電力系統(tǒng)自動裝置第2章

同步發(fā)電機的自動并列竇建中6014根本內(nèi)容1、并列操作、同期、同期點的根本概念2、同步發(fā)電機并列操作的原那么3、同步發(fā)電機的并列方法5、同步發(fā)電機準同期并列時偏離理想條件情況下的后果4、同步發(fā)電機準同期并列的條件根本概念★并列操作、同期將發(fā)電機投入系統(tǒng)稱為并列操作，又稱為同期。并列操作是組成電力系統(tǒng)的第一項操作★同期點每一個有可能進行并列操作的斷路器稱作同期點。G~系統(tǒng)QF根本概念~系統(tǒng)QF1~QF2QF3QF4系統(tǒng)QF5結(jié)論：不同的運行方式具有不同的同期點方式1：G1通過QF1并列G1G2方式2：G1通過QF4并列方式3：G1通過QF3并列同步發(fā)電機并列操作的原那么☆并列操作的根本原那么★1、同期斷路器合閘時，沖擊電流應盡可能小，其瞬時最大值一般不超過1-2倍的額定電流?！?、發(fā)電機并入電網(wǎng)后，應能迅速進入同步運行狀態(tài)，其暫態(tài)過程要短，以減少對電力系統(tǒng)的擾動?！锂a(chǎn)生巨大的沖擊電流，甚至大于機端短路電流★引起系統(tǒng)電壓嚴重下降★使電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩以至使系統(tǒng)瓦解☆并列操作不當?shù)暮蠊桨l(fā)電機并列操作的原那么并列操作不當，后果很嚴重！同步發(fā)電機的并列方法☆(一)自同期并列發(fā)電機升速到接近同步轉(zhuǎn)速把發(fā)電機投入系統(tǒng)將勵磁電流加到轉(zhuǎn)子回路同步運行異步發(fā)電機同步發(fā)電機的并列方法★并列迅速，操作簡單，能夠快速向系統(tǒng)注入有功功率★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★事故處理，緊急投入備用機組時☆優(yōu)點☆缺點☆適用情況同步發(fā)電機的并列方法☆(二)準同期并列發(fā)電機升速到接近同步轉(zhuǎn)速將勵磁電流加到轉(zhuǎn)子回路把發(fā)電機投入系統(tǒng)同步運行空載電動勢同步發(fā)電機的并列方法★沖擊電流小，對系統(tǒng)的擾動小，可以向系統(tǒng)發(fā)出無功功率★時間較長★正常情況下投入發(fā)電機時☆優(yōu)點☆缺點☆適用情況同步發(fā)電機準同期并列的條件發(fā)電機電壓、電網(wǎng)電壓的有效值發(fā)電機次暫態(tài)電抗、系統(tǒng)等值電抗最理想的情況就是，此時，QF合閘沖擊電流為零。同步發(fā)電機準同期并列的條件☆準同期并列的理想條件：或3、頻率相等1、電壓幅值相等2、相角差為零實際上不可能也沒有必要滿足理想條件偏移理想條件下的后果----相角差并列時的電氣狀態(tài)：沖擊電流最大瞬時值：發(fā)電機電壓的有效值沖擊電流主要為有功電流分量。發(fā)電機次暫態(tài)電抗、系統(tǒng)等值電抗偏移理想條件下的后果----相角差30°時并列操作的電流波形偏移理想條件下的后果----相角差45°時并列操作的電流波形偏移理想條件下的后果----相角差在相角差不為0的情況下合閘后，將會產(chǎn)生有功性質(zhì)的沖擊電流。我國一般限制角差在10°以內(nèi)，大型機組在2°以內(nèi)。結(jié)論相角差越大，沖擊電流越大。例題分析☆例：某發(fā)電機的次暫態(tài)電抗為0.125，系統(tǒng)等值電抗0.25，最大允許沖擊電流為求：最大合閘相角偏移理想條件下的后果----電壓差并列時的電氣狀態(tài)：沖擊電流最大瞬時值：沖擊電流主要為無功電流分量。發(fā)電機電壓、電網(wǎng)電壓的有效值發(fā)電機直軸次暫態(tài)電抗偏移理想條件下的后果----電壓差在電壓差不為0的情況下合閘后，將會產(chǎn)生無功性質(zhì)的沖擊電流。我國一般限制電壓差在5%-10%以內(nèi)，大型機組在0.1%以內(nèi)。結(jié)論電壓差越大，沖擊電流越大。偏移理想條件下的后果----滑差并列時的電氣狀態(tài)：斷路器QF兩側(cè)的電壓差為脈動電壓：脈動電壓的幅值偏移理想條件下的后果----滑差是幅值為,頻率接近工頻的交流電壓波形。脈動電壓周期、滑差頻率、滑差角頻率都可以用于表示待并發(fā)電機的頻率與電網(wǎng)之間或兩并列電網(wǎng)頻率之間的相差程度。