第13章__发电机的并车运行
同步发电机的并网运行
§3-1 概述
二、无限大电网
无限大电网：现代的电力系统容量很大，系统的电压和频率可以 看作是不变的，即U=常数，f＝常数， 这样的电网称为无限大电 网，所以无限大电网实际上是相当于一个内阻抗等于零的恒频、 恒压电源。
3.2 同步发电机并联投入的条件和方法
三、并联投入方法(3) 准整步法并车方法：
为判断发电机是否满足并联投入条件，常常采用同步指示器，最 简单的同步指示器由三组同步指示灯组成。同步指示器有两种接 法，一种是暗灯法，另一种叫旋转灯光法。
§3.2 同步发电机并联投入的条件和方 法
➢三、并联投入方法(4)
由于并网后的发电机运行情况要受到电力系统的制约，也就是它 的电压、频率要和电网一致而不能单独变化。因此，对发电机的 运行分析将与单机运行有所不同。
实际上，系统的容量是有限的．无限大电网只是一个相对的概 念．负载增加时，就必须增加发电量，否则，电压和频率就会下 降，只是大容量系统中，电压和频率的变动很小而已。
采用准整步法并车的判断方法：
1. 暗灯法
在并联刀闸的对应端接上三组灯泡，如图3-4所示，每一组灯 泡称为相灯，由于相灯两端电压最大可达两倍相电压，因此， 对于相电压为220伏的发电机，应用两个220伏的灯泡串联作为 一组相灯，如果发电机和电网电压较高，必须用电压互感器降 压后再接相灯，而且发电机和电网的电压互感器必须有相同的 联结组别。
3.1 概述
➢一、并联运行的必要性(2)
系统愈大，负载就愈趋均匀，不同性质的负载，相互起补偿作 用。就以地区来说，地区大，时差也大，使用照明的时间也就错 开了，负载均匀，发电机就能经常满载运行，提高了设备的利用 率，若电力系统处在尖峰负荷(短时用电量较大)，可以用增开担 负尖峰负载的发电机来解决，不使电网中发电机的负载均衡性遭 到破坏。
同步发电机并联运行的条件
同步发电机并联运行的条件
船舶同步发电机并联运行时，待并发电机组与运行发电机组之间必须满足如下条件:
(1)待并发电机的电压有效值U，与运行发电机的电压有效值U相等，即U，=Us
(2)待并发电机的频率f与运行发电机的频率f相等，即f=f。
(3)待并发电机电压的相位8，与运行发电机电压的相位δ一致，即δ1=δ2。
(4)待并发电机电压的相序与运行发电机的相序相同。
由于船舶发电机在安装时已经对发电机的相序及电网的相序进行了测定，保证了相序一-致的条件，通常船舶发电机的并联运行时，并不检测相序条件。
准同步并车操作就是通过检测和调整待并发电机组的电压、频率和相位，使之在基本满足上述三个条件的瞬间通过发电机主开关的合闸投入电网。
这样就可以保证在并车合闸时没有冲击电流，并且并车后能保持稳定的同步运行。
实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，而且必须有一定的频差才能快速投人并联运行。
下面来分析这三个并车条件。
同步发电机并联运行连接示意图和单相等效电路图，G为已在电网运行发电机，G为待并发电机。
发电机并车原理
发电机并车原理一、引言发电机并车是指将多台发电机连接到一个电网中，共同向电网供电。
它在电力系统中具有重要的作用，可以增加供电可靠性和供电容量。
本文将重点介绍发电机并车的原理及其工作机制。
二、发电机并车的原理发电机并车的原理主要涉及两个方面：电流方向及相位同步。
1. 电流方向在发电机并车中，必须确保各个发电机产生的电流方向一致，即集电环、刷环等电流传输部件的连接方式应相同。
一般情况下，发电机通过同步装置连接到电网上，确保其输出电流的方向与电网电流方向一致。
2. 相位同步在发电机并车中，各个发电机的输出电压必须同步，确保产生的电流同步注入电网。
为了实现相位同步，需要使用同步装置，如同步发电机的自动调压器和自动同步器等。
这些设备可以确保发电机的输出电压与电网电压相位一致，使得电流可以合理地流入电网。
三、发电机并车的工作机制发电机并车的工作机制主要分为以下几个步骤：1. 发电机起动首先，每台发电机都需要进行起动操作，使其产生电能。
一般情况下，发电机会使用柴油发动机或水轮机等动力装置进行起动。
在起动过程中，发电机会逐渐达到额定运行速度，并产生正常的输出电压和电流。
2. 检测电网状态在发电机起动之后，需要检测电网的状态，包括电流、电压、频率等参数。
这些参数将用于判断电网的需求，并调整发电机的输出电压和频率等参数。
3. 调整输出参数在检测到电网状态后，发电机将根据电网的需求，通过自动调节装置，调整输出参数。
