最新电力系统自动化 第三版(王葵、孙莹编)第一章发电机的自动并列

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准同期并列分析计算
U X
B
UG U X
DL
XG
U S
XX
A
U G
EG
G
E X
图1-1（a）电路示意图
图1-1 （c）等值电路图
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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UG U X
XG
U S
XX
EG
E X
U G
U X
XG XX
U S U S 019Βιβλιοθήκη （二）合闸相角差I h
U G
(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) UG UX ,电压幅值相等； (2) fG fX , 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" 2.55UX •2sine
h.max X"qXX
2
（3-5）
式中 U X ——系统电压有效值；
X
" q
——发电机交轴次暂态电抗。
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几点说明
◦ 当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功电流分量； ◦ 合闸后发电机与电网间立刻交换有功功率，使机组联轴
电力系统自动化 第三版(王葵、 孙莹编)第一章发电机的自动并
列
为什么需要并列
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；
o 在检修完，要将机组重新投入； o 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。 o 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。
10
G
V
T
Uf
自同期并列示意图
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准同步并列理想条件
•
Ux
B
DL
A
•
UG
( a ) ～G
•
•
UG
Us
G
e
•
Ux
x
o (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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2
同步运行基本原理
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：
uUmsin(t)
式中 U m ——电压幅值 ——电压的角频率
——初相角 o 发电机同步运行
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并列的概念
◦ 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。
6
同步点示意图
7
并列操作分类
◦ 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。
戴 维 南 等 效 变 换
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发电机侧电压相关参量：电网侧电压相关参量：
U G —— 发电机电压相量；
U x —— 电网电压相量；
U G —— 发电机电压幅值； U x —— 电网电压幅值； G —— 发电机电压角频率； x —— 电网电压角频率；
G —— 发电机电压初相角； x —— 电网电压初相角；
U X
B
DL
XG
U G A
EG
G
图1-1（a）电路示意图
UG U X
U S
XX
E X
图1-1 （c）等值电路图
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准同期并列特点及适用场合
◦ 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 G
(a) e 0
图 准同期条件分析
i" h.max
2kimic"h
1.8 2(UGUx) X"dXX
2 X
.5 5U
" d
X
S X
(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
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几点说明
◦ 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
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并列基本要求
◦ 并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规定的允许 值；
◦ 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。
5
同步点
8
G
V
T
Uf
准同期并列示意图
9
Con’t
◦ 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。
Us UGUx 相量差，又称脉动电压
UG Ux
幅值差
G x
G x
频率差 相角差
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（一）电压幅值差
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 则冲电击压电幅流值最不大等瞬，U 时值G为U : X。
I h
U S
U x
◦ 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。
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％。