偏移理想條件下的后果----滑差此時的合閘相角差是時間的函數(shù)，與發(fā)出合閘時間有關(guān)。假設發(fā)出合閘信號的時刻不恰當，就會產(chǎn)生較大的沖擊電流，假設發(fā)出合閘信號的時刻恰當，就會在QF兩側(cè)電壓相量重合時合閘，沖擊電流為零。假設并列時頻率差較大，即使合閘相角差很小，滿足要求，也需要發(fā)電機經(jīng)歷一段時間的加速或者減速過程，才能實現(xiàn)同步。加速或減速力矩會對機組造成沖擊，嚴重時甚至會導致失步。偏移理想條件下的后果----滑差發(fā)電機發(fā)出功率發(fā)電機吸收功率偏移理想條件下的后果----滑差☆滑差偏移理想條件時★并網(wǎng)后，需經(jīng)過加速或減速的振蕩過程，力矩將會對機組造成沖擊★有可能出現(xiàn)在功角到達180°時，滑差頻率還沒有降到零，機組會運行到功角大于180°的區(qū)域，失去穩(wěn)定性我國一般限制滑差周期在10－16s之間同步發(fā)電機準同期并列的條件☆結(jié)論☆★壓差、角差、滑差三者中，壓差與其他兩個無關(guān)，但是角差和滑差相關(guān)★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，不會導致失穩(wěn)滑差≠0沒有有，會導致失穩(wěn)同步發(fā)電機準同期并列的條件☆例1：某汽輪發(fā)電機的并列沖擊電流不能大于機端三相短路電流的十分之一，在發(fā)電機電壓幅值、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。同步發(fā)電機準同期并列的條件☆例2：某發(fā)電機的次暫態(tài)電抗為0.125，系統(tǒng)等值電抗0.25，斷路器合閘時間0.5s，最大誤差時間為20％，并列裝置最大誤差時間0.05s，最大允許沖擊電流求：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----滑差注意★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★取最小值準同期并列原理☆電壓幅值差控制☆滑差控制☆角差控制恒定越前時間恒定越前相角準同期并列原理☆恒定越前時間☆恒定越前相角準同期并列原理★微分預報法優(yōu)點：簡單缺點：誤差較大準同期并列原理☆例3：假設斷路器完成合閘動作需要的時間是0.1s，0s時發(fā)電機和系統(tǒng)電壓相位差為7.2°，0.04s時相位差為6.2°，發(fā)電機頻率大于系統(tǒng)頻率且滑差為勻速，那么合閘時刻為____s.0.040.1880.2880.138微機型自動準同期裝置☆自動準同期裝置功能功能一：自動檢查待并發(fā)電機與母線之間的壓差及頻差是否符合并列條件，在滿足這兩個條件時，能夠提前發(fā)出合閘信號，使斷路器主觸頭在角差為零時閉合功能二：當壓差不滿足條件時，進行均壓操作(利用勵磁調(diào)節(jié)器)；當頻差不滿足條件時，進行均頻操作(利用調(diào)速器)微機型自動準同期裝置自動準同期裝置邏輯結(jié)構(gòu)或非門與門&壓差不允許越前時間合閘信號頻差不允許微機型自動準同期裝置同期斷路器G頻差控制單元壓差控制單元合閘控制單元加速減速升壓降壓合閘PTPT自動準同期裝置組成微機型自動準同期裝置☆電壓差檢測微機型自動準同期裝置☆

頻率差檢測★

方法1：直接測量降壓濾波CPUu總線整形二分頻定時/計數(shù)★

方法2：通過角差間接測量微機型自動準同期裝置☆

相角差檢測電壓變換異或門UgUs電壓變換整形方波整形方波CPU總線微機型自動準同期裝置☆

相角差檢測微機型自動準同期裝置☆

相角差檢測0abcUgUsUgUsUsUg微機型自動準同期裝置☆

模擬式裝置：線形整步電壓微機型自動準同期裝置★

一、滑差加速度☆兩個特殊情況如果滑差加速度過大，說明轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)軸的驅(qū)動能量較大，合閘后暫態(tài)過程嚴重，甚至可能失步?！?/p>

二、滑差接近零如果滑差接近零，有可能角差常時間穩(wěn)定在一個較大的值，延長了同期等待時間，此時應適當調(diào)快發(fā)電機的頻率，增加滑差，但不能過大。電網(wǎng)準同期并列★待并兩個電網(wǎng)頻率相等，即滑差為零★待并兩個電網(wǎng)電壓的幅值相等，即壓差為零★斷路器主觸頭閉合瞬間，待并兩個電網(wǎng)電壓間的瞬時相角差為零，即角差為零☆