发电机同期并网及其注意事项

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1、发电机同期并网及其注意事项发电机同期并网及其注意事项主讲人：马良主讲人：马良电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理主要内容主要内容同期的相关概念同期的相关概念1.2.3.发电机同期并列的方法及其注意事项发电机同期并列的方法及其注意事项4.发电机建压的相关注意事项发电机建压的相关注意事项发电机同期并列的条件和步骤发电机同期并列的条件和步骤电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v同期点的概念：v 当某一开关断开后，其开关上下口电源为不同的两个系统（两个电源），这一开关就被看为同期点。v 例如我厂：3351 3362 3371 3382开关 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理同期的概念同期

2、的概念 当待并列运行的电源是交流电源时，由当待并列运行的电源是交流电源时，由于交流电源存在三要素：于交流电源存在三要素：电压、频率、电压、频率、相位相位。所以待并列的电源，电压、频率、相。所以待并列的电源，电压、频率、相位要一致，称为同期操作。如果不进行同期操位要一致，称为同期操作。如果不进行同期操作，合闸的瞬间会造成强大的冲击电流，从而作，合闸的瞬间会造成强大的冲击电流，从而严重损害设备或影响系统的安全运行。严重损害设备或影响系统的安全运行。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理发电机并列运行的优点发电机并列运行的优点电电网网容容量量大大负负载载影影响响小小稳稳定定系系数数高高安安全全性性

3、能能强强可可轮轮流流检检修修电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理 电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理发电机并网的实际条件发电机并网的实际条件电压差不应超过电压差不应超过5%10%，我厂为我厂为5%相位差不应大于相位差不应大于10，我厂为，我厂为10频率差不应超过频率差不应超过0.2%0.5%，我厂，我厂为为0.15HZ电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理怎么实现并网的条件怎么实现并网的条件安装正确可保证相序一致安装正确可保证相序一致调节励磁电流可使电压相等调节励磁电流可使电压相等调节发电机转速可使频率相同调节发电机转速可使频率相同调节发电机瞬时速度可使相位一致调节发电机瞬时速度可

4、使相位一致电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理同步发电机的并网同步发电机的并网 v 同期并网的条件同期并网的条件 发电机的相序与电网一致，必发电机的相序与电网一致，必须保证须保证 发电机的频率与电网一致（一发电机的频率与电网一致（一般发电机频率略高于系统频率）般发电机频率略高于系统频率） 发电机的电压与电网电压大小发电机的电压与电网电压大小相等，相位相同相等，相位相同v目的：并网时，发电机与目的：并网时，发电机与电网三相之间不允许出现电网三相之间不允许出现过大电压差，引起冲击电过大电压差，引起冲击电流流SNns电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理发电机并列的方法发电机并列的方法电力系统

5、电力系统自动装置原理自动装置原理建建 压压v1、自动、手动建压两种方式；v2、建压时的注意事项（调整）；v3、A、B两通道切换试验的注意事项（参数）；电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理自动自动/手动两种方式切换的注意事项手动两种方式切换的注意事项v装置电源采用双路供电，一路来自于直流电源，从直流屏引两路电源分别供给A.B两通道。另一路来自起励电源输出交流电源。两路电源经二极管并联运行互为冗余，提高了装置的可靠性。v跟踪切换v手动运行方式时，自动通道实时跟踪发电机电压；自动运行时，手动通道经延时跟踪转子电流（或输出电流）。两种运行方式之间能进行无扰动切换。通道之间通过调整跟踪系数，使得两个

6、通道显示的触发角大致相等，当进行切换时，就不会产生很大的波动。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理自动、手动建压两种方式自动、手动建压两种方式v 零起升压v 1、试验前的设置和检查v 发电机励磁系统接线为正常运行的励磁系统接线。通过“调试”“模式切换”将调节器置“电压闭环”控制方式v 检查初励继电器在插入位置，初励电源已送。检查所有主回路的开关已合。检查脉冲开关已合。检查电压给定值，应在10%-15%UFN。当机组残压过高，或者出现机端电压上升后又回到零，起励失败的情况，可以根据需要调高电压给定值。v 2、试验过程v 进入主界面，可关闭B套调节器电源，确保机组和设备的安全。v 在灭磁开关前

