電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置ppt課件

1、North China Electric Power University同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)并列齊鄭教5B區(qū)10280798596根本內(nèi)容根本內(nèi)容n1、并列操作、同期、同期點(diǎn)的根本概念n2、同步發(fā)電機(jī)并列操作的原那么n3、同步發(fā)電機(jī)的并列方法n5、同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列時(shí)偏離理想條件n 情況下的后果n4、同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件根本概念根本概念并列操作、同期并列操作、同期將發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)稱為并列操作，又稱為將發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)稱為并列操作，又稱為同期。同期。并列操作是組成電力系統(tǒng)的第一項(xiàng)操作并列操作是組成電力系統(tǒng)的第一項(xiàng)操作同期點(diǎn)同期點(diǎn)每一個(gè)有能夠進(jìn)展并列操作的斷路器稱作同期每一

2、個(gè)有能夠進(jìn)展并列操作的斷路器稱作同期點(diǎn)。點(diǎn)。G系統(tǒng)系統(tǒng)QF根本概念根本概念系統(tǒng)系統(tǒng)QF1QF2QF3QF4系統(tǒng)系統(tǒng)QF5結(jié)論：不同的運(yùn)轉(zhuǎn)方式具有不同的同期點(diǎn)結(jié)論：不同的運(yùn)轉(zhuǎn)方式具有不同的同期點(diǎn)方式方式1：G1經(jīng)過經(jīng)過QF1并列并列G1G2方式方式2：G1經(jīng)過經(jīng)過QF4并列并列方式方式3：G1經(jīng)過經(jīng)過QF3并列并列同步發(fā)電機(jī)并列操作的原那么同步發(fā)電機(jī)并列操作的原那么并列操作的根本原那么并列操作的根本原那么1、同期斷路器合閘時(shí)，沖擊電流應(yīng)盡能夠小，其瞬時(shí)最大值普通不超越1-2倍的額定電流。2、發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)后，應(yīng)能迅速進(jìn)入同步運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，其暫態(tài)過程要短，以減少對(duì)電力系統(tǒng)的擾動(dòng)。產(chǎn)生宏大的沖擊電流，甚

3、至大于機(jī)端短路電產(chǎn)生宏大的沖擊電流，甚至大于機(jī)端短路電流流引起系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降引起系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩以致使系統(tǒng)瓦解使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩以致使系統(tǒng)瓦解并列操作不當(dāng)?shù)暮蠊⒘胁僮鞑划?dāng)?shù)暮蠊桨l(fā)電機(jī)并列操作的原那么同步發(fā)電機(jī)并列操作的原那么并列操作不當(dāng)，后果很嚴(yán)重！并列操作不當(dāng)，后果很嚴(yán)重！同步發(fā)電機(jī)的并列方法同步發(fā)電機(jī)的并列方法( (一一) )自同期并列自同期并列發(fā)電機(jī)升速到接近同步轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)升速到接近同步轉(zhuǎn)速把發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)把發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)將勵(lì)磁電流加到轉(zhuǎn)子回路將勵(lì)磁電流加到轉(zhuǎn)子回路同步運(yùn)轉(zhuǎn)同步運(yùn)轉(zhuǎn)異步發(fā)電機(jī)異步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)的并列方法同步發(fā)電機(jī)的并列方法并列迅速，操作簡(jiǎn)單，可

4、以快速向系統(tǒng)注入并列迅速，操作簡(jiǎn)單，可以快速向系統(tǒng)注入有功功率有功功率從系統(tǒng)吸收大量無功功率，系統(tǒng)電壓下從系統(tǒng)吸收大量無功功率，系統(tǒng)電壓下降，沖擊電流較大降，沖擊電流較大事故處置，緊急投入備用機(jī)組時(shí)事故處置，緊急投入備用機(jī)組時(shí)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺陷缺陷適用情況適用情況同步發(fā)電機(jī)的并列方法同步發(fā)電機(jī)的并列方法( (二二) )準(zhǔn)同期并列準(zhǔn)同期并列發(fā)電機(jī)升速到接近同步轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)升速到接近同步轉(zhuǎn)速將勵(lì)磁電流加到轉(zhuǎn)子回路將勵(lì)磁電流加到轉(zhuǎn)子回路把發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)把發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)同步運(yùn)轉(zhuǎn)同步運(yùn)轉(zhuǎn)空載電動(dòng)勢(shì)空載電動(dòng)勢(shì)同步發(fā)電機(jī)的并列方法同步發(fā)電機(jī)的并列方法沖擊電流小，對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)小，可以向系統(tǒng)沖擊電流小，對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)小，