这包括调节输出电压、频率等，以满足电网的需求。
4. 相位同步在调整输出参数后，发电机需要确保其输出电压与电网电压的相位一致，使得电流可以顺利注入电网。
通过同步装置的作用，发电机可以自动根据电网的相位进行调整，实现相位同步。
5. 平衡负载一旦发电机实现了相位同步，并且输出电压和频率与电网相匹配，就可以将其连接到电网上，共同向电网供电。
多台发电机连接在一起，可以分担负载，提高供电可靠性和容量。
6. 运行监控在发电机并车过程中，需要对每台发电机进行监控，确保其稳定运行，并及时发现并解决故障。
同步发电机的并网运行
同步发电机的并网运行本章概述：单机供电的缺点：①不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得停电);②无法实现供电的灵活性和经济性。
这些缺点可以通过多机并联来改善。
通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。
现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。
并网运行(Parallel Operation)优点：①提高了供电的可靠性，一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。
②提高了供电的经济性和灵活性。
③提高了供电质量，同步发电机并联到电网后，它的运行情况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网一致而不能单独变化。
17-1 并联条件及其方法一、并网条件把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。
在并车时必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网遭受干扰。
并网条件：①电压有效值应相等即U=U1；②频率和相位应相等f=f1、j =j1；③双方应有一致的相序。
若以上条件中的任何一个不满足则在开关K的两端，会出现差额电压，如果闭合K，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。
上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一些小的冲击电流。
二、并联方法并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。
通常用电压表测量电网电压，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。
再借助同步指示器检查并调整频率和以确定合闸时刻。
同步指示器法(1) 灯光明暗法(看动画）将三只灯泡直接跨接于电网与发电机的对应相之间。
并车方法为：①通过调节发电机励磁电流使得发电机的端电压等于电网电压；②电压调整好后，如果相序一致，灯光应表现为明暗交替，如果灯光不是明暗交替，则说明相序不一致，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序一致；③通过调节发电机的转速改变其频率，直到灯光明暗交替十分缓慢时，说明和电网频率已十分接近，等待灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。
发电机并车原理
发电机并车原理
发电机并车原理是指在汽车行驶过程中，利用车轮的动力驱动发电机发电，将电能储存到电池中，以供车辆使用。
这种原理被广泛应用于混合动力汽车和电动汽车中。
发电机并车原理的实现需要发电机、电池和控制系统三个部分的协同工作。
发电机通过车轮的动力驱动，产生电能，将电能储存到电池中。
电池则作为能量的储存器，将储存的电能供给车辆使用。
控制系统则负责监测电池的电量和发电机的输出功率，以保证车辆的正常运行。
发电机并车原理的优点在于可以利用车辆行驶过程中的动力，将其转化为电能，从而提高能源利用效率。
同时，这种原理还可以减少车辆的污染排放，降低对环境的影响。
发电机并车原理的应用范围非常广泛。
在混合动力汽车中，发电机并车原理可以将发动机的动力和电能的储存结合起来，从而提高汽车的燃油经济性和环保性。
在电动汽车中，发电机并车原理则是实现车辆长时间行驶的关键，可以保证车辆在行驶过程中始终有足够的电能供给。