7、安排人员把守，当调节器给出开机令后，观察转子电流值超过正常值时(空载额定电流的50%)，直接分灭磁开关或者关闭A套调节器电源；v 在具备开机条件的情况下，点调节器“就地建压”令。v 当机端电压稳定后，通过调节器“现地增磁”令，升压至25%UFN。v 打开B套调节器电源，在主界面观察，B套为从，B套等待，B套正常，“电压闭环”控制方式。调节器无其他异常显示。逐步升高发电机出口电压至额定值附近电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理自动、手动建压两种方式自动、手动建压两种方式v 自动建压v 在主界面观察A 套为主，A套等待，A套正常，控制方式在“电压闭环”。v 注意：标准的自动升压方式为软起励升压

8、方式。v 设置软起励使能(通常为1)。在“监控”“参数设置”“附加控制”栏中，可以设置软起励初始值(通常为25%)，软起励终值(通常为80-100%，默认为100%，可以根据现场要求设置)，软起励步长(通常为1)。当软起励开始后，电压给定值由25%起，每20ms 增一个步长，直到升到软起励终值(当投入“系统电压跟踪”功能时，升到系统电压值)，机端电压在此过程中应跟随电压给定往上升。机端电压上升到最终值时，软起励完成。 v 当软起励过程中，有进行增磁或减磁操作时，软起励过程停止。v 起励开始后，调节器输出角度为PID计算角度，此时输出角度最小受到空载最小角度的限制机端电压应以最快速度(3-10秒

9、)到达起励电压给定值，自动升压试验完成。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理A/B套套励磁通道切换注意事项励磁通道切换注意事项v “电压闭环”下A/B套切换v 在主界面观察A套为主，B套为从，A/B套空载，A/B套正常，A/B套控制方式“在电压闭环”。v 注意：在主界面观察两套电压给定值相同、触发角度相同、机端电压实际值差别小于0.2%，可以进行主从切换。v 在就地励磁屏内对发电机励磁A/B套进行切换（切换开关为点动，自动复位至竖直位置）v “电流闭环”下A/B套切换v 在主界面观察A套为主，B套为从，A/B套空载，A/B套正常，A/B套控制方式在“电流闭环”。v 注意：在主界面观察两套电

10、流给定值相同、触发角度相同、转子电流值差别小于0.5%，可以进行“主从”切换。v 操作“主从切换”旋钮。在主界面观察B套变为“主”。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理两种同期操作方式两种同期操作方式自同期自同期 采用此种方式时，采用此种方式时，当转速接近额定转速当转速接近额定转速时，直接合出口断路时，直接合出口断路器，连接机组和母线器，连接机组和母线（系统），再加励磁，（系统），再加励磁，在系统的作用下，使在系统的作用下，使机组进入同步运行状机组进入同步运行状态。态。自同期特点自同期特点1 1、操作简单，机组并、操作简单，机组并列快，不会造成非同列快，不会造成非同期合闸。期合闸。2 2、

11、合闸瞬间，机组会、合闸瞬间，机组会产生很大的冲击电流，产生很大的冲击电流，对机组和系统会产生对机组和系统会产生强烈的冲击，所以一强烈的冲击，所以一般只适用于小机组。般只适用于小机组。而目前一般而目前一般不采用不采用自自动期方式。动期方式。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理两种同期操作方式两种同期操作方式准同期准同期 采用此种方式时，当采用此种方式时，当转速满足条件时，加励磁。转速满足条件时，加励磁。如果电压、相位、频率满如果电压、相位、频率满足要求后，发合闸命令，足要求后，发合闸命令，使机组并列上网发电。使机组并列上网发电。准同期特点准同期特点1 1、机组不会产生冲电流、机组不会产生冲电

12、流（或很小），对系统影响（或很小），对系统影响小。小。2 2、操作要复杂些，手动、操作要复杂些，手动准同期准同期对运行人员要求较对运行人员要求较高高，可能造成非同期合闸，可能造成非同期合闸，从而烧坏机组或造成系统从而烧坏机组或造成系统故障。故障。3 3、可以用于线路同期操、可以用于线路同期操作。作。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理准同期并列操作方式准同期并列操作方式1. 手动准同期：操作人员观察手动准同期：操作人员观察同期表同期表，根据，根据经验发合闸命令。一般作为自动准同期的备经验发合闸命令。一般作为自动准同期的备用方式。用方式。2. 自动准同期：当发出合闸命令时，自动准同期：当发出