5、可以向系統(tǒng)發(fā)出無功功率發(fā)出無功功率時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)間較長(zhǎng)正常情況下投入發(fā)電機(jī)時(shí)正常情況下投入發(fā)電機(jī)時(shí)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺陷缺陷適用情況適用情況同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件XGSUUUGUXU GUXU發(fā)電機(jī)電壓、電網(wǎng)電壓的有效值發(fā)電機(jī)電壓、電網(wǎng)電壓的有效值dX 發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗、系統(tǒng)等值電抗發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗、系統(tǒng)等值電抗XX最理想的情況就是最理想的情況就是 ，此時(shí)，此時(shí) ，QF合閘合閘沖擊電流為零。沖擊電流為零。0SUGXUU同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件準(zhǔn)同期并列的理想條件：準(zhǔn)同期并列的理想條件：XGXGff或或3、頻率相等、頻率相等XGUU1、電壓幅值相等、電

6、壓幅值相等0e2、相角差為零、相角差為零實(shí)踐上不能夠也沒有必要滿足理想條件實(shí)踐上不能夠也沒有必要滿足理想條件偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-相角差相角差并列時(shí)的電氣形狀：并列時(shí)的電氣形狀：XGffXGUU0e沖擊電流最大瞬時(shí)值：沖擊電流最大瞬時(shí)值：max1.8 22sin2ehGdXiUXX GU發(fā)電機(jī)電壓的有效值發(fā)電機(jī)電壓的有效值沖擊電流主要為有功電流分量。沖擊電流主要為有功電流分量。dX 發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗、系統(tǒng)等值電抗發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗、系統(tǒng)等值電抗XX偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-相角差相角差30 時(shí)并列操作的電流波形時(shí)并列操作的電流波形偏移理想條件下的后果偏移理想條

7、件下的后果-相角差相角差45 時(shí)并列操作的電流波形時(shí)并列操作的電流波形偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-相角差相角差在相角差不為在相角差不為0的情況下合閘后，將會(huì)產(chǎn)生有功性質(zhì)的的情況下合閘后，將會(huì)產(chǎn)生有功性質(zhì)的沖擊電流。沖擊電流。我國(guó)普通限制角差在我國(guó)普通限制角差在10 以內(nèi)，大型機(jī)組在以內(nèi)，大型機(jī)組在2 以內(nèi)。以內(nèi)。結(jié)論結(jié)論相角差越大，沖擊電流越大。相角差越大，沖擊電流越大。例題分析例題分析max1.8 22sin22*(0.1250.25)2arcsin0.19911.41.8 2*2*1.05ehGdXeiUXXrad解：例：某發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗為例：某發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗為0.1

8、25，系統(tǒng)等值電抗，系統(tǒng)等值電抗0.25，最大，最大允許沖擊電流為允許沖擊電流為2求：最大合閘相角偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-電壓差電壓差XUGUhIXGff0eXGUU并列時(shí)的電氣形狀：并列時(shí)的電氣形狀：沖擊電流最大瞬時(shí)值：沖擊電流最大瞬時(shí)值：dSdXGhXUXUUi 55. 228 . 1max沖擊電流主要為無功電流分量。沖擊電流主要為無功電流分量。GUXU發(fā)電機(jī)電壓、電網(wǎng)電壓的有效值發(fā)電機(jī)電壓、電網(wǎng)電壓的有效值dX 發(fā)電機(jī)直軸次暫態(tài)電抗發(fā)電機(jī)直軸次暫態(tài)電抗偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-電壓差電壓差在電壓差不為在電壓差不為0的情況下合閘后，將會(huì)產(chǎn)生無功性質(zhì)的的情況

9、下合閘后，將會(huì)產(chǎn)生無功性質(zhì)的沖擊電流。沖擊電流。我國(guó)普通限制電壓差在我國(guó)普通限制電壓差在5%-10%以內(nèi)，大型機(jī)組在以內(nèi)，大型機(jī)組在0.1%以內(nèi)。以內(nèi)。結(jié)論結(jié)論電壓差越大，沖擊電流越大。電壓差越大，沖擊電流越大。偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-滑差滑差XUGUSUGXj2tX1tGe并列時(shí)的電氣形狀：并列時(shí)的電氣形狀：XGUU0eXGff斷路器斷路器QF兩側(cè)的電壓差為脈兩側(cè)的電壓差為脈動(dòng)電壓：動(dòng)電壓：21sinsintUtUuXmXGmGS021tUttUuXGSXGXGmGS2cos2cos2sin2脈動(dòng)電壓的幅值脈動(dòng)電壓的幅值偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-滑差滑差Su

