第一章發(fā)電機(jī)自動并列

第一節(jié)概述

第二節(jié)準(zhǔn)同期并列基本原理

第三節(jié)恒定越前時間并列裝置第一章發(fā)電機(jī)的自動并列第一節(jié)概述GUU

SU

XOGXe相量圖~U

XQFUGG電路示意圖X

XUGU

XQFU

S等值電路圖GX一、并列操作：一臺發(fā)電機(jī)組在未投入系統(tǒng)運(yùn)行之前，它的電壓U

G

與并列母線電壓U

x

的狀態(tài)量往往不等，須對待并發(fā)電機(jī)組進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，使之符合并列條件,并將斷路器QF合閘作并網(wǎng)運(yùn)行的一系列操作。斷路器合閘時，沖擊電流應(yīng)盡可能小、其瞬時最大值一般不超過l~2

倍的額定電流。發(fā)電機(jī)組并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)．其暫態(tài)過程要短，以減小對電力系統(tǒng)的擾動。1.同步發(fā)電機(jī)組并列時應(yīng)遵循的原則：GGUU

XQF自同期無If→UN→合閘→加If→暫態(tài)→同步準(zhǔn)同期If→合閘→暫態(tài)→同步2.并列方法待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的幅值相等，即斷路器主觸頭閉合瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間的瞬時相角差為零。二、準(zhǔn)同期并列（1）理想條件準(zhǔn)同步并列的理想條件為兩側(cè)電源電壓的三個狀態(tài)量全部相等，即：(1)fG

fx

待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等，即滑差

(頻差)為零；(2)UG

Ux壓差為零；(3)

e

0（2）實(shí)際條件：待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓幅值接近相等，電壓差不應(yīng)超過額定電壓的5%~10%。在斷路器合閘瞬間，待并發(fā)電機(jī)電壓與系

統(tǒng)電壓的相位差應(yīng)接近零，誤差不應(yīng)大于5°。待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓的頻率應(yīng)接近相等，頻率差不應(yīng)超過額定頻率的0.2%~0.5%。2發(fā)電機(jī)并列時偏離理想條件所引起的后果1）電壓幅值差f

fUG

UXG

Xe

0i"hm

1.8

2I"hUG

UXX

"d

X

XI"h

沖擊電流的有效值:沖擊電流最大瞬時值:U

GU

xhIXXUGU

XQFUS等值電路圖GX2）合閘相角差UG

UXfG

f

Xe

0XqXh2I"h22E"q2UGqi"hm

1.82

X

"

XX

"

XI"

sin

esin

e

eGUU

xU

ShIXXUGU

XQFSU等值電路圖XG3）頻率不相等S

SSsGmGmGGf

2222T

1

2t

2

G

Xu

US

cost

2U

sin

St

2U

sin

e2

XUs

2UGm

sin

G

Xt

cos

t

Xus

2UGm

sin滑差角頻率滑差頻率

脈動周期脈動電壓:假定:脈動電壓的幅值:UsusTsus

UGm

sinGt

1

UXm

sinXt

2

1

2

0tU

XU

sUGX

t

2Gt

1eUG

U

X

,

fG

f

X發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動機(jī)狀態(tài)0abc3

并列的同步過程Psa—b,

G>X

,減速b點(diǎn),G=Xb—a—o,

G<X

,減速o—c,

G<X

,加速c點(diǎn),G=X三、自同期并列一）自同期并列操作是將一臺未加勵磁電流的發(fā)電機(jī)組升速到接近于電網(wǎng)頻率，滑差角頻率不超過允許值，且機(jī)組的加速度小于某一給定值的條件下，首先合上并列斷路器QF，接著立刻合上勵磁開關(guān)KE，給轉(zhuǎn)子加上勵磁電流，在發(fā)電機(jī)電動勢逐漸增長的過程中，由電力系統(tǒng)將并列的發(fā)電機(jī)組拉入同步運(yùn)行。KEUEQFGXxUGSystemUX引起沖擊電流；發(fā)電機(jī)母線電壓瞬時下降對其它用電設(shè)備的正常工作將產(chǎn)生影響。三）缺點(diǎn)：UXX

