同期基礎(chǔ)知識介紹

LCU技術(shù)講座之---同期基礎(chǔ)知識介紹主講人：何云1同期基礎(chǔ)知識介紹在水電廠中，將水輪發(fā)電機(jī)組快速、準(zhǔn)確地投入運(yùn)行是一項非常重要且經(jīng)常進(jìn)行的操作。隨著系統(tǒng)用電量的增加，要求備用發(fā)電機(jī)組能夠迅速投入運(yùn)行，以滿足系統(tǒng)要求。在系統(tǒng)發(fā)生事故時，會失去部分電源，要求將備用發(fā)電機(jī)組快速投入系統(tǒng)以制止系統(tǒng)的崩潰。在這些情況下均要求進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的同期并網(wǎng)操作。2在電力系統(tǒng)中，同期方法可分為兩種：一種是準(zhǔn)同期方式，另一種是自同期方式。（目前絕大多數(shù)電廠采用的是準(zhǔn)同期方式，只有極個別電廠還保留有在非正常情況下自同期并網(wǎng)方式。）同期基礎(chǔ)知識介紹3同期基礎(chǔ)知識介紹準(zhǔn)同期方式是將待并發(fā)電機(jī)在并入電網(wǎng)前，通過調(diào)節(jié)水輪機(jī)轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速；通過調(diào)節(jié)勵磁裝置，使發(fā)電機(jī)端電壓接近系統(tǒng)電壓；選擇在零相角差的時刻合上發(fā)電機(jī)出口斷路器，使得發(fā)電機(jī)在沖擊電流最小的情況下迅速被拉入同步運(yùn)行。1.準(zhǔn)同期方式:4同期基礎(chǔ)知識介紹1.1理想的準(zhǔn)同期條件:（1）斷路器兩側(cè)的電壓幅值相等；即Ug＝Us（2）斷路器兩側(cè)的電壓頻率相等；即ωg＝ωs

或fg＝fs（3）斷路器合閘的瞬間相角差為零。即φ＝0使得并網(wǎng)瞬間系統(tǒng)對發(fā)電機(jī)的沖擊電流為零。5同期基礎(chǔ)知識介紹1.2現(xiàn)實的準(zhǔn)同期條件:（1）斷路器兩側(cè)的電壓差在給定值內(nèi)；即Ud＝Ug-Us≤電壓差給定值（2）斷路器兩側(cè)的電壓頻率差在給定值內(nèi)；即fd＝fg-fs≤頻率差給定值（3）斷路器合閘的瞬間相角差為零。即φd＝φg-φs≈0

使得并網(wǎng)瞬間系統(tǒng)對發(fā)電機(jī)的沖擊電流為允許范圍內(nèi)。6同期基礎(chǔ)知識介紹1.3現(xiàn)實的準(zhǔn)同期條件:事實上在發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)的三個條件中，電壓差和頻率差并不是傷害發(fā)電機(jī)主要因素，真正傷害發(fā)電機(jī)的是相角差。因此在準(zhǔn)同期并網(wǎng)過程中，嚴(yán)格控制相角差在零度時合上斷路器。7同期基礎(chǔ)知識介紹名詞解釋:1）越前時間，或?qū)皶r間：發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并列時，并列合閘瞬間發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓之間的相位差δ應(yīng)等于零?？紤]到并列斷路器都有一個合閘時間，自動準(zhǔn)同步裝置應(yīng)該在δ=00前一段時間發(fā)出合閘脈沖，這個提前時間稱為導(dǎo)前時間tad。由于一個斷路器的合閘時間是恒定不變的，所以導(dǎo)前時間也不應(yīng)隨頻差、壓差改變，是一個固定的值，稱之為恒定導(dǎo)前時間。8同期基礎(chǔ)知識介紹名詞解釋:2）越前相角，或?qū)跋嘟牵喊l(fā)電機(jī)準(zhǔn)同步并列時，并列合閘瞬間發(fā)電機(jī)電壓和系統(tǒng)電壓之間的相位差δ應(yīng)等于零?？紤]到并列斷路器都有一個合閘時間，自動準(zhǔn)同步裝置應(yīng)該在δ=00前一個相角發(fā)出合閘脈沖，這個提前相角稱為導(dǎo)前相角δad。9同期基礎(chǔ)知識介紹名詞解釋:3）滑差頻率，或滑差周期：發(fā)電機(jī)電壓角頻率ωG與系統(tǒng)電壓角頻率ωsys之差稱為滑差角頻率ωs，簡稱滑差。

