第13章---船舶同步發(fā)電機并聯(lián)運行課件

1、第13章 同步發(fā)電機的并車運行第四節(jié) 船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析第三節(jié) 船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件分析第五節(jié) 同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理第一節(jié) 概述第二節(jié) 發(fā)電機并聯(lián)運行的特點討論了同步發(fā)電機機準同步并車的四大條件：相序相同、電壓相等、頻率相等、相位相同。本章重點現(xiàn)代船舶大多采用交流電站，隨著船舶噸位、電氣化、自動化程度的提高，電站容量也日益增加。為了滿足船舶供電的可靠性和經(jīng)濟性，一般的船舶電站均配置了兩臺以上的同步發(fā)電機組做為主電源，并且這兩臺以上的發(fā)電機可以通過公用母線向全船負荷供電，這就是通常所說的發(fā)電機并聯(lián)運行。第一節(jié) 概述第二節(jié) 發(fā)電機并聯(lián)運行的特點船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運

2、行，多為兩臺或多臺同容量發(fā)電機并聯(lián)。這里以兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行為例來分析同容量發(fā)電機并聯(lián)運行的一些特點：（1）兩臺發(fā)電機的有功功率和無功功率總是等于負載的有功功率P和無功功率Q，即：（2）當(dāng)電網(wǎng)的用電負荷保持不變時，若單獨增加一臺發(fā)電機的輸入的機械功率，可使該發(fā)電機輸出的有功功率增加；與此同時，將引起另一臺并聯(lián)機組輸出的有功功率自動減少。此外，由于輸入的機械功率的增加使轉(zhuǎn)速升高，而另一臺機組因輸出的有功功率的減少也使轉(zhuǎn)速上升，結(jié)果將使電網(wǎng)的頻率有所升高。如果單獨減少一臺機組輸入的機械功率，則變化與上述相反。只有同時向相反方向調(diào)節(jié)兩并聯(lián)機組輸入的機械功率時，才能保持電網(wǎng)的頻率不變。（3）單獨增加一

3、臺發(fā)電機的勵磁電流時，該發(fā)電機輸出的無功功率增加，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率將自動減少。此外，增加勵磁電流使空載電動勢增大，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率的減少使其去磁效應(yīng)減少，兩者都使電網(wǎng)的電壓有所上升。單獨減少一臺發(fā)電機的勵磁電流，則其變化與上述相反。只有同時反方向調(diào)節(jié)兩發(fā)電機的勵磁電流，才能保持電網(wǎng)的電壓不變。并聯(lián)運行的條件為：1.待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)(或運行機)電壓的相序一致；2.待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)電壓的有效值相同;(U2=U1)3.待并發(fā)電機的電壓頻率與電網(wǎng)電壓的頻率相同;(f2=f1)4.待并發(fā)電機的電壓相位(或初相位)與電網(wǎng)電壓的相位一致。(2=1)第三節(jié) 船舶同步發(fā)電機的

4、并聯(lián)運行條件分析實際接線圖單相等效電路圖并車瞬間發(fā)動機等值電抗下面將對三種條件逐一分析假設(shè)電網(wǎng)電壓低于待并發(fā)電機電壓，即U1U2。在這種情況下投入G2時，主開關(guān)DW2兩端存在電壓差U。1) 頻率和初相位相同，電壓有效值不相同環(huán)流IPH滯后U2對G2去磁效應(yīng)，環(huán)流IPH超前U1對G1增磁效應(yīng)，最終使兩機并聯(lián)運行于同一電壓。頻率和初相位相同,電壓有效值不相同并車操作時兩臺發(fā)電機組之間的電壓差不能超過額定電壓的10。兩臺發(fā)電機的電壓不等所產(chǎn)生的無功性質(zhì)環(huán)流，對兩臺發(fā)動機起均壓作用， 因此，IPH稱為平衡電流，由于發(fā)電機并車瞬間呈現(xiàn)出的等值電抗很小，因此在電壓差較大情況下進行并車，合閘瞬間會差生很大的

5、沖擊電流。2) 頻率和電壓相同，相位不相同假設(shè)待并發(fā)電機電壓U1的相位超前于電網(wǎng)電壓U2的角度為。兩發(fā)電機間仍存在電壓差U。合閘后在兩機組之間產(chǎn)生環(huán)流。并車時要求相位差一般應(yīng)在15之內(nèi)。2號機，輸出有功功率，對原動機為阻力矩，減速。1號機，吸收有功功率，對原動機驅(qū)動力矩，加速。自整步力矩拉入同步。去磁效應(yīng)一致，電壓仍相等電壓和相位相同,頻率不相同合閘瞬間兩臺發(fā)電機電壓和相位相同，只是頻率不同，如果f2f1，則將超前角。3) 并車時電壓和相位相同，但頻率不相同并車時一般要求將兩臺發(fā)電機的頻差控制在0.5Hz之內(nèi)。若在t=0時合閘，將不會產(chǎn)生環(huán)流；在t0時合閘，將出現(xiàn)相位差，產(chǎn)生環(huán)流，若頻差不大，