"d

X

XI"h

dXdGUXX

U

X

"

X控制操作非常簡單，在電力系統(tǒng)發(fā)生事故、二）優(yōu)點(diǎn)：頻率波動較大的情況下，應(yīng)用自同期并列可以迅速把備用機(jī)組投入電網(wǎng)運(yùn)行。第二節(jié)準(zhǔn)同期并列的基本原理22t)X

Gt)

cos(G

X

X

2U

sin(GuS

uG

u—、脈動電壓uG

UG

sin(Gt

G

)uX

UX

sin(X

t

X

)令

G

1.1NX

1.0NS

G

X

0.1Nua

cos(1.05N

t)ub

2U

X

sin(0.05N

t)2XmSsin

StU

2U（1）當(dāng)UG

UX

時Ts1Ts2tUsSG

XXGcos

t2

2

U

2U

UUS

U（2）當(dāng)UG

UX

時XGSUUS

UG

UX

U

UTs1Ts2UG

UXUG

UXtSt

0St

Us脈動電壓中包括信息如下：–

電壓幅值差最佳為

的值最小，二電壓重合時判別。某一給定的值。U

mGU

mXS–

頻率差，顯示出相角差隨時間變化的規(guī)律。要求

S

小于某一允許的值，相當(dāng)于要求脈動電壓周期

T

大于恒定越前相角準(zhǔn)同期恒定越前時間準(zhǔn)同期最佳是在U

G

與U

X

重合時合閘，即相角差為零時（相量重合）幅值差最小，考慮動作時間，要提前。根據(jù)相角差的變化規(guī)律，可求得合閘指令最佳發(fā)出時機(jī)?？刹捎脙煞N方式-恒定越前相角準(zhǔn)同期提前量信號取某一恒定相角

YJ

。斷路器的合閘時間為

tQF

。同期裝置動作時間為tC

。t

tQF

tCYJ

常數(shù)

sy

0t最佳滑差角頻率ssy

0s

sy

0s

sy

0過零后合閘過零時合閘過零前合閘0tts1s

2

sy

0ttUSU

As1

s

2

s3s3–恒定越前時間準(zhǔn)同期

tC

常數(shù)0USt提前量信號取恒定時間t

tQFs1

s

2

sy

0s1

s

2

s3s3t

t

tey

S

tt

tQF

tC所以，還是要限制S理論上可以完全無沖擊，但是動作時間存在誤差，設(shè)ey

為允許合閘相角。(1)檢測電壓間的滑差角頻率,且調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,使發(fā)電機(jī)的頻率接近于系統(tǒng)頻率。(2)檢測電壓值差,且調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓,使兩電壓的差值小于規(guī)定允許值。(3)檢查并列條件,條件滿足時發(fā)出合閘信號。二、自動準(zhǔn)同期裝置1

三個控制單元電源G升速減速并列斷路器升壓

降壓 合閘頻率差控制單元電壓差控制單元合閘信號控制單元與門提前量信號形成頻率差允許電壓差允許合閘信號三、恒定越前時間并列裝置的整定計算1)

越前時間tYJ2)

允許電壓差3)

允許滑差角頻率tYJ

tc

tQF自動裝置合閘信號輸出回路的動作時間并列斷路器的合閘時間qXeyQFcsy2

1.8

2E"i"hm

X

"q

Xt

t

2

arcsiney

自動并列裝置的動作誤差時間斷路器的動作誤差時間一般定為(0.05一0.10)UN例

1-1

某發(fā)電機(jī)采用自動準(zhǔn)同期并列方式與系統(tǒng)進(jìn)行并列，系統(tǒng)的參數(shù)已歸算到以發(fā)電機(jī)額定容量的標(biāo)么值。一次系統(tǒng)的參數(shù)為：發(fā)電機(jī)交軸次暫態(tài)電抗dX

"為0.125；系統(tǒng)等值機(jī)組的交軸次暫態(tài)電抗與線路電抗為0.25；斷路器合閘時間tDL

＝0.5s，它的最大可能誤差時間為±20％；自動并列裝置最大誤差時間hmax

Ge為±0.05s；待并發(fā)電機(jī)允許的沖擊電流值為i''