13、合闸命令时，自动准自动准同期装置同期装置自动寻找最佳合闸时间，发出合自动寻找最佳合闸时间，发出合闸命令。同时，在不满足同期合闸时，给励闸命令。同时，在不满足同期合闸时，给励磁、调速器发出调整命令，加快合闸时间。磁、调速器发出调整命令，加快合闸时间。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理同同 期期 表表 常用的同期表为组合式同期表。如图所示，常用的同期表为组合式同期表。如图所示，同期有三部分组成：频差检测部分、电压检测同期有三部分组成：频差检测部分、电压检测部分同期检测部分。部分同期检测部分。 1、频差检测、频差检测：同期表左侧的指针指出系：同期表左侧的指针指出系统和机组的频率差的大小。向统和

14、机组的频率差的大小。向“”偏转，表偏转，表示系统频率大于机组频率，反之表示系统频率示系统频率大于机组频率，反之表示系统频率低于机组频率，偏差越大，指针偏离中间位置低于机组频率，偏差越大，指针偏离中间位置越大。越大。提示：同期表是以系统测位比较的基准。提示：同期表是以系统测位比较的基准。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理同同 期期 表表电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理同期表同期表、压差检测、压差检测：同期表右侧的指针指出系统和机：同期表右侧的指针指出系统和机组的压差的大小。向组的压差的大小。向“”偏转，表示系统电偏转，表示系统电压大于机组电压，反之表示系统电压低于电压压大于机组电压

15、，反之表示系统电压低于电压频率。偏差越大，指针偏离中间位置越大。频率。偏差越大，指针偏离中间位置越大。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理同期表同期表3、同期检测、同期检测：同期表中间为同期检查结果指示。：同期表中间为同期检查结果指示。当同期表指针顺时针方向旋转时，表示待并发当同期表指针顺时针方向旋转时，表示待并发电机频率比系统高，应减低待并发电机转速；电机频率比系统高，应减低待并发电机转速；当同期表指针逆时针方向旋转时，表示待并发当同期表指针逆时针方向旋转时，表示待并发电机转速太低，应加快待并发电机的转速。指电机转速太低，应加快待并发电机的转速。指针偏离同期点指示出相位的差值大小。同时，

16、针偏离同期点指示出相位的差值大小。同时，指针的转速反映相位差值变化的快慢。指针的转速反映相位差值变化的快慢。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理同期检查继电器（同期检查继电器（TJJ）作用：作用：为防止非同期合闸，一般在同期的自动、为防止非同期合闸，一般在同期的自动、手动回路中安装有同步检查继电器（整定在手动回路中安装有同步检查继电器（整定在20-40度）。度）。 如果同步点两侧电压相角差超过同步检测继如果同步点两侧电压相角差超过同步检测继电器整定的动作角度时，继电器动作，常开触电器整定的动作角度时，继电器动作，常开触点打开，断开合闸脉冲回路，断路器就无法合点打开，断开合闸脉冲回路，断路器

17、就无法合闸。闸。只有当相角差小于整定角度时，常开触点才会只有当相角差小于整定角度时，常开触点才会闭合，允许发出合闸脉冲。这样就防止了非同闭合，允许发出合闸脉冲。这样就防止了非同期合闸，起到了闭锁作用。期合闸，起到了闭锁作用。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理自动准同期装置作用及工作原理自动准同期装置作用及工作原理 自动准同期装置除了自动准同期装置除了能够自动寻找到同期点、能够自动寻找到同期点、发同期合闸令发同期合闸令以外，还具有根据实际情况，发出增加以外，还具有根据实际情况，发出增加频率、增加电压、降低频率、降低电压的脉冲控制信号控频率、增加电压、降低频率、降低电压的脉冲控制信号控制励磁

