经典之-发电机同期并列原理详解

第六章同期系统 第 六 章同 期 系 统 将一台单独运行的发电机投入到运行中的电力系统参加并列运行的操作 称为发电机的并列操作 同步发电机的并列操作 必须按照准同期方法或自同 期方法进行 否则 盲目地将发电机并入系统 将会出现冲击电流 引起系统振 荡 甚至会发生事故 造成设备损坏 准同期并列操作 就是将待并发电机升至额定转速和额定电压后 满足以下 四项准同期条件时 操作同期点断路器合闸 使发电机并网 发电机电压相序与系统电压相序相同 发电机电压与并列点系统电压相等 发电机的频率与系统的频率基本相等 合闸瞬间发电机电压相位与系统电压相位相同 自同期并列操作 就是 将发电机升速至额定转速后 在未加励磁的情况下合 闸 将发电机并入系统 随即供给励磁电流 由系统将发电机拉入同步 自同期 法的优点 合闸迅速 自同期一般只需要几分钟就能完成 在系统 急需增加功率的事故情况下 对系统稳定具有特别重要的意义 操作简便 易 于实现操作自动化 因为在发电机未加励磁电流时合闸并网 不存在准同期条 件的限制 不存在准同期法可能出现的问题 在系统电压和频率因故降低至不 能使用难同期法并列操作时 自同期方法将发电机投入系统提供了可能性 自同期法的缺点是 未加励磁的发电机合闸并入系统瞬间 相当一个大容量 的电感线圈接入系统 必然会产生冲击电流 导致局部系统电压瞬间下降 一般 自同期法使用于水轮发电机及发电机 变压器组接线方式的汽轮发电机 在采 用自同期法实施并列前 应经计算核对 发电厂发电机的并列操作断路器 称为同期点 除了发电机的出口断路器 之外在一次电路中 凡有可能与发电机主回路串联后与系统 或另一电源 之间 构成唯一断路点的断路器 均可作为同期点 例如 发电机 变压器组的高压侧 断路器 发电机 三绕组变压器组的各侧断路器 高压母线联络断路器及旁路断 第五篇 火电厂及变电站的二次回路及设计 8 8 路器 都可作为同期点 在同期点应装设准同期装置 对于电压在 以上 的联络线路的断路器 除装设准同期装置外 其重合闸装置应具有检查无压 检 查同期的功能 在发电厂 并列操作比较频繁 在实施并列过程中可直接调节发电机的同期 参数 一般同期点应装设带非同期闭锁的手动准同期装置和自动准同期装置 在水电厂 除了装设以上两种准同期装置之外 还应装设自动自同期装置 对于 双电源的变电站 一般只装设带非同期闭锁的手动准同期装置 第 一 节同 步 发 电 机 准 同 期 并 列 原 理 发电机并列主电路示意图见图 的电压与发电机 的端电压是同期的 同期电压可选用 12 第六章同期系统 的两侧电压 互 感 器 之 二 次 同 名 相 电 压 如 果 合 上 同 期 开 关 同 期 小 母 线 即 即 直接引至同期装置 将不可能实现准同期并列 因为当前现场采用的准同期装置只能在输入的同期 点两侧电压完全同期时刻 判断为同期点同期 并发出合闸命令 如果按前述接 线取得同期装置用电压 当同期装置发出合闸命令的时刻 同期点 两侧同名 相电压相位差为 79 这将造成非同期合闸 为此 当同期点两侧电压互感器处 于不同电压等级时 同期电压必须采取以下三种接线方式之一 一 将系统侧同期电压移相 在同期回路增设转角变压器 见图 4 的一次侧经同期开关 第五篇 火电厂及变电站的二次回路及设计 图 同期系统电压回路 一 见图 接线 的一次侧连接于 的二次侧 而见的二次侧 引至同期电压小母线 1 23 转角变压器的二次电压滞后于一次电压 4 8 变压比为 其接线如图 所示 4 当使用准同期装置时 系统侧电压互感器 之二次电压经同期开关 1 1 直接引至同期小 母 线 01 23 其 电 压 形铁片的轴套外面 6 经附加电阻 7 连 接至系统电压 上 当同步表接入电路时 6 内产生按正弦规律脉动的磁场 并磁化 形铁片 轴套与转轴固定为一体 转轴上端装有指针和燕尾形平衡锤 