同步發(fā)電機(jī)自動(dòng)并列裝置（電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置課件）

《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置》并列操作一、什么是發(fā)電機(jī)的并列操作

電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)都是并列運(yùn)行的。并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)以相同的電角速度旋轉(zhuǎn)，稱為同步運(yùn)行。發(fā)電機(jī)在并入電網(wǎng)之前，一般與系統(tǒng)中的其他發(fā)電機(jī)是不同步的。一、什么是并列操作

將發(fā)電機(jī)投入電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的操作，稱為并列操作，也稱為同期操作。并列操作定義

二、并列操作的意義

電力系統(tǒng)中的電壓波形是正弦交流的波形，如果并列時(shí)兩側(cè)的波形相差較大，并列時(shí)將產(chǎn)生很大的沖擊電流和沖擊功率，影響系統(tǒng)側(cè)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并對(duì)發(fā)電機(jī)組造成損傷。二、并列操作的意義

對(duì)同步發(fā)電機(jī)的并列操作進(jìn)行研究，提高并列操作的可靠性和準(zhǔn)確性，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有很重要的意義。為了避免因并列操作不當(dāng)而影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，同步發(fā)電機(jī)的并列操作要滿足以下的要求：1.發(fā)電機(jī)并列瞬間，沖擊電流應(yīng)盡可能小，瞬時(shí)最大值不應(yīng)超過規(guī)定的允許值，一般不超過發(fā)電機(jī)額定電流的1~2倍。發(fā)電機(jī)組并入電力系統(tǒng)后，應(yīng)迅速進(jìn)入同步運(yùn)行狀態(tài)，暫態(tài)過程要短，以減小對(duì)電力系統(tǒng)的擾動(dòng)。三、自動(dòng)并列裝置

自動(dòng)并列裝置能夠以很高的準(zhǔn)確性和可靠性實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)并列，因此獲得了極廣泛的應(yīng)用，不僅能減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也能提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。四、小結(jié)

并列操作是電力系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要操作，提高并列操作的準(zhǔn)確性和可靠性對(duì)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。本章所學(xué)習(xí)的自動(dòng)并列裝置，可以

極大的提高并列操作的準(zhǔn)確性和可

靠性，對(duì)電力系統(tǒng)具有重要意義。《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置》同步點(diǎn)與同步電壓的取得同步點(diǎn)與同步電壓在發(fā)電廠中，凡是可以進(jìn)行并列操作的斷路器，稱為電廠的“同步點(diǎn)”。在同步過程中，同步裝置需

要采集同步點(diǎn)兩側(cè)的電壓波形，

這種取自同步點(diǎn)兩側(cè)電壓互感

器二次側(cè)的電壓波形稱

為“同步電壓”。G~Y?

同步裝置YY?YY?發(fā)電機(jī)變壓器Yd11接線斷路器系統(tǒng)側(cè)220kV母線系統(tǒng)側(cè)互感器發(fā)電機(jī)側(cè)互感器系統(tǒng)側(cè)同步電壓發(fā)電機(jī)側(cè)同步電壓同步點(diǎn)同步電壓同步電壓的取得同步電壓一般采用單相接線方式，這是因?yàn)槲覀兊碾娏ο到y(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓是對(duì)稱的，即三相電壓幅值相等，相位互差120°，在同步并列過程中，只要有一相電壓同步了，另外兩相也一定是同步的。因此，接入到同步裝置的同步電壓是某一相電壓，比如A相電壓。YY?電壓互感器二次側(cè)三相電壓取一相作為同步電壓取A相作為同步電壓

同步裝置同步電壓的取得

同步電壓的取得發(fā)電機(jī)經(jīng)過升壓變壓器與系統(tǒng)并列時(shí)，變壓器的聯(lián)接組別還會(huì)給兩側(cè)同步電壓帶來相位差。發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器并網(wǎng)時(shí)同步電壓取得可見在裝置引入同步電壓時(shí)，應(yīng)采取合適的接線方式，以消除兩側(cè)同步電壓在幅值和相角差的不一致。下面以發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器并網(wǎng)的例子介紹同步電壓的取得方法：變壓器Yd11接線，同步裝置輸入同步電壓為100V。小結(jié)

《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置》準(zhǔn)同步并列條件分析1準(zhǔn)同步并列的理想條件準(zhǔn)同步并列操作，最理想的狀態(tài)是在并列斷路器主觸頭閉合的瞬間，斷路器兩側(cè)電壓相等，頻率相等，相角差為零。即（１）待并發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓相等。（２）待并發(fā)電機(jī)頻率與系統(tǒng)頻率相等。（３）待并發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓間的相角差為零。符合上述三個(gè)理想條件，并列斷路器主觸頭閉合瞬間，沖擊電流為零，待并發(fā)電機(jī)不會(huì)受到任何沖擊，并列后發(fā)電機(jī)立即與系統(tǒng)同步運(yùn)行。非理想條件下并列分析在實(shí)際并列中，同時(shí)滿足電壓相等、頻率相等、相位差為零三個(gè)理想條件幾乎是不可能的，事實(shí)上也沒有必要。只要并列時(shí)沖擊電流小，不會(huì)危及設(shè)備安全，且在發(fā)電機(jī)并入系統(tǒng)、拉入同步過程中，對(duì)待并發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)影響小，不致引起不良后果，是允許并列操作的。下面來討論非理想條件下并列操作對(duì)發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的影響。非理想條件下并列分析——沖擊電流非理想條件下并列分析——沖擊功率

