電力系統(tǒng)自動裝置-課件

1、同步發(fā)電機的自動并列齊鄭教5B區(qū)10280798596同步發(fā)電機的自動并列齊鄭基本內容1、并列操作、同期、同期點的基本概念2、同步發(fā)電機并列操作的原則3、同步發(fā)電機的并列方法5、同步發(fā)電機準同期并列時偏離理想條件 情況下的后果4、同步發(fā)電機準同期并列的條件2022/10/142North China Electric Power University基本內容1、并列操作、同期、同期點的基本概念2、同步發(fā)電機并基本概念并列操作、同期將發(fā)電機投入系統(tǒng)稱為并列操作，又稱為同期。并列操作是組成電力系統(tǒng)的第一項操作同期點每一個有可能進行并列操作的斷路器稱作同期點。G系統(tǒng)QF2022/10/143Nort

2、h China Electric Power University基本概念并列操作、同期并列操作是組成電力系統(tǒng)的第一項操作基本概念系統(tǒng)QF1QF2QF3QF4系統(tǒng)QF5結論：不同的運行方式具有不同的同期點方式1：G1通過QF1并列G1G2方式2：G1通過QF4并列方式3：G1通過QF3并列2022/10/144North China Electric Power University基本概念系統(tǒng)QF1QF2QF3QF4系統(tǒng)QF5結論：不同同步發(fā)電機并列操作的原則并列操作的基本原則1、同期斷路器合閘時，沖擊電流應盡可能小，其瞬時最大值一般不超過1-2倍的額定電流。2、發(fā)電機并入電網(wǎng)后，應能迅速進

3、入同步運行狀態(tài)，其暫態(tài)過程要短，以減少對電力系統(tǒng)的擾動。產生巨大的沖擊電流，甚至大于機端短路電流引起系統(tǒng)電壓嚴重下降使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩以至使系統(tǒng)瓦解并列操作不當?shù)暮蠊?022/10/145North China Electric Power University同步發(fā)電機并列操作的原則并列操作的基本原則1、同期斷路器同步發(fā)電機并列操作的原則并列操作不當，后果很嚴重！2022/10/146North China Electric Power University同步發(fā)電機并列操作的原則并列操作不當，后果很嚴重！2022/同步發(fā)電機的并列方法(一)自同期并列發(fā)電機升速到接近同步轉速把發(fā)電機投入系統(tǒng)

4、將勵磁電流加到轉子回路同步運行異步發(fā)電機2022/10/147North China Electric Power University同步發(fā)電機的并列方法(一)自同期并列發(fā)電機升速到接近同步轉同步發(fā)電機的并列方法并列迅速，操作簡單，能夠快速向系統(tǒng)注入有功功率從系統(tǒng)吸收大量無功功率，系統(tǒng)電壓下降，沖擊電流較大事故處理，緊急投入備用機組時優(yōu)點缺點適用情況2022/10/148North China Electric Power University同步發(fā)電機的并列方法并列迅速，操作簡單，能夠快速向系統(tǒng)注入同步發(fā)電機的并列方法(二)準同期并列發(fā)電機升速到接近同步轉速將勵磁電流加到轉子回路把發(fā)電機投

5、入系統(tǒng)同步運行空載電動勢2022/10/149North China Electric Power University同步發(fā)電機的并列方法(二)準同期并列發(fā)電機升速到接近同步轉同步發(fā)電機的并列方法沖擊電流小，對系統(tǒng)的擾動小，可以向系統(tǒng)發(fā)出無功功率時間較長正常情況下投入發(fā)電機時優(yōu)點缺點適用情況2022/10/1410North China Electric Power University同步發(fā)電機的并列方法沖擊電流小，對系統(tǒng)的擾動小，可以向系統(tǒng)同步發(fā)電機準同期并列的條件發(fā)電機電壓、電網(wǎng)電壓的有效值發(fā)電機次暫態(tài)電抗、系統(tǒng)等值電抗最理想的情況就是 ，此時 ，QF合閘沖擊電流為零。2022/10/

6、1411North China Electric Power University同步發(fā)電機準同期并列的條件發(fā)電機電壓、電網(wǎng)電壓的有效值發(fā)電機同步發(fā)電機準同期并列的條件準同期并列的理想條件：或3、頻率相等1、電壓幅值相等2、相角差為零實際上不可能也沒有必要滿足理想條件2022/10/1412North China Electric Power University同步發(fā)電機準同期并列的條件準同期并列的理想條件：或3、頻率偏移理想條件下的后果-相角差并列時的電氣狀態(tài)：沖擊電流最大瞬時值：發(fā)電機電壓的有效值沖擊電流主要為有功電流分量。發(fā)電機次暫態(tài)電抗、系統(tǒng)等值電抗2022/10/1413North

