同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列原理ppt課件

1、第第4 4章章 同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列原理同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列原理 本章主要內(nèi)容：同步發(fā)電機(jī)并列操作的一些基本概念；并列操作的理想條件；典型自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的組成及并列原理。4.1 4.1 概概 述述4.1.1 4.1.1 并列操作的意義并列操作的意義并列操作并列操作: :將同步發(fā)電機(jī)投入電力系統(tǒng)并列運(yùn)行將同步發(fā)電機(jī)投入電力系統(tǒng)并列運(yùn)行 的操作。的操作。 在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，同步發(fā)電機(jī)的并列操作在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，同步發(fā)電機(jī)的并列操作 是一項(xiàng)基本操作。是一項(xiàng)基本操作。4.1.2 4.1.2 對(duì)并列操作的基本要求對(duì)并列操作的基本要求并列瞬間，發(fā)電機(jī)的沖擊電流不應(yīng)超過(guò)規(guī)定并列瞬間，發(fā)電機(jī)的沖擊電流不應(yīng)超過(guò)規(guī)定

2、的允許值其最大瞬時(shí)值一般不超過(guò)額定電的允許值其最大瞬時(shí)值一般不超過(guò)額定電流的流的12倍）。倍）。并列后，發(fā)電機(jī)應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)并列后，發(fā)電機(jī)應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài), , 暫態(tài)過(guò)程要短，以減少對(duì)電力系統(tǒng)的擾動(dòng)。暫態(tài)過(guò)程要短，以減少對(duì)電力系統(tǒng)的擾動(dòng)。4.1.3 4.1.3 并列操作方式并列操作方式 發(fā)電機(jī)的并列操作方式通常分為準(zhǔn)同期和自發(fā)電機(jī)的并列操作方式通常分為準(zhǔn)同期和自同期兩種。同期兩種。自同期：將未勵(lì)磁、接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)自同期：將未勵(lì)磁、接近同步轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)，并同時(shí)給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，在原動(dòng)機(jī)投入系統(tǒng)，并同時(shí)給發(fā)電機(jī)加上勵(lì)磁，在原動(dòng)機(jī)力矩、同步力矩等作用下把發(fā)電機(jī)拖入同步

3、，完力矩、同步力矩等作用下把發(fā)電機(jī)拖入同步，完成并列操作。成并列操作。準(zhǔn)同期準(zhǔn)同期: 發(fā)電機(jī)在并列合閘前已勵(lì)磁，當(dāng)發(fā)電發(fā)電機(jī)在并列合閘前已勵(lì)磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率、電壓相角、電壓大小分別和并列點(diǎn)處系機(jī)頻率、電壓相角、電壓大小分別和并列點(diǎn)處系統(tǒng)側(cè)的頻率、電壓相角、電壓大小接近相等時(shí)，統(tǒng)側(cè)的頻率、電壓相角、電壓大小接近相等時(shí)，將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，完成并列操作。將發(fā)電機(jī)斷路器合閘，完成并列操作。兩種并列操作方法的比較：兩種并列操作方法的比較：準(zhǔn)同期并列：并列時(shí)沖擊電流小，不會(huì)引起系準(zhǔn)同期并列：并列時(shí)沖擊電流小，不會(huì)引起系統(tǒng)電壓降低；不足是并列操作過(guò)程中需要對(duì)發(fā)統(tǒng)電壓降低；不足是并列操作過(guò)程中需要對(duì)發(fā)電機(jī)電