ωs=ωG-ωsys=2π（fG-fsys）=fs。

上式中fs稱為滑差頻率。

Ts=1/|fs|稱為滑差周期。10同期基礎(chǔ)知識介紹導(dǎo)前時間、合閘時間、滑差周期

11同期基礎(chǔ)知識介紹2.自同期方式:自同期操作方式是將未啟勵升壓的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升到額定轉(zhuǎn)速后，首先合上斷路器，然后立即合上勵磁開關(guān)，并同時啟勵升壓，將發(fā)電機(jī)拉入同步。自同期方式僅適用于發(fā)電機(jī)斷路器的并網(wǎng)操作自同期操作方式的優(yōu)點：操作簡單、速度快。在系統(tǒng)發(fā)生故障、頻率和電壓波動較大時，發(fā)電機(jī)組仍能并網(wǎng)操作并迅速投入電網(wǎng)運(yùn)行。自同期操作方式的缺點：未啟勵的發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)時會產(chǎn)生較大的電流沖擊；合閘瞬間要從系統(tǒng)吸收無功功率，引起系統(tǒng)電壓下降。12同期基礎(chǔ)知識介紹3.手動準(zhǔn)同期自動準(zhǔn)同期并網(wǎng)過程是由專用的自動準(zhǔn)同期裝置來自動實現(xiàn)的。而手動準(zhǔn)同期是由專用的同步表計（如同期整步表、同步閉鎖繼電器等）、操作把手，由運(yùn)行人員依靠經(jīng)驗及人為判斷合閘時間，來操作斷路器的合閘操作。手動準(zhǔn)同期有以下弊端：有重大安全隱患，易引起誤操作；延誤并網(wǎng)時間，操作復(fù)雜；接線復(fù)雜。13同期基礎(chǔ)知識介紹4.自動準(zhǔn)同期裝置面對的同期對象自動準(zhǔn)同期所面對的對象有三類：

a）機(jī)組出口斷路器同期裝置自動檢測系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)的電壓差、頻率差和相角差，能對發(fā)電機(jī)的電壓和頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，在符合同期并網(wǎng)條件后發(fā)出斷路器合閘信號。

b）發(fā)電廠、變電站的線路開關(guān)（斷路器）、母聯(lián)開關(guān)（斷路器）同期裝置自動檢測斷路器兩側(cè)的電壓差、頻率差和相角差，并能區(qū)別是差頻并網(wǎng)還是同頻并網(wǎng)，在符合同期并網(wǎng)條件后發(fā)出斷路器合閘信號。14同期基礎(chǔ)知識介紹4.1線路開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)的差頻并網(wǎng)

差頻并網(wǎng)一般是兩個不同電網(wǎng)之間的聯(lián)網(wǎng)操作。自動準(zhǔn)同期裝置自動檢測兩系統(tǒng)之間的電壓差、頻率差和相角差，在電壓差、頻率差滿足并網(wǎng)條件的前提下，計算并撲捉相角差過零點導(dǎo)前時間發(fā)出斷路器合閘信號，使得兩電網(wǎng)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)組的并網(wǎng)操作也屬于差頻并網(wǎng)操作。15同期基礎(chǔ)知識介紹4.2線路開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)的同頻并網(wǎng)

同頻并網(wǎng)一般是同一電網(wǎng)內(nèi)的環(huán)并操作。在同一電網(wǎng)內(nèi)的頻率是一致的，因此自動準(zhǔn)同期裝置自動檢測斷路器兩側(cè)的頻率為一致，而電壓差和相角差（即功角）在允許范圍內(nèi)，給斷路器發(fā)出合閘信號，使得兩系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。164.3線路開關(guān)、旁路開關(guān)的無壓合閘

無壓合閘一般是指單向送電操作，或倒閘操作，主要表現(xiàn)在斷路器的一側(cè)或兩側(cè)無電壓。無壓合閘通常由運(yùn)行人員根據(jù)運(yùn)行規(guī)則確定為無壓合閘操作，啟動同期裝置的無壓合閘操作命令，由同期裝置自動檢測斷路器一側(cè)或兩側(cè)無電壓，滿足無壓合閘條件后，由同期裝置發(fā)出斷路器合閘信號。同期基礎(chǔ)知識介紹17同期基礎(chǔ)知識介紹5.同期對象及同期PT根據(jù)電廠主接線圖來確定同期對象及同期PT的接入。18同期基礎(chǔ)知識介紹5.1同期PT信號的接入同期裝置通常采用單相PT接線。一般電壓互感器PT的二次側(cè)線電壓為100V，相電壓為100V/√3（57.7V)。

在電壓互感器二次繞組B相接地系統(tǒng)中，可選取線電壓Uab（額定幅值100V）。

在電壓互感器二次繞組中性點接地系統(tǒng)中，可選取相電壓（額定幅值57.7V）,也可選取線電壓Uab（額定幅值100V）。19同期基礎(chǔ)知識介紹5.2同期PT信號的接入

a）發(fā)電機(jī)出口斷路器兩側(cè)的PT信號的接入選取兩側(cè)PT相同的線電壓信號、或相同的相電壓信號，無轉(zhuǎn)角問題。20同期基礎(chǔ)知識介紹5.3同期PT信號的接入

b）主變高壓側(cè)斷路器兩側(cè)的PT信號的接入由于主變壓器多采用Y-dll接線型，高壓側(cè)比低壓側(cè)的相位超前了30°。選取兩側(cè)PT相同的線電壓信號、或相同的相電壓信號，需在同期裝置中對低壓側(cè)的PT信號補(bǔ)償+30°。21同期基礎(chǔ)知識介紹5.4同期PT信號的接入

c）主變高壓側(cè)斷路器兩側(cè)的PT信號的接入

如果主變高壓側(cè)PT為中性點接地，而主變低壓側(cè)PT為B相接地方式時，則主變高壓側(cè)PT--Uc與主變低壓側(cè)PT--Ubc`同相位，但此時主變高壓側(cè)PTUc=100/1.732V

主變低壓側(cè)PTUbc’=Uc’=100V

因此在SJ-12C同期裝置中需將主變高壓側(cè)PT的電壓補(bǔ)償1.732倍，且無須轉(zhuǎn)角。22