以及阻尼片 可动部分在线圈 6 内部可以灵活转动 图 0 1 4 中示出了 6 和 63 的电流相量 8 83 适当选择附加电阻 使 第五篇 火电厂及变电站的二次回路及设计 图 电磁式同步表内部结构示意图 侧视图 顶视图 图 4 则脉动磁 第五篇 火电厂及变电站的二次回路及设计 场交变一次时旋转磁场已转过一圈多 形铁片在磁化最强的瞬间 力图与旋转 磁场轴线重合 必须带着指针偏离原来相遇位置 向 快 方向偏一角度 等到下 一周期 磁片又要在上次位置的基础上 再向 快 的方向偏一角度 这个过程是 连续的 人们只能从表盘上看到指针向 快 的方向不停的旋转 同理 若 则指针就向 慢 的方向旋转 当频率差相差相当微小时 同步表指针旋转得非 常慢 当指针转至同期点时 可实现难同期并网 但当频率差较大时 由于表外 可动部分的机械惯性 指针不再旋转而是不停地摆动 如果频差太大 指针则不 动 所以对电磁式同步表 只有当频差小于 以下的发电机 组 这 种 发电机的同规系统一般只装设手动同期装置 同期回路比较简单 图 3 03 为 第五篇 火电厂及变电站的二次回路及设计 额定电压 的小型发电机的同期系统一例 手动准同期的操作顺序与大 中 型发电机的准期操作方法原则相同 首先合上切换开关 观察电压表 检查母线电压正常 同期点断路器 在断开位置 然后将发电机起动升速至额 定转速 投入发电机的励磁系统并调节励磁电流合上切换开关 观察电压 表 使发电机的定于出线电压升至额定值 合上同期开关 及 使 同期回路接入两侧电压 观察发电机 和 系 统 的 电 压 表 频 率 表 和 调节发电机 的 励 磁 电 流 和 原 动 机 力 矩 使 发 电 机 的 电 压 频 率 与 系 统 的 电 压 频率基本相等 使同步表 表指针慢速顺时针旋转 同步指示灯 01 0 0 也按顺时针方向缓慢旋转闪亮 当 表指针接近同步点时 指示灯 0 同 时熄灭 同步检查继电器 2 3 动断触点闭合 中间继电器 2 动作 迅速按下合 闸按钮 4 则 合闸 发电机并入运行系统 合闸后 断开 及 切断同期电压回路及合闸电源回路 如果发电机定子输出为高电压 如 56 则同期系统的交流电压回路应接 入电压互感器的二次回路 同期点两侧电压互感器的接线方式应相同 且回路 接线无误 以图 7 8 5 所示的小型发电 机 同 期 系 统 与 大 中 型 发 电 机 的 手 动 同 期 系 统 见图 7 8 比较有以下两点不同 图 7 8 5小型发电机同期系统示意图 第六章 同期系统 装设同步指示灯作为检查同期合闸的辅助设备 同步指示灯的接线可参见图 第一只灯 两端连接于同期点两侧 同名相电压回路 而第二 三只灯 交叉连接于同期点两侧另两相电压 回路 同期点两侧的电压可用相序相同的两组星形相量表示 见图 两 组相量的中 性 点 相 重 合 在 并 网 之 前 若 两 侧 频 率 不 相 同 设 系 统 电 压 静止不动 则发电机的电压相量应在旋转 这样在同一时刻三只指示 灯燃亮的程度必定不同 且每只灯的亮度都随时间而变化 总体表现为灯光旋 转 如果发电机的频率大于系统频率 指示灯燃亮的顺序为顺时针旋转 如果发 电机的频率小于系统频率则指示灯燃亮的顺序为逆时针旋转 当然 改变指示 灯的排列顺序 则燃亮的旋转方向与上述相反 第一只指示灯熄灭表示为同期 时刻 这与同步表 表的指示是一致的 在同步表发生故障的情况下 仍可利 用同步指示灯进行同期合闸操作 图 同步指示灯布置图及电压相量图 二 装设无电压检查继电器 0 可实现向无 电压系统 馈电线路 送电 在某种特殊情况下 如果系统侧无电源 欲合闸发电机出口断路器 12 向输 电线路送电 其操作过程与前述相同 当合上同期开关 3 后 因母线 系统 侧 无电源电压 同步检查继电器 0 4 的一个线圈有输入电压 另一个线圈无输入 电压 其动断触点断开中间继电器 05 的线