4、壓、頻率進(jìn)行調(diào)整，并列時(shí)間長(zhǎng)且操作電機(jī)電壓、頻率進(jìn)行調(diào)整，并列時(shí)間長(zhǎng)且操作復(fù)雜。復(fù)雜。自同期并列：并列過(guò)程中不存在調(diào)整發(fā)電機(jī)電自同期并列：并列過(guò)程中不存在調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓、頻率的問(wèn)題，并列時(shí)間短且操作簡(jiǎn)單；不壓、頻率的問(wèn)題，并列時(shí)間短且操作簡(jiǎn)單；不足是并列發(fā)電機(jī)未經(jīng)勵(lì)磁，并列時(shí)會(huì)從系統(tǒng)吸足是并列發(fā)電機(jī)未經(jīng)勵(lì)磁，并列時(shí)會(huì)從系統(tǒng)吸收無(wú)功而使系統(tǒng)電壓降低，同時(shí)產(chǎn)生很大的沖收無(wú)功而使系統(tǒng)電壓降低，同時(shí)產(chǎn)生很大的沖擊電流，對(duì)電力系統(tǒng)擾動(dòng)大。擊電流，對(duì)電力系統(tǒng)擾動(dòng)大。 系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下，一般采用準(zhǔn)同期方法將系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下，一般采用準(zhǔn)同期方法將發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行。發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行。 在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可采

5、用自同期并列方法，以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可采用自同期并列方法，以迅速將發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)運(yùn)行。迅速將發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)運(yùn)行。 不管是準(zhǔn)同期并列還是自同期并列，可以通過(guò)手不管是準(zhǔn)同期并列還是自同期并列，可以通過(guò)手動(dòng)操作，也可以通過(guò)自動(dòng)操作。動(dòng)操作，也可以通過(guò)自動(dòng)操作。本章主要介紹自動(dòng)準(zhǔn)同期并列方法 自動(dòng)準(zhǔn)同期并列自動(dòng)準(zhǔn)同期并列手動(dòng)準(zhǔn)同期并列手動(dòng)準(zhǔn)同期并列自動(dòng)自同期并列自動(dòng)自同期并列手動(dòng)自同期并列手動(dòng)自同期并列4.2 4.2 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的組成自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的組成4.2.1 4.2.1 準(zhǔn)同期并列的理想條件準(zhǔn)同期并列的理想條件 準(zhǔn)同期并列的理想條件為兩側(cè)電源電壓的準(zhǔn)同期并列的理想條件為兩側(cè)電源電壓的三個(gè)狀

6、態(tài)量全部相等，即：三個(gè)狀態(tài)量全部相等，即：（1 1） 待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等，待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等，即滑差即滑差( (頻差頻差) )為零；為零；（2 2） 待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的幅值待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的幅值相等，即壓差為零；相等，即壓差為零；（3 3） 斷路器主觸頭閉合瞬間，待并發(fā)電斷路器主觸頭閉合瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間的瞬時(shí)相角差為零。機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間的瞬時(shí)相角差為零。 這時(shí)，斷路器這時(shí)，斷路器QFQF主觸頭間的主觸頭間的 值等于零，值等于零，不但沖擊電流等于零，而且并列后發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)不但沖擊電流等于零，而且并列后發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)立即進(jìn)入同步運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生任何

7、擾動(dòng)現(xiàn)象。立即進(jìn)入同步運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生任何擾動(dòng)現(xiàn)象。4.2.2 4.2.2 并列誤差對(duì)并列的影響并列誤差對(duì)并列的影響電壓幅值差：同步并列時(shí)，只有發(fā)電機(jī)電壓幅電壓幅值差：同步并列時(shí)，只有發(fā)電機(jī)電壓幅值與系統(tǒng)母線電壓幅值不相等時(shí)的情況值與系統(tǒng)母線電壓幅值不相等時(shí)的情況, ,即即 。 此電壓差產(chǎn)生的是無(wú)功沖擊電流，沖擊電流此電壓差產(chǎn)生的是無(wú)功沖擊電流，沖擊電流的電動(dòng)力對(duì)發(fā)電機(jī)繞組產(chǎn)生影響，由于定子繞的電動(dòng)力對(duì)發(fā)電機(jī)繞組產(chǎn)生影響，由于定子繞組端部的機(jī)械強(qiáng)度最弱，所以須特別注意對(duì)它組端部的機(jī)械強(qiáng)度最弱，所以須特別注意對(duì)它所造成的危害，因此沖擊電流必須加以限制。所造成的危害，因此沖擊電流必須加以限制。a)此

