船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行

同步發(fā)電機并車運行123并車的條件及分析同步發(fā)電機的手動并車同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理課程導入Courseintroduction

本章重點討論同步發(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課程導入Courseintroduction

并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

并聯(lián)運行的條件待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)（或運行機）電壓的相序一致待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)電壓的有效值相同（U2=U1）12待并發(fā)電機的電壓頻率與電網(wǎng)電壓的頻率相同（f2=f1）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（δ2=δ1）34兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行實際接線圖單相等效電路圖對三種條件逐一分析并車瞬間發(fā)動機等值電抗并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行頻率和初相位相同，電壓有效值不相同

U=U2

–U1假設(shè)電網(wǎng)電壓低于待并發(fā)電機電壓，即U1＜U2在這種情況下投入G2時，主開關(guān)DW2兩端存在電壓差

U并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行頻率和初相位相同，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)兩機并聯(lián)運行于同一電壓并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行頻率和初相位相同，電壓有效值不相同IPH→平衡電流兩臺發(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)動機起均壓作用并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

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)電機并聯(lián)運行頻率和初相位相同，電壓有效值不相同發(fā)電機并車瞬間呈現(xiàn)出的等值電抗很小在電壓差較大情況下進行并車，合閘瞬間會產(chǎn)生很大的沖擊電流并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行頻率和電壓相同，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δ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)流并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行頻率和電壓相同，相位不相同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，加速并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行頻率和電壓相同，相位不相同自整步力矩拉入同步去磁效應(yīng)一致，電壓仍相等

U=U1

–U2

U=2U

sinδ2并車時要求相位差一般應(yīng)在

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之內(nèi)并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行并車時電壓和相位相同，頻率不相同合閘瞬間兩臺發(fā)電機電壓和相位相同t=0時經(jīng)過

t時間后只是頻率不同，如果f2>f1，則將超前δ角并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行并車時電壓和相位相同，頻率不相同t=0時合閘，將不會產(chǎn)生環(huán)流t=0時經(jīng)過

t時間后t>0時合閘，將出現(xiàn)相位差，產(chǎn)生環(huán)流并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行并車時電壓和相位相同，頻率不相同t=0時經(jīng)過

t時間后若頻差不大，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)均不利并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

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)兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行并車時電壓和相位相同，頻率不相同t=0時經(jīng)過

t時間后δ=ω2t–ω1t=(ω2–ω1)t=2π

(f2–f1)t并車的條件及分析Conditionsandanalysisofparalleloperation

同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

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準同步并車由手工完成這個過程手動準同步并車操作由自動裝置來完成自動并車操作整步表法燈光法同步指示燈法連接方法分為明暗法旋轉(zhuǎn)法同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步指示燈法燈光旋轉(zhuǎn)法接線圖f2＞f1f2＞f1燈泡輪流熄滅的順序L1

L2

L3

L1燈泡輪流熄滅的順序L1

L3

L2

L1同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步指示燈法燈光旋轉(zhuǎn)法接線圖合閘時刻使燈光向“快”（順時針）的方向旋轉(zhuǎn)當調(diào)節(jié)到3～5秒旋轉(zhuǎn)一周后當指示燈L1最暗而L2、L3同樣亮時同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步指示燈法燈光旋轉(zhuǎn)法同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步指示燈法燈光旋轉(zhuǎn)法L1L2L3uL1uL2uL3uL同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步指示燈法燈光明暗法（燈光熄滅法）(a)接線圖(b)電壓向量圖頻差的大小燈泡明暗的快慢指示燈明暗一次所需的時間TS＝1/

f頻差周期同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步指示燈法燈光明暗法（燈光熄滅法）(a)接線圖(b)電壓向量圖合閘時刻當燈泡3～5秒明暗一次時約在接近燈暗區(qū)間的中心時同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步表法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，又稱整步表指針旋轉(zhuǎn)一圈所需要的時間→TS＝1/

f同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步表法合閘時刻同步表向“快”的方向3～5秒旋轉(zhuǎn)一周在指針接近表盤的中點（同相位點）時合閘同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步表法并車操作過程不宜太長并車成功后應(yīng)及時切除按短時工作制設(shè)計持續(xù)工作時間不大于15min間隔時間：30min同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步表法船舶電站3臺發(fā)電機同步表接線圖同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步表法電抗器粗同步并車原理電流通常被限制在額定電流的1.2～1.4倍并車的條件電壓差

