電力系統(tǒng)自動裝置 第2章 同步發(fā)電機的自動并列

電力系統(tǒng)自動裝置第2章同步發(fā)電機的自動并列2.1概述2.1.1

并列的定義及并列操作的重要性為了避免并列操作不當而影響電力系統(tǒng)的安全運行，發(fā)電機的同期并列應滿足下列兩個基本要求：①發(fā)電機投入瞬間沖擊電流應盡可能小，其最大值及沖擊力矩不應超過允許值；②發(fā)電機組并入系統(tǒng)后，應盡可能快地進入同步運行狀態(tài)。2.1.2并列的方式(1)準同期并列(2)自同期并列自同期合閘時最大沖擊電流的周期分量Ii·cy可由下式求得

式中

X″d—發(fā)電機縱軸次暫態(tài)電抗X—系統(tǒng)電抗U—系統(tǒng)電壓

發(fā)電機母線電壓Ug為2.2準同期并列原理2.2.1準同期并列的條件

采用準同期并列的條件為：①待并發(fā)電機和系統(tǒng)相序相同；②待并發(fā)電機和系統(tǒng)頻率相同；③待并發(fā)電機電壓和并列點的系統(tǒng)側(cè)電壓相等；④待并發(fā)電機電壓和并列點的系統(tǒng)側(cè)電壓相位角相等。圖2.1

發(fā)電機并列示意圖

（１）存在電壓幅值差

若并列時,發(fā)電機角頻率ωg等于系統(tǒng)角頻率ωx;發(fā)電機電壓與系統(tǒng)電壓相位相等,即相角差δ=0;電壓幅值不等,即Ug≠U。這時有相量圖如圖2.2所示圖2.2

電壓不等時的相量圖(2)存在相角差

圖2.3

相位不等時的相量圖(3)存在頻率差

圖2.4

脈動電壓

相角差

δ=φg-φ=ωgt-ωxt=±102.2.2脈動電壓的分析及恒定越前相位與恒定越前時間的概念(1)脈動電壓的分析將us=ug-u=Ugmsin

ωgt-Umsin

ωxt稱為脈動電壓。若Ugm=Um,此即為只有頻率偏差時的情況。Us的相量與波形如圖2.4所示,并有

設圖2.1(a)中待并發(fā)電機電壓的瞬間值為

以ωs=ωg-ωx代入式(2.6)中得

脈動電壓us的幅值包絡線Us含有準同期并列3個條件的信息:電壓差、頻率差、相位差圖2.5

Us=U時的波形1)電壓差條件在δ=0時檢測Us的大小,若它的值足夠小,說明電壓差條件滿足,反之,電壓差不滿足要求2)頻率差條件因脈動電壓Us的滑差角頻率ωs=ωg-ωx就是頻率差,因此,通過對ωs的檢測,就能判別頻率差條件是否滿足3)相位條件并列斷路器主觸頭能于兩電壓相位差角δ=0的時刻閉合,則說明滿足相位條件(2)恒定越前相角與恒定越前時間的概念在δ=0之前某一恒定角度δyq發(fā)出合閘信號,則該同期裝置稱為恒定越前相角型同期裝置,δyq稱為恒定越前相角。若在δ=0之前某一恒定時間tyq發(fā)出合閘信號,則該同期裝置稱為恒定越前時間型同期裝置,tyq稱為恒定越前時間圖2.6

不同ωs時,恒定越前相角與恒定越前時間對比圖2.2.3自動準同期裝置的組成及分類

(1)組成①頻率差控制單元②電壓差控制單元③合閘控制單元

圖2.7

自動準同期基本結(jié)構(gòu)框圖

(2)分類1)按自動化程度分類按自動化程度可分為半自動型與全自動型2)按裝置中信號處理方式分類①模擬式自動準同期裝置②數(shù)字式自動準同期裝置2.2.4發(fā)電廠同期點在發(fā)電廠中，凡是可以進行同期并列操作的斷路器，都是發(fā)電廠的同期點。2.2.5準同期并列參數(shù)的計算

(1)確定允許合閘誤差角δa·e

(2)確定允許滑差角頻率ωs·a

2.3模擬式自動準同期裝置2.3.1模擬式自動準同期裝置的功能

①能自動檢查頻率差和電壓差，鑒別它們是否滿足同期條件；②當待并發(fā)電機與系統(tǒng)頻率差與電壓差大于允許范圍時，ＺＺＱ?５型裝置能自動調(diào)整發(fā)電機的頻率與電壓值，使之接近系統(tǒng)頻率，且電壓差滿足要求；③當頻率差和電壓差滿足同期條件時，在兩電壓矢量重合（δ＝０）之前某一給定時間發(fā)出合閘脈沖，實現(xiàn)恒定越前時間自動并列。2.3.2合閘控制部分（１）合閘部分的組成①線性整步電壓環(huán)節(jié)②恒定越前時間環(huán)節(jié)ａ.頻差閉鎖環(huán)節(jié)ｂ.壓差閉鎖環(huán)節(jié)圖2.8

出口合閘回路邏輯方框圖（２）線性整步電壓環(huán)節(jié)（1）全波線性整步電壓環(huán)節(jié)電路及整步電壓①整形電路的作用在于將正弦波電壓變換成方波圖2.9全波線性整步電壓電路全波線性整步電壓的特點圖2.10整步電壓電路的波形圖全波線性整步電壓的特點

（３）恒定越前時間環(huán)節(jié)

圖2.11

恒定越前時間信號形成電路2.3.3頻率差檢測

2.3.4電壓差檢測

圖2.12

電壓差檢測原則框圖2.3.5其他環(huán)節(jié)的工作原理

（１）合閘控制單元（２）頻率差控制單元

圖2.13

邏輯判別頻率差方向法控制原理

圖2.14

邏輯判別區(qū)間確定原理（３）電壓差控制單元圖2.15電壓差控制邏輯框圖2.4數(shù)字型自動準同期裝置

2.4.1模擬式準同期裝置存在的問題2.4.2數(shù)字式（微機式）自動準同期裝置工作原理（１）主機（２）輸入輸出接口電路（３）輸入電路1)并列點參數(shù)選擇信號2)并列斷路器輔助接點信號3)復位信號圖2.16

數(shù)字式自動準同期裝置硬件系統(tǒng)原理框圖（４）輸出電路①控制信號②報警信號③錄波④顯示2.4.3軟件功能的工作原理

圖2.17

頻率檢測原理框圖2)相角差檢測

圖2.18

相角差檢測原理框圖及波形圖2.19

δe(t)隨ωs變化的軌跡(3)并列合閘命令發(fā)出的原理

（2.25）（2.26）

(4)微機并列裝置的功能

1)能適應電壓互感器不同相別與電壓值2)應有良好的電壓差、頻率差控制功能3)確保在δe=0時同步4)應能在第一次出現(xiàn)同期條件時發(fā)合閘命令5)應具有低壓和高壓閉鎖功