8、時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流最大值為此時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流最大值為:合閘相角差：在并列斷路器閉合前的一瞬間，合閘相角差：在并列斷路器閉合前的一瞬間，發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間存在相角差時(shí)的情況，發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間存在相角差時(shí)的情況，即即 。此時(shí)的沖擊電流是有功沖擊電流，說(shuō)明合閘后發(fā)電此時(shí)的沖擊電流是有功沖擊電流，說(shuō)明合閘后發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)立刻交換有功功率，使機(jī)組聯(lián)軸受到突然機(jī)和電網(wǎng)立刻交換有功功率，使機(jī)組聯(lián)軸受到突然沖擊，這對(duì)電網(wǎng)和機(jī)組都是不利的。沖擊，這對(duì)電網(wǎng)和機(jī)組都是不利的。b)此時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流最大值為此時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流最大值為:滑差：待并發(fā)電機(jī)的電壓頻率滑差：待并發(fā)電機(jī)的電壓頻率 與系統(tǒng)電壓頻與系統(tǒng)電壓頻

9、率率 不相等時(shí)的情況，即不相等時(shí)的情況，即 ?；钪芷诨钪芷?：為兩電壓間的相對(duì)電角速度稱為滑差角速度為兩電壓間的相對(duì)電角速度稱為滑差角速度( (簡(jiǎn)稱滑差簡(jiǎn)稱滑差) )。 另外，頻率差另外，頻率差 、滑差、滑差 和滑差周期和滑差周期 都都可以用來(lái)表示待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間頻率差的大可以用來(lái)表示待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間頻率差的大小。小。 在有滑差的情況下，將機(jī)組投入電網(wǎng)，需經(jīng)過(guò)一段加在有滑差的情況下，將機(jī)組投入電網(wǎng)，需經(jīng)過(guò)一段加速或減速的過(guò)程，才能使機(jī)組與系統(tǒng)在頻率上速或減速的過(guò)程，才能使機(jī)組與系統(tǒng)在頻率上“同步同步”。加速或減速力矩會(huì)對(duì)機(jī)組造成沖擊?；钤酱?，并列時(shí)的加速或減速力矩會(huì)對(duì)機(jī)組造成沖擊

10、?；钤酱螅⒘袝r(shí)的沖擊就越大。沖擊就越大。圖圖4.7 4.7 自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置組成自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置組成4.2.34.2.3典型自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的組成及并列原理典型自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的組成及并列原理1 1、自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的組成、自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的組成頻差控制單元。它的任務(wù)是檢測(cè)頻差控制單元。它的任務(wù)是檢測(cè) 與與 間的滑差間的滑差角速度且調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使它們之間的頻角速度且調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使它們之間的頻率差小于規(guī)定值。率差小于規(guī)定值。電壓差控制單元。它的功能是檢測(cè)電壓差控制單元。它的功能是檢測(cè) 與與 間的電間的電壓差，且調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，使它們之間電壓壓差，且調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，使它們之間電壓差值小于規(guī)定值。差

11、值小于規(guī)定值。合閘信號(hào)控制單元。檢查并列條件，當(dāng)待并合閘信號(hào)控制單元。檢查并列條件，當(dāng)待并 機(jī)組的頻率和電壓都滿足并列條件時(shí)，控制機(jī)組的頻率和電壓都滿足并列條件時(shí)，控制單元就選擇合適的時(shí)間發(fā)出合閘信號(hào)，使并單元就選擇合適的時(shí)間發(fā)出合閘信號(hào)，使并列斷路器列斷路器QFQF的主觸頭接通時(shí)，相角差接近于的主觸頭接通時(shí)，相角差接近于零或控制在允許范圍以內(nèi)。零或控制在允許范圍以內(nèi)。2. 2. 準(zhǔn)同期并列裝置原理準(zhǔn)同期并列裝置原理裝置的控制原則是：當(dāng)頻率和電壓都滿足并列裝置的控制原則是：當(dāng)頻率和電壓都滿足并列條件時(shí)，在條件時(shí)，在 與與 重合之前發(fā)出合閘信號(hào)，使并重合之前發(fā)出合閘信號(hào)，使并列斷路器列斷路器QF