U<10％Un頻差

f<（1～1.5）Hz相位差δ<180

（一般應(yīng)<90

）時合閘同步發(fā)電機的手動并車Manualparalleloperation

同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理大部分船舶電站都裝有PMS船舶電站功率管理系統(tǒng)（PMS）（PowerManagementSystem）PMS的一個單元或一部分一個獨立裝置自動并車自動準同步并車原理自動并車裝置的功能檢測待并發(fā)電機電壓與電網(wǎng)電壓之間的頻差和頻差符號根據(jù)頻差的大小和符號，向待并發(fā)電機發(fā)出相應(yīng)的自動整步的加速或減速信號1同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理自動并車裝置的功能檢測頻差、相位差和電壓差當滿足允許合閘條件時，適時地發(fā)出合閘指令2同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理自動并車裝置分為頻率預調(diào)合閘控制同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理頻差脈動電壓與相位檢測原理同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples波形反映濾波后→正選脈動電壓自動準同步并車原理頻差脈動電壓與相位檢測原理頻差大頻差小頻差更小頻差大小相位關(guān)系電壓為零的點即為同相點同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理頻差脈動電壓與相位檢測原理船舶電網(wǎng)電壓波動較大→客觀存在現(xiàn)象判斷δ0=0就會出現(xiàn)錯誤電壓U1≠U2US

≠0US=0由波形圖可見，當δ0=0時，輸出電壓=0脈動電壓存在的問題1同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理頻差脈動電壓與相位檢測原理無法從中獲得頻差方向無法判斷待并機頻率高于還是低于電網(wǎng)頻率由波形圖可見，當δ0=0時，輸出電壓=0脈動電壓存在的問題2脈動電壓與相位差δ的關(guān)系是正弦關(guān)系，而不是線性關(guān)系3同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理頻差脈動電壓與相位檢測原理US與δ的關(guān)系成線性關(guān)系不受電壓差和波形失真的影響三角波頻差脈動電壓克服正弦脈動電壓的缺陷同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理頻率預調(diào)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手動并車時同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動并車裝置需要有一個頻差符號自動檢測和調(diào)速控制電路來取代上述手動操作，稱為頻率預調(diào)自動準同步并車原理頻率預調(diào)同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理頻率預調(diào)頻率高頻率低檢測頻差方向移相法取電網(wǎng)電壓，其中事先移相成為待并機電壓與和的脈動電壓分別和當待并機頻率高于電網(wǎng)頻率（即

f>0）到達最大值時間較提前同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理頻率預調(diào)頻率高頻率低檢測頻差方向移相法當待并機頻率低于電網(wǎng)頻率（即

f<0）到達最大值時間較提前利用兩個鑒幅器即可檢測出頻差方向同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理頻率預調(diào)頻率高頻率低檢測頻差方向移相法&鑒幅器&鑒幅器加速減速同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples自動準同步并車原理合閘控制電路把電壓差允許鑒別的條件√頻差允許鑒別條件與恒定提前時間（主開關(guān)合閘時間）捕獲脈沖通過一個合閘與門√送出合閘控制信號√使主開關(guān)合閘操作√同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples船舶電站自動整步器采用模塊式船舶電站自動整步器的實例同步發(fā)電機自動并車裝置的基本原理Basicprinciples規(guī)定船舶應(yīng)急發(fā)電