发电机并车原理是一种非常重要的能源利用方式，可以提高汽车的能源利用效率和环保性。
随着科技的不断进步，这种原理的应用范围也将越来越广泛，为人们的出行带来更多的便利和舒适。
船电 期末考试范围
第1章电与磁1、磁感应强度：磁通：磁场强度：磁动势：磁导率：2、铁磁材料的性质：高导磁性、磁饱和性、磁滞性。
铁磁材料的类型：软磁材料、永磁材料、矩磁材料。
磁路的欧姆定律：电磁力：感应电动势: 3、电磁感应现象有两种表现形式：当运动的导体切割磁力线时，在导体内产生感应电动势；当穿过线圈的磁通发生变化时，在线圈内产生感应电动势。
4、铁心线圈交流电路中的电压和电流之间的关系：主磁电动势e的有效值：5、铁损包括涡流损失和磁滞损失。
电磁铁可分为线圈、铁心及衔铁三部分。
6、直流电磁铁没有铁损。
交流电磁铁具有铁损，所以铁心一般都是硅钢片叠成，采用硅钢材料及叠片形式的目的都是增加涡流回路中的电阻来减小涡流损耗。
所以在直流电中，线圈匝数较多，直径小；在交流电中线圈的匝数较少，线径大。
7、交流接触器铁心卡住后，为了平衡恒定的磁通或吸力，电流就增大，时间稍长，线圈则烧毁。
第2章变压器1、额定视在功率：2、磁势平衡关系: 变比：电压平衡方程：变压器的折算：3、空载损耗包括消耗在原边线组电阻r上的铜损和消耗在励磁电阻r上的铁损两部分。
铜损、铁损相等时，变压器的效率最大。
4、变压器的电压变化率：变压器的电压变化率一般在4%——6%之间。
变压器的短路电压：5、变流原理：在变压器原副边绕组匝数比一定时，原边电流与副边电流成正比。
即6、阻抗变换原理：当副边接上负载Z时，经过变压器，这个阻抗反映到原边，即从输入端看进去，其值为当负载电阻与信号源电阻相等时，该信号源的输出功率为最大。
因此对于一个低阻值的负载，可通过变压器进行阻抗变化后，使之与信号源的内阻相等或接近，从而获得最大输出功率。
7、三相电压变换的方法主要有三相组合变压器变压和三相变压器变压。
8、同名端的判别：变流测定法，若U>U时，说明2和4为异名端；若U<U时，说明2和4为同名端。
直流测定法，若开关闭合瞬间，指针正偏，则1和3为同名端；指针反偏，则1和3为异名端。
船员考试题库船舶动力装置(3000kW及以上船舶轮机长)
船员考试题库中华人民共和国海事局适任培训大纲熟悉训练02科目：船舶动力装置（750kW及以上船舶轮机长）适用对象：3000kW及以上船舶轮机长1.在Graviner Mark6型曲轴箱油雾浓度监视报警系统中，显示器上显示LED FAULT，通常这种现象是______。
A. 探头透光孔堵了、导光管损坏及探头故障（DETECTOR FAULT）B. 探头地址码设置错误、探头供电不正常（COMMS FAULT）C. 偏差报警设置有向题（FALSE DEVIATON ALARM）D. 探头油雾循环腔需要清洗或LED有故障D解析：显示器上显示LED FAULT：探头油雾循环腔需要清洗或LED有故障。
2.柴油机拉缸时的应急处理方法中错误的是______。
A. 发现拉缸时，应加大气缸油注入量B. 发现拉缸时，应迅速降速并降低气缸冷却水温C. 应增大活塞冷却液流量D. 因拉缸而停车后可进行盘车B3.关于船舶伙食冷库的防潮层，描述错误的是______。
A. 冷库必须要有防潮层B. 冷库的防潮层必须连续完整C. 冷库的防潮层阻止含有水蒸汽的空气向隔热层外渗透D. 冷库的防潮层阻止含有水蒸汽的空气向隔热层内渗透4.柴油机采用废气再循环后，由于进气中氧浓度降低和热容量的增加，可获得______。
A.较低的燃烧温度从而降低NOx的生成B. 较低的燃烧温度从而有利于NOx的生成C. 较高的燃烧温度从而降低NOx的生成D. 较高的燃烧温度从而有利于NOx的生成A5.船舶主柴油机的启动闭锁通常包括哪些条件？①启动空气压力低②转速检测器故障③主机故障停车④主机没备妥A. ①②④B. ①②③C. ①③④D.①②③④D解析：起动失败/闭锁指示灯反映主机的起动故障情况，前三项属于起动失败，后四项属于起动闭锁，即不满足起动的准备条件，主机不能起动。
17.三次起动失败18.起动时间过长失败19.慢转起动失败20.起动空气压力低21.两套测速装置均有故障22.主机有故障23.主机未准备好6.船舶艏侧推控制开始前，驾驶室按下起动请求按钮，待起动允许信号出现后，才能控制侧推工作，但驾驶员一直没有等到允许运行信号，通常是______。
柴油发电机组并联运行.课件
优化负荷分配
