；點的接線；3.3.小電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路器作為同期小電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路器作為同期點的接線；點的接線；4.4.三繞組變壓器三繞組變壓器( (或自耦變或自耦變) )各側(cè)斷路器同期接線；各側(cè)斷路器同期接線；5. 5. 線路和旁路斷路器的同期接線；線路和旁路斷路器的同期接線； 發(fā)電機(jī)作為同期點的接線發(fā)電機(jī)作為

17、同期點的接線n在發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)具有母線、擴(kuò)大單元、升壓在發(fā)電機(jī)電壓系統(tǒng)具有母線、擴(kuò)大單元、升壓三線圈變壓器或升壓自耦變壓器等主接線的情三線圈變壓器或升壓自耦變壓器等主接線的情況下均以發(fā)電機(jī)斷路器作為同期點。況下均以發(fā)電機(jī)斷路器作為同期點。 n其接線圖如圖其接線圖如圖9-19-1所示，同期電壓由斷路器兩所示，同期電壓由斷路器兩側(cè)的電壓互感器二次側(cè)經(jīng)同期開關(guān)側(cè)的電壓互感器二次側(cè)經(jīng)同期開關(guān)SASSAS引至各引至各同期小母線。同期小母線。 1. 1. 發(fā)電機(jī)作為同期點的接線發(fā)電機(jī)作為同期點的接線WVBb2WSC1WSCWOSWST1TVSAF2TVONSAS+6 20KV2. 2. 大電流接地系統(tǒng)的變

18、壓器高壓側(cè)斷路大電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路 器作為同期點的接線器作為同期點的接線n經(jīng)星形經(jīng)星形三角形變壓器后大電流接地系統(tǒng)的斷路三角形變壓器后大電流接地系統(tǒng)的斷路器作為同期點的接線，見圖器作為同期點的接線，見圖9-29-2。n由于經(jīng)由于經(jīng)Y/D-11Y/D-11接線的變壓器后，星形與三角形兩接線的變壓器后，星形與三角形兩側(cè)電壓向量相差側(cè)電壓向量相差30300 0，因此引入同期裝置的電壓的，因此引入同期裝置的電壓的向量差必須加以補(bǔ)償向量差必須加以補(bǔ)償. .n對于大電流接地的對于大電流接地的110kV110kV及以上系統(tǒng)，從變壓器高及以上系統(tǒng)，從變壓器高壓引至準(zhǔn)同期裝置的電壓由電壓互感器第三線

19、圈壓引至準(zhǔn)同期裝置的電壓由電壓互感器第三線圈取得。取得。 1WSC2WSCWSTWOSWVBbONSASSA6 20kVTV1TV220kV2TVT2. 大電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路大電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路器作為同期點的接線器作為同期點的接線2. 2. 大電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路大電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路器作為同期點的接線器作為同期點的接線n不必增加中間轉(zhuǎn)角變壓器。即使遇到有些不必增加中間轉(zhuǎn)角變壓器。即使遇到有些110kV110kV及以上的線路繼電保護(hù)要求電壓互感及以上的線路繼電保護(hù)要求電壓互感器的二次側(cè)中性點接地時，也不會由于和器的二次側(cè)中性點接地時，也不會由于和同期

20、接線同期接線B B相接地產(chǎn)生矛盾，而不得不采取相接地產(chǎn)生矛盾，而不得不采取隔離措施。因為繼電保護(hù)可以由電壓互感隔離措施。因為繼電保護(hù)可以由電壓互感器的第二線圈供電，與第三線圈無關(guān)。器的第二線圈供電，與第三線圈無關(guān)。 3.3.小電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路小電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路器作為同期點的接線器作為同期點的接線n經(jīng)星形經(jīng)星形三角形變壓器后小電流接地系統(tǒng)的斷路器作為同期點三角形變壓器后小電流接地系統(tǒng)的斷路器作為同期點的接線，見圖的接線，見圖9-39-3。n需要裝設(shè)中間轉(zhuǎn)角變壓器需要裝設(shè)中間轉(zhuǎn)角變壓器TRTR。目的：補(bǔ)償角度偏差。目的：補(bǔ)償角度偏差。原因：原因：a.a.目前在我國目前在

21、我國35KV35KV及以下的系統(tǒng)均為小電流接地系統(tǒng)。及以下的系統(tǒng)均為小電流接地系統(tǒng)。b.b.小電流接地系統(tǒng)有可能在一相接地情況下運行，根據(jù)不同的接地情況，各相小電流接地系統(tǒng)有可能在一相接地情況下運行，根據(jù)不同的接地情況，各相的電壓值可從零至線電壓值之間變化，不能在所有運行方式下保持不變。的電壓值可從零至線電壓值之間變化，不能在所有運行方式下保持不變。為了滿足零序電壓保護(hù)的要求，其電壓互感器第三線圈的額定電壓為為了滿足零序電壓保護(hù)的要求，其電壓互感器第三線圈的額定電壓為100/3100/3伏伏。因此利用上述從電壓互感器第三線圈抽取的同期電壓的辦法不論是在系統(tǒng)。因此利用上述從電壓互感器第三線圈抽取

22、的同期電壓的辦法不論是在系統(tǒng)故障還是在正常運行時都是行不通的。故障還是在正常運行時都是行不通的。3.3.小電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路小電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路器作為同期點的接線器作為同期點的接線c.c.為了滿足零序電壓保護(hù)的要求，其電壓互感為了滿足零序電壓保護(hù)的要求，其電壓互感器第三線圈的額定電壓為器第三線圈的額定電壓為100/3100/3伏。伏。 因此利用上述從電壓互感器第三線圈抽取因此利用上述從電壓互感器第三線圈抽取的同期電壓的辦法不論是在系統(tǒng)故障還是在的同期電壓的辦法不論是在系統(tǒng)故障還是在正常運行時都是行不通的。正常運行時都是行不通的。3.3.小電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路小電流接地系統(tǒng)的變壓器高壓側(cè)斷路器作為同期點的接線器作為同期點的接線1WSC2WSCWSTWOSWVBbSASONT1TV6 20kVSA220kVTR2TV4.4.三繞組變壓器三繞組變壓器( (或自耦變或自耦變) )各側(cè)斷各側(cè)斷路器同期接線路器同期接線n一般在變壓器低壓側(cè)不裝設(shè)電壓互感器，一般在變壓器低壓側(cè)不裝設(shè)電壓互感器，低壓側(cè)同期電壓取自低壓母線電壓互感器低