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1、1,第4章 同步发电机自动并列原理,本章主要内容： 同步发电机并列操作的一些基本概念； 并列操作的理想条件； 典型自动准同期装置的组成及并列原理。,2,4.1 概 述,4.1.1 并列操作的意义,并列操作:将同步发电机投入电力系统并列运行 的操作。,在电力系统运行中，同步发电机的并列操作 是一项基本操作。,3,4,4.1.2 对并列操作的基本要求,并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规定的允许值（其最大瞬时值一般不超过额定电流的12倍）。,并列后，发电机应能迅速进入同步运行状态, 暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。,5,4.1.3 并列操作方式,发电机的并列操作方式通常分为准同期和自 同期两
2、种。,自同期：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列操作。,准同期: 发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。,6,两种并列操作方法的比较：,准同期并列：并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；不足是并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间长且操作复杂。,自同期并列：并列过程中不存在调整发电机电压、频率的问题，并列时间短且操作简单；不足是并列发电机未经励磁，并列时会从系统吸收无功而使系统电压
3、降低，同时产生很大的冲击电流，对电力系统扰动大。,7,系统在正常运行情况下，一般采用准同期方法将发电机投入运行。 在系统发生故障时，可采用自同期并列方法，以迅速将发电机投入系统运行。 不管是准同期并列还是自同期并列，可以通过手动操作，也可以通过自动操作。,本章主要介绍自动 准同期并列方法,自动准同期并列 手动准同期并列,自动自同期并列 手动自同期并列,8,4.2 自动准同期装置的组成,4.2.1 准同期并列的理想条件,9,准同期并列的理想条件为两侧电源电压的 三个状态量全部相等，即： （1） 待并发电机频率与系统频率相等， 即滑差(频差)为零； （2） 待并发电机电压与系统电压的幅值 相等，即
4、压差为零； （3） 断路器主触头闭合瞬间，待并发电 机电压与系统电压间的瞬时相角差为零。 这时，断路器QF主触头间的 值等于零， 不但冲击电流等于零，而且并列后发电机与系统 立即进入同步运行，不会发生任何扰动现象。,10,4.2.2 并列误差对并列的影响,电压幅值差：同步并列时，只有发电机电压幅 值与系统母线电压幅值不相等时的情况,即 。,此电压差产生的是无功冲击电流，冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，所以须特别注意对它所造成的危害，因此冲击电流必须加以限制。,a),此时产生的冲击电流最大值为:,11,合闸相角差：在并列断路器闭合前的一瞬间， 发电机电压与系
5、统电压间存在相角差时的情况， 即 。,此时的冲击电流是有功冲击电流，说明合闸后发电机和电网立刻交换有功功率，使机组联轴受到突然冲击，这对电网和机组都是不利的。,b),此时产生的冲击电流最大值为:,12,滑差：待并发电机的电压频率 与系统电压频率 不相等时的情况，即 。,滑差周期 ：,为两电压间的相对电角速度称为滑差角速度(简称滑差)。,13,另外，频率差 、滑差 和滑差周期 都可以用来表示待并发电机与系统之间频率差的大小。,在有滑差的情况下，将机组投入电网，需经过一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。加速或减速力矩会对机组造成冲击。滑差越大，并列时的冲击就越大。,14,图4.
6、7 自动准同期装置组成,4.2.3典型自动准同期装置的组成及并列原理,1、自动准同期装置的组成,15,频差控制单元。它的任务是检测 与 间的滑差角速度且调节发电机转速，使它们之间的频率差小于规定值。 电压差控制单元。它的功能是检测 与 间的电压差，且调节发电机电压，使它们之间电压差值小于规定值。 合闸信号控制单元。检查并列条件，当待并 机组的频率和电压都满足并列条件时，控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器QF的主触头接通时，相角差接近于零或控制在允许范围以内。,16,2. 准同期并列装置原理,装置的控制原则是：当频率和电压都满足并列条件时，在 与 重合之前发出合闸信号，使并列断路
7、器QF的主触头接通时，相角差 等于零。 考虑断路器有一个固有动作时间，必须在两电压相量重合之前发出合闸信号，即取一提前量信号。 提前量信号可以是某一恒定相角也可以是某一恒定时间。,17,一般并列回路都有固定的时间，因此恒定越前时间并列装置得到广泛应用。,主要介绍利用线性整步电压 获取恒定越前时间的准同期并列,若并列操作时，提前量信号为一恒定时间，则称为恒定越前时间自动准同期并列。 若并列操作时，提前量信号为一恒定相角，则称为恒定越前相角自动准同期并列。,18,1）线性整步电压的产生,图4.8 整步电压工作原理电路图,自动并列装置检测并列条件的电压，称为整步电压。,整个电路由电压变换、整形电路、
8、相敏电路、低通滤波电路和射极跟随器组成。,19,整形电路图,20,相敏电路图,21,22,23,图4.10 越前时间的比例微分原理电路及波形图,设电平检测器的翻转电平：,则电平检测器动作的临界条件用下式来表示：,24,得出：,翻转时间值是仅与 及 的数值有关的常量，右端的负号与所取的时间标尺相反，即为“越前时间”，故为恒定越前时间。,25,（2）滑差检测,在 的范围内，线性整步电压越小则对应的角差越大，线性整步电压为顶值时， 为零，它们之间是单值关系。所以，当线性整步电压为一定值时，即等于确定了相应的 值，而在 为零之前的角差，称为越前相角，用 表示。,26,滑差检测原理：首先选定一个越前相角 ，使得,27,的获得,28,具体实现电路：,29,30,(3) 压差检测,31,(4)合闸控制单元原理,逻辑回路图,
同步发电机自动并列原理