根据负荷情况，可以自动或手动调 整并联运行机组的出力，使各机组 负荷分配更加合理，从而提高运行 效率。
提高设备利用率
当部分机组需要维修或保养时，可 以将其并联到其他机组，从而保持 整体供电能力不受影响。
并联运行的风险
相位差问题
多台柴油发电机组并联运行时， 如果各机组的相位差较大，可能 会导致电流波动和设备损坏。因 此，需要确保各机组相位一致。
设备备份
对于重要的工业设备，柴油发电机组并联运行可以提供备份电源，当主电源出现故障时， 可以迅速切换到备用电源，保证设备正常运行。
峰值负载
工业生产过程中会有一些峰值负载，柴油发电机组并联运行可以提供足够的电力来满足这 些峰值负载的需求。
家庭应用场景
1 2 3
家庭备用电源 在家庭中，柴油发电机组并联运行可以作为备用 电源，当主电源出现故障时，可以保证家庭的正 常供电。
并联运行需要满足一定的条件，例如各柴油发电机组的输出电压和频率必须保持一 致，输出相位差不能超过允许范围等。
并联运行的稳定性问题
并联运行的稳定性问题是指当系 统受到扰动或负载发生突变时， 各柴油发电机组之间的输出电流 分配可能会出现不均衡的情况。
当输出电流的不均衡程度超过一 定限制时，会导致某台柴油发电 机组过载或欠载，严重时甚至会
农村电力供应 在农村或偏远地区，柴油发电机组并联运行可以 作为主要的电力供应方式，满足居民的电力需求。
移动电源 柴油发电机组并联运行可以作为移动电源，为野 外作业、抢险救灾等提供可靠的电力供应。
总结与展望
并联运行的意义与价值
提高供电可靠性
01
通过并联运行，多台发电机组可以互为备用，当其中一台出现
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整步作用。（通过转矩调节使两机组一加速一减速可使相 位相等）。相位差δ应在±15º以内。
频率不等：会引起有功环流，此环流可使频率相等，起自 整步作用。但可能引起过载或逆功率。（频率差应在 ±0.5Hz以内）
一、 f1 f2 ,1 2 ,U1 U2
待并机 U1 ；运行机 U 2。 U U 2 U1
二、自动整步器
是日本造的船舶电站自动化控制系统（GAC-2S）方框图中 的自动并车装置部分
组成：—— 两部分：①.频率预调部分（EIH-222； EIH-212）；②.合闸控制部分（EIH-221；EIH-215）。
功能：根据频差信号的大小和方向，通过伺服电机使 待并机增减速。
自动整步器的原理
待并发电机组起动完成后，当EIH-215接到并车指令时， 首先向EIH-212发出整步控制信号，由EIH-212向EIH-221和 EIH-222发出工作指令，EIH-222检测频差的大小和符号（方 向），向EIH-212发出使待并发电机组加速或减速信号，并 由EIH-212控制待并发电机组的调速器马达执行相应的调节。
第十三章 发电机的并联运行
重点:发电机的并联运行条件的分析； 难点：并联运行条件不满ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ时的影响 及结果；
发电机并联运行: 目的： 1.保证供电可靠性和连续性；
2.能保证机组轮换进行检修。 情况：
1.电网负荷的需要.当单机负荷达到80%额定容量 时;
2.进出港靠离码头、进出狭水道等机动航行； 3.机组替换时。
并联的条件及分析
准同步并车条件：①.相序；②.电压；③.频率；④.相位。 要求：相序在安装时得到一致；其它则须调控。
并联条件不满足的分析
相序不同：并联时至少两相短路。 电压不等：会引起无功环流，此环流可使电压相等，起均 压作用（通过电枢反应）。电压差不能大于10%额定电压。 相位不等：会引起有功环流，此环流可使相位相等，起自
频差电压的说明
Us
2Um
sin
s
0
2
待并发电机与电
网的频差减小，Us 的周期变长。发电
机与电网的相位差
为零时，Us信号正 好为零。同相位点。
由于正弦波Us幅值大小与相位差不成线性关系，且幅 值受电网和发电机电压变化影响，因此可将正弦波变成三
角波。 —— 用触发器获得电网与待并发电机频差电压的
矩形波，再通过积分电路获得三角波。
灯光法：又分“灯光明暗法”和“灯光旋转法”。是
据指示灯亮、暗变化情况进行并车操作的方法。
同步表
同步指示灯
1．灯光旋转法
（1）性能 A．f2 ＞f1：三灯熄灭的顺序为L1→L2→L3→L1，
f2＜ f1：三灯熄灭的顺序为L1→L3→L2→L1； B．灯光明暗旋转快说明频差大、慢说明频差小，L1灯光明暗 度说明相位差的大小。 （2）合闸