18、和调速器，从而加快同期合闸的时间。制励磁和调速器，从而加快同期合闸的时间。 自动准同期为保证合闸瞬间冲击电流最小，采用自动准同期为保证合闸瞬间冲击电流最小，采用恒恒定导前时间或导前相角定导前时间或导前相角的方法发出合闸令。的方法发出合闸令。 通常所使用的同期装置一般采用通常所使用的同期装置一般采用恒定导前时恒定导前时间间的方法发出合闸脉冲。的方法发出合闸脉冲。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理自动准同期并列装置自动准同期并列装置 (1) 检测电压间的检测电压间的滑差角频率滑差角频率, , 且调节发电机的转速且调节发电机的转速, , 使发电使发电机的频率接近于系统频率。机的频率接近于系统频

19、率。(2) 检测电压检测电压值差值差, , 且调节且调节发电机的电压发电机的电压, , 使两电压的使两电压的差值小于规定允许值。差值小于规定允许值。(3)检查并列条件检查并列条件, 条件满足时发出条件满足时发出合闸信号。合闸信号。 三个控制单元三个控制单元电源电源G升速升速 减速减速升压升压 降压降压并列断并列断路器路器合闸合闸频率频率差控差控制单元制单元电压电压差控差控制单元制单元合闸信号合闸信号控制单元控制单元与与门门提前量信号形成提前量信号形成电压电压差允许差允许频率频率差允许差允许合闸合闸信号信号电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理同期闭锁电路同期闭锁电路: :防止误操作造成的非同

20、期并列防止误操作造成的非同期并列同期点之间同期点之间应相互闭锁应相互闭锁 为了避免同期电压回路混乱而引起非同期并列，在并为了避免同期电压回路混乱而引起非同期并列，在并列操作的时间内，同期电压小母线只能存在待并断路器列操作的时间内，同期电压小母线只能存在待并断路器两侧的同期电压。为此，每个同期点断路器均装有同期两侧的同期电压。为此，每个同期点断路器均装有同期开关，开关，并公用一个可抽出的钥匙，并公用一个可抽出的钥匙，此钥匙只有在此钥匙只有在“断开断开”位置时才能抽出。以保证在同一时间内，只允许对一台位置时才能抽出。以保证在同一时间内，只允许对一台同期点断路器进行并列操作。同期点断路器进行并列操作

21、。 同期系统的同期检测装置及闭锁回路同期系统的同期检测装置及闭锁回路电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理手动同期操作注意事项手动同期操作注意事项p 电压、频率差过大时不能发合闸令；电压、频率差过大时不能发合闸令；p 同期表快速旋转时不能发合闸令；同期表快速旋转时不能发合闸令；p 同期表不动时不能发合闸令；同期表不动时不能发合闸令；p 同期表转速不均匀时不能发合闸令；同期表转速不均匀时不能发合闸令；p 同期表指针开始反向旋转时不能发合闸令；同期表指针开始反向旋转时不能发合闸令；p 同期表指针向远离同期点方向旋转时不能发同期表指针向远离同期点方向旋转时不能发同期令；同期令；p 指针转速均匀、接

22、近同期点、向同期点靠近指针转速均匀、接近同期点、向同期点靠近时才能发合闸令。时才能发合闸令。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理 并联运行的条件并联运行的条件 同期并列的条件同期并列的条件1.1.待并发电机的电压与电网电压大小相等；待并发电机的电压与电网电压大小相等；2.2.待并发电机电压相位相同与电网电压相位相同；待并发电机电压相位相同与电网电压相位相同；3.3.待并发电机电压频率与电网电压频率相同；待并发电机电压频率与电网电压频率相同； 4.4.待并发电机的相序与电网的相序相同。待并发电机的相序与电网的相序相同。 不满足任一条件的并列称为非同期并列，将对电机产生严不满足任一条件的并列称

23、为非同期并列，将对电机产生严重的危害。重的危害。重点重点内容内容电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理发电机非同期并列的现象发电机非同期并列的现象发电机非同期并列时。发电机定子产生巨大的电流冲击。定子电流表剧烈摆动。定子电压表也随之摆动。发电机发生剧烈振动，发出轰鸣声，其节奏与表计摆动相同。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理发电机非同期并列的处理发电机非同期并列的处理v发电机的非同期并列应根据事故现象正确判断处理。当同期条件相差不悬殊时，发电机无强烈的振动和轰鸣声，且表计摆动能很快区域缓和，则不必停机，机组会很快被系统拉入同步，进入稳定运行状态。若非同期并列对发电机产生很大的冲击和引起