2

I

。試計算允許合閘誤差角

ey

、允許滑差角速度

sy

，與相應(yīng)的脈動電壓周期。解 （1）允許合閘誤差角

ey

2

arcsin

2

1

0.125

0.25ey2

1.8

2

1.05＝

2

arcsin

0.0992

0.199（rad）即為11.4

。（2）允許滑差角速度sy斷路器合閘動作誤差時間

tDL

0.5

0.2

0.1

（s）自動并列裝置的誤差時間

tc

0.05

（s）0.15所以

0.199

1.33sy（rad/s）如果滑差角速度采用標(biāo)么值表示，則

0.42

1021.332

f

2

50e

sy

sy*（3）脈動電壓周期T

s1.33sysT

2

2

4.7

（s）第三節(jié)恒定越前時間并列裝置脈動電壓含有并列操作的全部信息，但是其幅值與發(fā)電機(jī)電壓有關(guān)，使得其越前時間的檢測和頻率檢測受到電壓因素影響，造成越前時間信號不準(zhǔn)確。uGuAtuxuBtuAuBtuYtt-02usL整形電路相敏電路濾波電路和射極跟隨器輸出一、線性整步電壓usL（整步電壓）最大值對應(yīng)δ=0°或360°，最小值對應(yīng)δ=180°。所以線性整步電壓包含了相角差信息量。usL波形和頂值電壓與uG、uX

的幅值無關(guān)，不包含電壓差信息量。usL的斜率與fs成正比，包含了頻差信息量。esLmsLesLmsLUU

u

u

e

00e

t-

0

2

usLSLUR1C2R電平檢測器恒定越前時間信號1、恒定越前時間（1）電路構(gòu)成二、利用線性整步電壓作測量信號的并列檢測方法c2URSLUR1R2CSLU1R2RCSLUR1

R2CUR22URab（2）分析計算①UR2的計算R2

UR2U

'sslmslR

2 (

t)R1

R2

U

R1

R2slC2R1R21

2R1R2R1R2C

12U

''R

21UslmsR1

R2

C

C

duslm

dt

R

RR1R2U

C

duC

R

R

I

R

I''R

2'R

2R

2dt

R1

R2

UU

Uc2URSLUR1R2CSL1R2U

C

RSLUR1

R2CUR22URab②tYJ的計算slms

YJslmUUR2R1R2R2R1

R2R1

R2R1

R2

Uslms

C(

t

)

tYJ

R1C(負(fù)號表示提前)

s

R1C

1

1

stYJs1s2s3tU’R2U’’R2tU’R2+U’’R21

2utYJR

R

R2U

sLmttt

YJ2

滑差檢測利用比較恒定越前時間電平檢測器和恒定越前相角電平檢測器的動作次序?qū)崿F(xiàn)滑差檢測。電平檢測器三角波整步電壓輸出usLKtAK恒定越前相角的檢測-0電平檢測器翻轉(zhuǎn)電平(t)u

K

st

AYJ

stYJ令允許最大滑差角頻率為sy，并使K

=sy

tYJK恒定，tA

與s成反比。tYJ恒定，YJ與s成正比。sA

YJts

sy

tA

tYJ

，相角后，時間先s

sy

tA

tYJ

，同時s

sy

tA

tYJ

，相角先，時間后

sy

t

e

stAsytYJ比較越前時間信號與恒定越前相角信號間的相位關(guān)系，即它們間先、后順序關(guān)系，就可作出頻率差是否符合并列條件的判斷。tAtAtAttYJtYJtYJUR2tutYJts1s2s3KKKusLKtUS越前時間越前相角3

電壓差檢測UD

UAB

U

zdUAB

U

zdUAB

U

zdD點(diǎn)電位為正,發(fā)閉鎖信號，否則調(diào)節(jié)勵磁。D點(diǎn)電位為負(fù),發(fā)合閘信號電平檢測uGDUABUzdUG由于線性整步電壓中不載有并列點(diǎn)兩側(cè)電壓幅值的信息，所以它就無法作為電壓差的檢測。AuxUxB+4

并列裝置合閘信號控制邏輯RSRSΔωS00保持01110011禁止tYJ

UY2

S

U

UY1

U

t