Us
2Um
sin
s
0
2
频差电压信号的获得
Us
2Um
sin
s
0
2
频差电压：待并机和电网电压的差值电压的包络线，
是脉动正弦波，为了得到线性关系，可变换成三角波。
作用：用来判断频差大小和相位差为零的时刻。
获得：将电 网电压和待并机 电压相减，得到 幅值大小随时间 变化信号，幅值 的包络线是正弦 波，可经滤波获 得包络线，再全 波整流，得到频 差电压信号Us。
EIH-221也是对电网和待并发电机进行检测，并判断合 闸的时刻。当满足合闸条件时刻到来时向EIH-215发出信号， 使主开关合闸。
如果频差太大，EIH-212自动向EIH-215发出禁止合闸信 号；如果频差太小，则通过EIH-212发出“呆滞扰动”信号 （加速），增大频差，使合闸条件能够较快到来。
无功环流：IPH ; 输出电流：I1 、I2
二、
待并机 U1 ；运行机U 2。 U U 2 U1 环流：IPH ; 有功分量：IPHP；无功分量：IPHq
三、 f1 f2 ,1 2 ,U1 U2
U1 U 2
待并机 U1 ；运行机 U 2。 U U 2 U1
环流： IPH; 输出电流： I1 、 I2
1.自动准同步并车装置，通常以
电压信号作为控制
待并机加减、速的依据。
A、电压差 B、相位差
C、频差
D、转差
2.自动准同步并车装置，呆滞扰动环节的作用是使
。
A、频差变大 B、频差变小 C、电压差变大 D、电压差
变小
3.有些自动准同步并车装置，可以提供的安全保护功能之一
是：能够发出信号
。
A、自动停车 B、自动跳闸 C、禁止起动 D、禁止
差很小或为零，灯光明暗度说明相位差的大小； B．灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。
（3）合闸 调待并机的调速开关（即调油门），使灯光明暗变化
慢（周期为3～5秒），灯光熄灭后（接近灯暗区中心）（ΔU 为30%Ue灯灭），合闸并车。
（4）缺点 灯光明暗不能说明f2是快还是慢。
二、同步表法
同步表：指针位置反映相位差， 指针转动快慢和转向反映待并机与电 网的频差大小和方向。
操作： 接通同步表，调节待并 机油门，使指针朝“快” 的方向以3～5s转的速 度旋转，在“11点”处 合闸。
注意：短时工作制 (15分钟)。
同步表外观
电磁式接线
13.3 同步发电机自动并车装置的基本原理
本节主要内容有两部分：
1.自动准同步并车原理 2.自动整步器 主要是学习自动并车装置的组成原理和各个 部分的作用。
一、自动并车装置基本原理
作用：代替人工并车操作又称自动整步器。是船舶电站 自动化装置一部分。 功率管理系统【Power Management System,PMS】
基本功能：1.频差预调---检测待并机和电网之间频差 大小和符号（即方向），并向待并机发出相应转速调节信 号；2.合闸控制---检测频差、相位差和电压差，满足合 闸条件时发出合闸指令（“与”逻辑） 。
13.2 同步发动机手动并车
准同步并车：
在满足并车条件下合闸称为准同步并
并车操作：
车（由自动装置完成准同步并车则称 为自动准同步并车）。
整步过程一般：只调节转速满足频差和相位要求，
电压条件由自动调压装置完成。
手动准同步并车方调法整：待“并灯机光的法频”率和，“使同其步满表足法频”差。
和相位条件的操作过程。
合闸
11-9-1、自动并车装置的基本功能是什么？频差电压为整步能 提供什么信息？ 答： 自动并车装置的基本功能是：检测频差的大小和方向， 并据此发出对待并机的调节信号；当检测到满足合闸条件时， 发出合闸控制信号。频差电压能为整步提供的信息有：带并机 和电网之间，电压的相位差大小及其方向。调节机构可根据频 差电压对待并机进行增减速调节。 11-9-2、为什么调速脉宽要与频差相匹配？ 答： 调节带并机转速（频率）用的电压脉冲信号，其脉宽应 与频差相匹配才能较好地达到调节效果。频差小脉宽大，则会 使调节过度，出现反复调整的调节过程；频差大脉宽小，则会 出现调节不足，延长调节过程。所以，调速脉宽要与频差相匹 配。
调待并机的调速开关：f2快减速、f2慢加速，使灯光旋转慢 （周期为3～5秒），熄灭的顺序为L1→L2→L3→L1（快向、顺 时针，防逆功率），接近L1灯熄灭区中心， L2、L3两灯同样亮 时，合闸并车。
2．灯光明暗法
（1）电路
Ts
1 f
（2）性能 A．灯光很亮说明待并机与电网相位差很大、熄灭说明相位