7、 China Electric Power University偏移理想條件下的后果-相角差并列時的電氣狀態(tài)：沖擊電流偏移理想條件下的后果-相角差30 時并列操作的電流波形2022/10/1414North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-相角差30 時并列操作的電流波偏移理想條件下的后果-相角差45 時并列操作的電流波形2022/10/1415North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-相角差45 時并列操作的電流波偏移理想條件下的后果-相角差在相角差不為0的情況下合閘后，將會產生有功性質

8、的沖擊電流。我國一般限制角差在10 以內，大型機組在2 以內。結論相角差越大，沖擊電流越大。2022/10/1416North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-相角差在相角差不為0的情況下合閘例題分析例：某發(fā)電機的次暫態(tài)電抗為0.125，系統(tǒng)等值電抗0.25，最大允許沖擊電流為求：最大合閘相角2022/10/1417North China Electric Power University例題分析例：某發(fā)電機的次暫態(tài)電抗為0.125，系統(tǒng)等值電抗偏移理想條件下的后果-電壓差并列時的電氣狀態(tài)：沖擊電流最大瞬時值：沖擊電流主要為無功電流分量。發(fā)電

9、機電壓、電網(wǎng)電壓的有效值發(fā)電機直軸次暫態(tài)電抗2022/10/1418North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-電壓差并列時的電氣狀態(tài)：沖擊電流偏移理想條件下的后果-電壓差在電壓差不為0的情況下合閘后，將會產生無功性質的沖擊電流。我國一般限制電壓差在5%-10%以內，大型機組在0.1%以內。結論電壓差越大，沖擊電流越大。2022/10/1419North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-電壓差在電壓差不為0的情況下合閘偏移理想條件下的后果-滑差并列時的電氣狀態(tài)：斷路器QF兩側的電壓差為脈動電

10、壓：脈動電壓的幅值2022/10/1420North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-滑差并列時的電氣狀態(tài)：斷路器QF偏移理想條件下的后果-滑差 是幅值為 ,頻率接近工頻的交流電壓波形。脈動電壓周期 、滑差頻率 、滑差角頻率 都可以用于表示待并發(fā)電機的頻率與電網(wǎng)之間或兩并列電網(wǎng)頻率之間的相差程度。2022/10/1421North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-滑差 是幅值為 偏移理想條件下的后果-滑差此時的合閘相角差是時間的函數(shù)，與發(fā)出合閘時間有關。若發(fā)出合閘信號的時刻不恰當，就會產生較

11、大的沖擊電流，若發(fā)出合閘信號的時刻恰當，就會在QF兩側電壓相量重合時合閘，沖擊電流為零。若并列時頻率差較大，即使合閘相角差很小，滿足要求，也需要發(fā)電機經(jīng)歷一段時間的加速或者減速過程，才能實現(xiàn)同步。加速或減速力矩會對機組造成沖擊，嚴重時甚至會導致失步。2022/10/1422North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-滑差此時的合閘相角差是時間的函數(shù)偏移理想條件下的后果-滑差發(fā)電機發(fā)出功率發(fā)電機吸收功率2022/10/1423North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-滑差發(fā)電機發(fā)出功率發(fā)電機

12、吸收功率偏移理想條件下的后果-滑差滑差偏移理想條件時并網(wǎng)后，需經(jīng)過加速或減速的振蕩過程，力矩將會對機組造成沖擊有可能出現(xiàn)在功角達到180時，滑差頻率還沒有降到零，機組會運行到功角大于180 的區(qū)域，失去穩(wěn)定性我國一般限制滑差周期在1016s之間2022/10/1424North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-滑差滑差偏移理想條件時并網(wǎng)后同步發(fā)電機準同期并列的條件結論壓差、角差、滑差三者中，壓差與其他兩個無關，但是角差和滑差相關壓差、角差、滑差不為零的影響沖擊電流并列后振蕩壓差0有，無功性質沒有角差0有，有功性質有，不會導致失穩(wěn)滑差0沒有有，