10、 是幅值為是幅值為 ,頻率接頻率接近工頻的交流電壓波形。近工頻的交流電壓波形。SU2sin22sin22sin22sin2emXemGSmGXGmGSUUtUtUUXGSSSf22ST脈動(dòng)電壓周期脈動(dòng)電壓周期 、滑差頻率、滑差頻率 、滑差角頻率、滑差角頻率 都可以都可以用于表示待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)之間或兩并列電網(wǎng)頻用于表示待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)之間或兩并列電網(wǎng)頻率之間的相差程度。率之間的相差程度。SSfST偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-滑差滑差此時(shí)的合閘相角差是時(shí)間的函數(shù)，與發(fā)出合閘時(shí)間有關(guān)。此時(shí)的合閘相角差是時(shí)間的函數(shù)，與發(fā)出合閘時(shí)間有關(guān)。假設(shè)發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)辰不恰當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生

11、較大的沖擊假設(shè)發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)辰不恰當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊電流，假設(shè)發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)辰恰當(dāng)，就會(huì)在電流，假設(shè)發(fā)出合閘信號(hào)的時(shí)辰恰當(dāng)，就會(huì)在QF兩側(cè)電兩側(cè)電壓相量重合時(shí)合閘，沖擊電流為零。壓相量重合時(shí)合閘，沖擊電流為零。假設(shè)并列時(shí)頻率差較大，即使合閘相角差很小，滿足要假設(shè)并列時(shí)頻率差較大，即使合閘相角差很小，滿足要求，也需求發(fā)電機(jī)閱歷一段時(shí)間的加速或者減速過程，求，也需求發(fā)電機(jī)閱歷一段時(shí)間的加速或者減速過程，才干實(shí)現(xiàn)同步。加速或減速力矩會(huì)對(duì)機(jī)組呵斥沖擊，嚴(yán)才干實(shí)現(xiàn)同步。加速或減速力矩會(huì)對(duì)機(jī)組呵斥沖擊，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致失步。重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致失步。偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-滑差滑差發(fā)電

12、機(jī)發(fā)出發(fā)電機(jī)發(fā)出功率功率發(fā)電機(jī)吸收發(fā)電機(jī)吸收功率功率偏移理想條件下的后果偏移理想條件下的后果-滑差滑差滑差偏移理想條件時(shí)滑差偏移理想條件時(shí)并網(wǎng)后，需經(jīng)過加速或減速的振蕩過程，力矩將并網(wǎng)后，需經(jīng)過加速或減速的振蕩過程，力矩將會(huì)對(duì)機(jī)組呵斥沖擊會(huì)對(duì)機(jī)組呵斥沖擊有能夠出如今功角到達(dá)有能夠出如今功角到達(dá)180時(shí)，滑差頻率還沒有時(shí)，滑差頻率還沒有降到零，機(jī)組會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)到功角大于降到零，機(jī)組會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)到功角大于180 的區(qū)域，失去的區(qū)域，失去穩(wěn)定性穩(wěn)定性我國(guó)普通限制滑差周期在1016s之間同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件t*結(jié)論結(jié)論壓差、角差、滑差三者中，壓差與其他兩個(gè)無關(guān)，壓差、角差、滑差三者

13、中，壓差與其他兩個(gè)無關(guān)，但是角差和滑差相關(guān)但是角差和滑差相關(guān)壓差、角差、滑差不為零的影響壓差、角差、滑差不為零的影響沖擊電流并列后振蕩壓差0有，無功性質(zhì)沒有角差0有，有功性質(zhì)有，不會(huì)導(dǎo)致失穩(wěn)滑差0沒有有，會(huì)導(dǎo)致失穩(wěn)同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件例例1：某汽輪發(fā)電機(jī)的并列沖擊電流不能大于機(jī)端三相短路電：某汽輪發(fā)電機(jī)的并列沖擊電流不能大于機(jī)端三相短路電流的非常之一，在發(fā)電機(jī)電壓幅值、頻率與系統(tǒng)電壓相等的前提流的非常之一，在發(fā)電機(jī)電壓幅值、頻率與系統(tǒng)電壓相等的前提下，試求最大允許并列誤差角度。下，試求最大允許并列誤差角度。73. 505. 0arcsin21*1012sin2

14、XX解：同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件同步發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列的條件sTsradrad7 . 42)3(/33. 105. 0%20*5 . 0199. 0)2(4 .11199. 005. 1*2*28 . 1)25. 0125. 0(*1*2arcsin2) 1 (解：例例2：某發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗為：某發(fā)電機(jī)的次暫態(tài)電抗為0.125，系統(tǒng)等值電抗，系統(tǒng)等值電抗0.25，斷，斷路器合閘時(shí)間路器合閘時(shí)間0.5s，最大誤差時(shí)間為，最大誤差時(shí)間為20，并列安裝最大誤差時(shí)，并列安裝最大誤差時(shí)間間0.05s，最大允許沖擊電流，最大允許沖擊電流2求：最大合閘相角，允許滑差角頻率，滑差周期偏移理想條件下的后果偏移