6、最終通過自整步力矩拉入同步。若頻差較大，難以拉入同步，且隨著相位差的變化，產(chǎn)生較大環(huán)流和較大的沖擊力矩，對發(fā)電機和船舶電力系統(tǒng)均不利。并車時檢查和調(diào)整待并發(fā)電機的電壓、頻率、初相位，在滿足并車的條件時合閘，這種方法稱為準同步并車。如果由手工完成這個過程，稱為手動準同步并車操作；若由自動裝置來完成，則稱為自動并車操作。 手動準同步并車通常采用燈光法和整步表法來檢測并車條件。第四節(jié) 船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析燈光明暗法同步指示燈法 燈光旋轉(zhuǎn)法 合閘時刻: 使燈光向“快”（順時針）的方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)調(diào)節(jié)到35秒旋轉(zhuǎn)一周后，當(dāng)指示燈L1最暗而L2、L3同樣亮?xí)r。1) 燈光旋轉(zhuǎn)法f2f1時，燈泡輪流熄滅

7、的順序為: L1L2L3 L1f2f1時，燈泡輪流熄滅的順序為: L1L3L2 L1合閘時刻：當(dāng)燈泡35秒明暗一次時,約在接近燈暗區(qū)間的中心時。2) 燈光明暗法(燈光熄滅法 )燈泡明暗的快慢取決于頻差的大小,指示燈明暗一次所需的時間TS1/f稱為頻差周期。同步表是一種用來檢測待并發(fā)電機與電網(wǎng)（匯流排）電壓的頻率和相位差大小及其方向的儀表，又稱整步表。同步表法 指針旋轉(zhuǎn)一圈所需要的時間為TS1/f。同步表按短時工作制設(shè)計，一般持續(xù)工作時間不大于15min，間隔時間為30min，所以，并車操作過程不宜太長，并車成功后應(yīng)及時切除。 合閘的時刻: 同步表向“快”的方向35秒旋轉(zhuǎn)一周，在指針接近表盤的中

8、點（同相位點）時合閘。電抗器粗同步并車原理電流通常被限制在額定電流的1.21.4倍。并車的條件為：電壓差U10Un,頻差f （11.5）Hz,相位差180（一般應(yīng)小于90）時合閘。自動準同步并車原理自動并車不作為一個獨立裝置，而是PMS的一個單元或一部分。 大部分船舶電站都裝有PMS船舶電站功率管理系統(tǒng)（PMS）（Power Management System） 第五節(jié) 同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理自動并車裝置通?？煞譃閮纱蟛糠郑阂徊糠譃轭l率預(yù)調(diào)，一部分為合閘控制。自動并車裝置應(yīng)具有以下功能：1.檢測待并發(fā)電機電壓與電網(wǎng)電壓之間的頻差和頻差符號，并根據(jù)頻差的大小和符號，向待并發(fā)電機發(fā)出相應(yīng)

9、的自動整步的加速或減速信號；2.檢測頻差、相位差和電壓差，當(dāng)滿足允許合閘條件時，適時地發(fā)出合閘指令。1) 頻差脈動電壓與相位檢測原理頻差大頻差小頻差更小濾波后為正選脈動電壓：波形反映出：頻差大小，相位關(guān)系，電壓為零的點即為同相點由波形圖可見，當(dāng)0為0時，輸出電壓為0，但這種波形的脈動電壓存在如下問題：電壓U1U2時，US 0時，采用US =0來判斷0=0就會出現(xiàn)錯誤，船舶電網(wǎng)電壓波動較大，這是客觀存在現(xiàn)象。無法從中獲得頻差方向，從而無法判斷待并機頻率高于還是低于電網(wǎng)頻率。脈動電壓與相位差的關(guān)系是正弦關(guān)系，而不是線性關(guān)系。為了克服正弦脈動電壓的缺陷，提出采用三角波頻差脈動電壓， US 與的關(guān)系成線性關(guān)系，并且不受電壓差和波形失真的影響。(2) 頻率預(yù)調(diào) 手動并車時，人們借助同步燈或同步表旋轉(zhuǎn)方向來判斷待并機的頻率是高于或低于電網(wǎng)頻率，從而決定待并機加速或減速、調(diào)節(jié)頻差滿足并車要求并抓取相位差為零的時刻，而自動并車裝置則需要