《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置》準(zhǔn)同步并列條件分析2電壓幅值差的影響相角差的影響

假設(shè)發(fā)電機(jī)并列時(shí)發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓有效值相等，即ＵＧ＝ＵＳ；頻率不相等，即ｆＧ≠ｆＳ。此時(shí)兩側(cè)電壓差ｕｄ將作周期性變化，相角差也作周期性變化。頻率差的影響由于頻率差會(huì)引起相角差的變化，如果發(fā)出合閘命令的時(shí)刻不恰當(dāng)，就有可能在相角差較大時(shí)合閘，產(chǎn)生較大的沖擊電流。此外，如果在頻率差較大時(shí)并列，頻率較高的一方在合閘瞬間將多余的動(dòng)能傳遞給頻率較低的一方，即使合閘時(shí)的相角差δ不大，當(dāng)傳遞能量過大時(shí)，待并發(fā)電機(jī)需經(jīng)歷一個(gè)暫態(tài)過程才能拉入同步運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致失步。頻率差的影響小結(jié)在發(fā)電機(jī)同步并列時(shí)，頻率差、電壓差和相角差都是直接影響發(fā)電機(jī)運(yùn)行、壽命及系統(tǒng)穩(wěn)定的因素。當(dāng)兩側(cè)存在電壓差時(shí)并列，僅產(chǎn)生無功性質(zhì)的沖擊電流，即電壓高的那一側(cè)向電壓低的那一側(cè)輸送一定數(shù)值的無功功率，不會(huì)產(chǎn)生有功功率沖擊，對(duì)發(fā)電機(jī)沒有影響。當(dāng)存在頻率差時(shí)并列，頻率高的一側(cè)向頻率低的那一側(cè)輸送一定數(shù)值的有功功率。小結(jié)但在發(fā)電機(jī)空載的情況下，即使存在較大的電壓差和較大的頻率差，其所對(duì)應(yīng)的無功功率和有功功率也是有限的，不會(huì)傷害發(fā)電機(jī)。在具有相角差的情況下并網(wǎng)，會(huì)產(chǎn)生有功性質(zhì)的沖擊電流，將對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸系繞組及機(jī)械體系運(yùn)行產(chǎn)生巨大的傷害，有時(shí)還可能造成次同步諧振，此種情況后果最為嚴(yán)重。在準(zhǔn)同步并網(wǎng)的三個(gè)條件中，電壓差和頻率差不像人們想象的那樣是傷害發(fā)電機(jī)的重要原因，真正傷害發(fā)電機(jī)的是相角差。因此在準(zhǔn)同步并列時(shí)，嚴(yán)格控制相角差是同步條件中最重要的一環(huán)。《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置》自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的基本構(gòu)成自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置的組成頻差控制單元頻差控制單元：自動(dòng)檢測待并發(fā)電機(jī)和運(yùn)行系統(tǒng)間的滑差角頻率，且自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)的頻率接近于系統(tǒng)頻率。并列過程中，不斷測量發(fā)電機(jī)的頻率，并與系統(tǒng)頻率比較，然后形成調(diào)速脈沖，通過調(diào)速器改變汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)汽量（水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)水量），實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)頻率的調(diào)整：當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率低于系統(tǒng)頻率時(shí)，發(fā)出增速脈沖；當(dāng)發(fā)電機(jī)頻率高于系統(tǒng)頻率時(shí)，發(fā)出減速脈沖；整個(gè)調(diào)頻系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)過程。壓差控制單元壓差控制單元：自動(dòng)檢測待并發(fā)電機(jī)和運(yùn)行系統(tǒng)間的電壓差，且自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，使發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓間的壓差小于規(guī)定允許值。當(dāng)壓差越限并且發(fā)電機(jī)電壓低于系統(tǒng)電壓時(shí)，應(yīng)發(fā)出升壓脈沖；當(dāng)壓差越限并且發(fā)電機(jī)電壓高于系統(tǒng)電壓時(shí)，應(yīng)發(fā)出降壓脈沖。調(diào)壓系統(tǒng)同樣是一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)調(diào)節(jié)過程，被調(diào)量為發(fā)電機(jī)電壓，目標(biāo)量為系統(tǒng)電壓。ＵＧＵＳ

ＵＧＵＳ

合閘控制單元合閘信號(hào)控制單元：自動(dòng)檢測待并發(fā)電機(jī)和運(yùn)行系統(tǒng)間頻率差、電壓差是否滿足并列要求。頻差和壓差均滿足時(shí)，在發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)電壓相位重合前提前一定時(shí)間發(fā)合閘脈沖，當(dāng)頻差、壓差有一個(gè)條件不滿足時(shí)，則閉鎖合閘脈沖。頻差滿足要求否？壓差滿足要求否？計(jì)算合閘導(dǎo)前角δ發(fā)出合閘脈沖是是