24、强烈的振动，表计摆动且不衰减时，应立即解列停机，待试验检查确认机组无损坏后，方可重新启机并列。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理非同期并列的危害非同期并列的危害v 非同期并列时，由于合闸冲击电流很大，巨大的冲击电流对发电机、变压器及对系统造成严重冲击。机组将发生强烈的振动，使待并发电机绕组变形、扭弯、绝缘崩裂、定子绕组并头套熔化，甚至将绕组烧毁。即使当时没有损坏，也会造成严重的隐患。就整个电力系统来讲，如果一台大型机组发生非同期并列，这台发电机将与系统发生功率的震荡，严重扰乱整个系统的正常运行，甚至造成整个电力系统的崩溃。具体如下：v 1)电压不等的情况：v 并列瞬间发电机内产生冲击电流

25、,其周期分量有效值为Iim= U /Xd当发电机电压UG系统电压UX时,Iim滞后UG90o对发电机起去磁作用发电机并列后立即带无功功率；当UGUX时，Iim超前UG90o对发电机起助磁作用，发电机并列后立即从系统吸收无功功率。如果电压差U很大，则Iim过大（因为次暂态电抗Xd很小），将会发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力的作用下受损。v。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理非同期并列的危害非同期并列的危害v 2)电压相位不一致的情况：在并列瞬间发电机内产生冲击电流,其周期分量有效值为Iim=U/Xd=2U/ Xd sin（/2）当发电机电压UG超前系统电压UX时,Iim主要成分为

26、UG同相位的有功分量（注意在并列时不能太大），发电机并入系统时立即带有功功率，对发电机有制动作用，有助于将发电机电压拉到与系统电压同相位；当UG滞后UX时，Iim的主要成分为与UG反向的有功分量，发电机并入系统时立即从系统吸收有功功率，对发电机有加速作用，同样有助于将发电机电压拉到与系统电压同相位。相位不一 致比电压不一致的情况更为严重，如果很大（在180o范围内），则冲击电流Iim很大，其有功分量在发电机轴上产生冲击力矩，使设备烧毁,或使发电机大轴扭屈。特别是=180o时,Iim近似等于机端三相短路电流的两倍,损坏最严重。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理非同期并列的危害非同期并列的危

27、害v 3）频率不等的情况：v 发电机电压UG与与系统电压UX之间具有相对运动，如果这个相对运动比较较小,则发电机与系统之间的自整步作用,使发电机拉入同步；如果频率差较大，则并列合闸后在0o到360o之间周期性变化，当=0o时，U =0，Iim =0；当= 180o时，U =2UG=2UX，则Iim最大；当=360o时，U=0，则Iim=0。发电机在频率差较大的情况下并入系统，立即带上较多正的（或负的）有功功率，对发电机转子产生制动（或加速）的力矩,将使发电机产生机械振动，严重时导致失步，造成并列不成功。频率相差较大,因转子惯性冲力过大而不起作用. 如果发电机频率低于系统频率，并列后发电机将会吸

28、收电网有功，其逆功率对汽轮机末级叶片造成损坏，严重时使汽轮机末级叶片疲劳端裂电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理非同期并列的预防非同期并列的预防v 1)在机组并网之前检查表计的好坏，并网过程中多个表计进行比较以判断正确性v 2)一定严格按操作票来操作，监护人要监护到位。v 3)新安装或大修的机组投入运行前一定要相序检查和核相，有关的电压互感器二次回路检修后要进行核相v 4)自动同期装置一定要完好v 5)并网之前，发电机要确认在热备用状态，发电机出口开关和PT一定要摇到工作位。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理非同期并列的预防非同期并列的预防v 6)操作人员要熟悉本厂的一次系统和二次系统v 7）同步表指针停在零位不动或指针已指在零位时不准合闸。待并发电机在未并入系统前，与系统达到同期只是暂时的，同步表停在零位不动，可能是表内断线或其他原因所致，不能合闸v 8）同步表指向零位移动过快时，表明待并发电机与系统频率相差太大，不易掌握断路器的合闸操作时间，容易造成非同期，故不准合闸。v 9）同步表指针过零位不稳定而有跳动现象时，可能是因为同步继电器的内部触点有卡住现象，故不准合闸。电力系统电力系统自动装置原理自动装置原理v谢谢！v讲课完毕