13、會導致失穩(wěn)2022/10/1425North China Electric Power University同步發(fā)電機準同期并列的條件結論壓差、角差、滑差三者中，同步發(fā)電機準同期并列的條件例1：某汽輪發(fā)電機的并列沖擊電流不能大于機端三相短路電流的十分之一，在發(fā)電機電壓幅值、頻率與系統(tǒng)電壓相等的前提下，試求最大允許并列誤差角度。2022/10/1426North China Electric Power University同步發(fā)電機準同期并列的條件例1：某汽輪發(fā)電機的并列沖擊電流同步發(fā)電機準同期并列的條件例2：某發(fā)電機的次暫態(tài)電抗為0.125，系統(tǒng)等值電抗0.25，斷路器合閘時間0.5s，最大

14、誤差時間為20，并列裝置最大誤差時間0.05s，最大允許沖擊電流求：最大合閘相角，允許滑差角頻率，滑差周期2022/10/1427North China Electric Power University同步發(fā)電機準同期并列的條件例2：某發(fā)電機的次暫態(tài)電抗為0.偏移理想條件下的后果-滑差注意滿足沖擊電流要求的允許滑差滿足穩(wěn)定要求的允許滑差取最小值2022/10/1428North China Electric Power University偏移理想條件下的后果-滑差注意滿足沖擊電流要求的允許準同期并列原理電壓幅值差控制滑差控制角差控制恒定越前時間恒定越前相角2022/10/1429North

15、 China Electric Power University準同期并列原理電壓幅值差控制滑差控制角差控制恒定越前時準同期并列原理恒定越前時間恒定越前相角2022/10/1430North China Electric Power University準同期并列原理恒定越前時間恒定越前相角2022/10/1準同期并列原理微分預報法優(yōu)點：簡單缺點：誤差較大2022/10/1431North China Electric Power University準同期并列原理微分預報法優(yōu)點：簡單2022/10/1131準同期并列原理例3：假設斷路器完成合閘動作需要的時間是0.1s，0s時發(fā)電機和系統(tǒng)電壓

16、相位差為7.2，0.04s時相位差為6.2，發(fā)電機頻率大于系統(tǒng)頻率且滑差為勻速，則合閘時刻為 _ s.0.040.1880.2880.1382022/10/1432North China Electric Power University準同期并列原理例3：假設斷路器完成合閘動作需要的時間是0.微機型自動準同期裝置自動準同期裝置功能功能一：自動檢查待并發(fā)電機與母線之間的壓差及頻差是否符合并列條件，在滿足這兩個條件時，能夠提前發(fā)出合閘信號，使斷路器主觸頭在角差為零時閉合功能二：當壓差不滿足條件時，進行均壓操作(利用勵磁調節(jié)器)；當頻差不滿足條件時，進行均頻操作(利用調速器)2022/10/143

17、3North China Electric Power University微機型自動準同期裝置自動準同期裝置功能功能一：自動檢查待并微機型自動準同期裝置自動準同期裝置邏輯結構或非門與門&壓差不允許越前時間合閘信號頻差不允許2022/10/1434North China Electric Power University微機型自動準同期裝置自動準同期裝置邏輯結構或非門與門壓差不允微機型自動準同期裝置同期斷路器G頻差控制單元壓差控制單元合閘控制單元加速減速升壓降壓合閘PTPT自動準同期裝置組成2022/10/1435North China Electric Power University微機型

18、自動準同期裝置同期斷路器G頻差壓差合閘加速減速升壓降壓微機型自動準同期裝置電壓差檢測2022/10/1436North China Electric Power University微機型自動準同期裝置電壓差檢測2022/10/1136No微機型自動準同期裝置 頻率差檢測 方法1：直接測量降壓濾波CPUu總線整形二分頻定時/計數(shù) 方法2：通過角差間接測量2022/10/1437North China Electric Power University微機型自動準同期裝置 頻率差檢測 方法1：直接測量降壓濾微機型自動準同期裝置 相角差檢測電壓變換異或門UgUs電壓變換整形方波整形方波CPU總線2

19、022/10/1438North China Electric Power University微機型自動準同期裝置 相角差檢測電壓變換異或門UgUs電壓微機型自動準同期裝置 相角差檢測2022/10/1439North China Electric Power University微機型自動準同期裝置 相角差檢測2022/10/1139N微機型自動準同期裝置 相角差檢測0abcUgUsUgUsUsUg2022/10/1440North China Electric Power University微機型自動準同期裝置 相角差檢測0abcUgUsUgUsU微機型自動準同期裝置 模擬式裝置：線形整步電壓2022/10/1441North China Electric Power University微機型自動準同期裝置 模擬式裝置：線形整步電壓2022/1微機型自動準同期裝置 一、滑差加速度兩個特殊情況如果滑差