15、理想條件下的后果-滑差滑差留意留意滿足沖擊電流要求的允許滑差滿足沖擊電流要求的允許滑差滿足穩(wěn)定要求的允許滑差滿足穩(wěn)定要求的允許滑差取最小值取最小值準(zhǔn)同期并列原理準(zhǔn)同期并列原理電壓幅值差控制電壓幅值差控制滑差控制滑差控制角差控制角差控制恒定越前時(shí)間恒定越前相角準(zhǔn)同期并列原理準(zhǔn)同期并列原理恒定越前時(shí)間恒定越前時(shí)間間同期斷路器合閘動(dòng)作時(shí)回路延時(shí)同期裝置合閘信號(hào)輸出QFCQFCYJttttt恒定越前相角恒定越前相角YJt*準(zhǔn)同期并列原理準(zhǔn)同期并列原理tii1微分預(yù)告法微分預(yù)告法優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單缺陷：誤差較大缺陷：誤差較大ddt*準(zhǔn)同期并列原理準(zhǔn)同期并列原理例例3：假設(shè)斷路器完成合閘動(dòng)作需求的時(shí)間是

16、：假設(shè)斷路器完成合閘動(dòng)作需求的時(shí)間是0.1s，0s時(shí)發(fā)電時(shí)發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)電壓相位差為機(jī)和系統(tǒng)電壓相位差為7.2，0.04s時(shí)相位差為時(shí)相位差為6.2，發(fā)電機(jī)頻率，發(fā)電機(jī)頻率大于系統(tǒng)頻率且滑差為勻速，那么合閘時(shí)辰為大于系統(tǒng)頻率且滑差為勻速，那么合閘時(shí)辰為 _ s.sts188. 01 . 025/2 . 7/2504. 0/ )2 . 62 . 7(度解：采用微分預(yù)報(bào)法2 . 65 . 200.042 . 70.1880.2880.75. 3微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝功能自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝功能功能一：自動(dòng)檢查待并發(fā)電機(jī)與母線之間的壓功能一：自動(dòng)檢查待并發(fā)電機(jī)與母線之間的壓差

17、及頻差能否符合并列條件，在滿足這兩個(gè)條差及頻差能否符合并列條件，在滿足這兩個(gè)條件時(shí)，可以提早發(fā)出合閘信號(hào)，使斷路器主觸件時(shí)，可以提早發(fā)出合閘信號(hào)，使斷路器主觸頭在角差為零時(shí)閉合頭在角差為零時(shí)閉合功能二：當(dāng)壓差不滿足條件時(shí)，進(jìn)展均壓操作功能二：當(dāng)壓差不滿足條件時(shí)，進(jìn)展均壓操作(利用勵(lì)磁調(diào)理器利用勵(lì)磁調(diào)理器)；當(dāng)頻差不滿足條件時(shí)，進(jìn)；當(dāng)頻差不滿足條件時(shí)，進(jìn)展均頻操作展均頻操作(利用調(diào)速器利用調(diào)速器)微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝邏輯構(gòu)造自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝邏輯構(gòu)造或非門與門&壓差不允許越前時(shí)間合閘信號(hào)頻差不允許微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝同期斷路器G頻差控制單元壓差控

18、制單元合閘控制單元加速減速升壓降壓合閘PTPT自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝組成自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝組成微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝NuTdtuUNGTGG1202NuTdtuUNSTSS1202電壓差檢測(cè)電壓差檢測(cè)SGUUU微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝 頻率差檢測(cè)頻率差檢測(cè) 方法方法1：直接丈量：直接丈量降壓濾波CPUu總線整形二分頻定時(shí)/計(jì)數(shù) 方法方法2：經(jīng)過角差間接丈量：經(jīng)過角差間接丈量tdtdii1微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝 相角差檢測(cè)相角差檢測(cè)電壓變換異或門UgUs電壓變換整形方波整形方波CPU總線微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝 相角差檢測(cè)相角差檢測(cè)11,2,iixiiiixii微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝 相角差檢測(cè)相角差檢測(cè)20abcUgUsUgUsUsUg微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝微機(jī)型自動(dòng)準(zhǔn)同期安裝 模擬式安裝：線形整步電壓模擬式安裝：線形整步電壓