发电机的自动并列教程

—— 电网电压幅值；
—— 电网电压角频率；
—— 电网电压初相角；
U U U s G x
UG U x G x G x
相量差，又称脉动电压 幅值差 频率差 相角差
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设发电机并列时的电压相量 如图 1-2 （ a ）所示，即并列时： ①发电机频率 f G等于电网频 率 f X ；②相角差 e 等于零； ③电压幅值不等， UG U X 。 则冲击电流最大瞬时值为:
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U X
U G
B DL A
G
U G
XG
U X
U S
XX
E G
图1-1 （c）等值电路图
E X
图1-1（a）电路示意图

由于DL两侧电压的状态量不等，DL主触头间具 有电压差 ，其值可由图（c）的电压相量求得。
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U G
XG
U X
U S
XX
戴 维 南 等 效 变 换
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◦ 自同期并列
待并发电机先不加励磁，当其转速接近同步转 速时，投入电力系统，在并列断路器合闸后， 立即给转子加励磁，由系统将发电机拉入同步。
自同步的优点是并列速度快，但这种并列方法 并列时产生的冲击电流较大;同时发电机要从 系统中吸收无功，会引起系统电压短时下降， 目前已较少采用。下面着重讨论准同步并列。
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◦ 并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规定的允许 值； ◦ 并列后，发电机应能迅速进入同步运行。 并列不当后果： ◦ 产生极大冲击电流，损坏发电机，引起系统电压波 动,甚至导致系统振荡，破坏系统稳定运行。 自动并列控制作用 ◦ 减轻运行人员的劳动强度，提高系统运行可靠性和 稳定性。
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◦ 在发电厂内、凡可以进行并列操作的断路器， 都称之为电厂的同步点。通常发电机的出口断 路器都是同步点，发电机-变压器组用高压侧断 路器作为同步点，双绕组变压器用低压侧断路 器作为同步点、母联断路器、旁路断路器都应 设为同步点。 ◦ 同步点的设置要考虑系统、发电厂、变电所在 各种运行方式下操作的灵活方便，也应具体考 虑并列操作过程中调节的可行性。
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o
电气量表示
o 电力系统运行中，理想情况下，任一母线电压瞬时值可表 示为：
u Um sin(t )
式中 U ——电压幅值 ——电压的角频率 ——初相角
m
o
发电机同步运行
4
◦ 把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足 并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过 程称为并列操作。
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h I
U G
ຫໍສະໝຸດ Baidu
(b) e 0
U X
U s
图 准同期条件分析
设并列合闸时，断路器两侧电压相量满足下列条件：
(1) U G U X , 电压幅值相等； (2) f G f X , 频率相等； (3) G X , 合闸瞬间存在相角差；
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这时发电机为空载情况，电动势即为端电压，并且与电网电 压相等，冲击电流的最大瞬时值为：
i h. max
概述
1

电力系统是一个物理系统，遵循各种基本的物理定 律。 功率平衡 Pgen = Ploss + Pload V = I*R



电磁相互转换的交流系统
2
o
o
o
o
正常运行时，为了维持电力系统频率、电压在允 许的范围内，运行中要根据负荷波动必要时投入 或切除发电机； 在检修完，要将机组重新投入； 故障情况下，为了保护发电机，或为了保持主系 统的稳定，需要切除发电机，并在合适时候将其 重新投入运行；有时需要将备用发电机迅速投入 运行。 针对上述情况，都需要在必要时将发电机重新投 入电网。可见，在电力系统运行中，并列操作是 较为频繁的。
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同步点示意图
8
◦ 准同期并列
先给待并发电机加励磁，使发电机建立起电压， 调整发电机的电压和频率，在接近同步条件时， 合上并列断路器，将发电机并人电网。若整个 过程是人工完成的称手动准同步并列；若是自 动进行的称自动准同步并列。 准同步并列的优点是并列时产生的冲击电流较 小，不会使系统电压降低，并列后容易拉入同 步，因而在系统中广泛使用。
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Ux

B
DL
UG

Us
Ux


A
UG


G

o

e
x
(a )
G ～
(b)
◦ 并列断路器主触头闭合瞬间，脉动电压为零： • (1)发电机电压幅值与系统电压幅值相等； • (2)发电机频率与系统频率相等； • (3)发电机电压与系统电压间相角差为零。
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U X
U G
B DL A
G
U G
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"
◦ 冲击电流主要为无功电流分量。 ◦ 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。 ◦ 由于并列操作为正常运行操作，冲击电流最大 瞬时值限制在1～2倍额定电流以下为宜。为了 保证机组的安全，我国曾规定压差冲击并列电 流不允许超过机端短路电流的1/20到1/10。 ◦ 准同期并列的一个实际条件为：压差不能超过 额定电压的5～10％。
E G
E X
U G
XG X X
U X
U 0 U S S
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发电机侧电压相关参量：电网侧电压相关参量： x —— 电网电压相量； —— 发电机电压相量； U U
G
UG
G G
—— 发电机电压幅值； —— 发电机电压角频率；
Ux
—— 发电机电压初相角；
x x
XG
U X
U S
XX
E G
（c）等值电路图
E X
图1-1
图1-1（a）电路示意图
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◦ 并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低； 但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进 行调整，并列时间较长且操作复杂。 ◦ 由于准同期并列冲击电流小，不会引起系统电 压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列， 是发电机的主要并列方式，但因为并列时间较 长且操作复杂，故不适于紧急情况的发电机并 列。

U S
U x
U G
h I
( a) e 0
图 准同期条件分析
i
" h. max

1.8 2(U G U x) 2.55U S 2k i " " Xd XX Xd XX
" im ch
(3-3)
式中
U G、 U x —— 发电机电压、电网电压有效值
X d —— 发电机直轴次暂态电抗