12、QF的主觸頭接通時(shí)，相角差的主觸頭接通時(shí)，相角差 等于零。等于零?？紤]斷路器有一個(gè)固有動(dòng)作時(shí)間，必須在兩電考慮斷路器有一個(gè)固有動(dòng)作時(shí)間，必須在兩電壓相量重合之前發(fā)出合閘信號(hào)，即取一提前量信壓相量重合之前發(fā)出合閘信號(hào)，即取一提前量信號(hào)。號(hào)。提前量信號(hào)可以是某一恒定相角也可以是某一提前量信號(hào)可以是某一恒定相角也可以是某一恒定時(shí)間。恒定時(shí)間。gUsUdt一般并列回路都有固定的時(shí)間，因此恒定越一般并列回路都有固定的時(shí)間，因此恒定越前時(shí)間并列裝置得到廣泛應(yīng)用。前時(shí)間并列裝置得到廣泛應(yīng)用。主要介紹利用線性整步電壓主要介紹利用線性整步電壓獲取恒定越前時(shí)間的準(zhǔn)同期并列獲取恒定越前時(shí)間的準(zhǔn)同期并列若并列操作時(shí)，

13、提前量信號(hào)為一恒定時(shí)間，則若并列操作時(shí)，提前量信號(hào)為一恒定時(shí)間，則稱為恒定越前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期并列。稱為恒定越前時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)同期并列。若并列操作時(shí)，提前量信號(hào)為一恒定相角，則若并列操作時(shí)，提前量信號(hào)為一恒定相角，則稱為恒定越前相角自動(dòng)準(zhǔn)同期并列。稱為恒定越前相角自動(dòng)準(zhǔn)同期并列。1 1線性整步電壓的產(chǎn)生線性整步電壓的產(chǎn)生 圖圖4.8 4.8 整步電壓工作原理電路圖整步電壓工作原理電路圖自動(dòng)并列裝置檢測(cè)并列條件的電壓，稱為整步電壓。自動(dòng)并列裝置檢測(cè)并列條件的電壓，稱為整步電壓。整個(gè)電路由電壓變換、整形電路、相敏電路、低通濾波整個(gè)電路由電壓變換、整形電路、相敏電路、低通濾波電路和射極跟隨器組成。電路和射

14、極跟隨器組成。整形電路圖整形電路圖相敏電路圖相敏電路圖 圖圖4.10 4.10 越前時(shí)間的比例微分原理電路及波形圖越前時(shí)間的比例微分原理電路及波形圖設(shè)電平檢測(cè)器的翻轉(zhuǎn)電平：設(shè)電平檢測(cè)器的翻轉(zhuǎn)電平：則電平檢測(cè)器動(dòng)作的臨界條件用下式來(lái)表示：則電平檢測(cè)器動(dòng)作的臨界條件用下式來(lái)表示：得出：得出： 翻轉(zhuǎn)時(shí)間值是僅與翻轉(zhuǎn)時(shí)間值是僅與 及及 的數(shù)值有關(guān)的常量，的數(shù)值有關(guān)的常量，右端的負(fù)號(hào)與所取的時(shí)間標(biāo)尺相反，即為右端的負(fù)號(hào)與所取的時(shí)間標(biāo)尺相反，即為“越前時(shí)越前時(shí)間間”，故為恒定越前時(shí)間。，故為恒定越前時(shí)間。 （2 2滑差檢測(cè)滑差檢測(cè)在在 的范圍內(nèi)，線性整步電壓越小則的范圍內(nèi)，線性整步電壓越小則對(duì)應(yīng)的角差越大，線性整步電壓為頂值時(shí)，對(duì)應(yīng)的角差越大，線性整步電壓為頂值時(shí)， 為零，它們之間是單值關(guān)系