电力系统自动化：6.1 电力系统并列概述

1、1第六章第六章 电力系统中断路器的控制电力系统中断路器的控制 正常运行正常运行 发电机组并列和解列发电机组并列和解列 输电线路、变压器、母线、并联电容器和并联输电线路、变压器、母线、并联电容器和并联电抗器等设备投入和切除等电抗器等设备投入和切除等 电力系统恢复电力系统恢复 解列系统重新并列等解列系统重新并列等 电力系统紧急状态电力系统紧急状态 低频减载、系统解列、自动切机等低频减载、系统解列、自动切机等2同期部分同期部分6.1-6.3 理解两种并列方法理解两种并列方法准同期并列与自同期并列准同期并列与自同期并列 理解滑差电压的定义与性质理解滑差电压的定义与性质 掌握准同期并列条件分析方法、准同

2、期并列的整掌握准同期并列条件分析方法、准同期并列的整定计算定计算 掌握自动准同期并列的基本原理掌握自动准同期并列的基本原理 理解自动准同期装置的基本构成，包括滑差检测、理解自动准同期装置的基本构成，包括滑差检测、合闸部分的工作原理及作用合闸部分的工作原理及作用 理解获得恒定越前时间的方法及典型电路理解获得恒定越前时间的方法及典型电路 理解均频、均压部分的作用及工作原理理解均频、均压部分的作用及工作原理 36.1 电力系统并列概述电力系统并列概述发电机并列发电机并列：将发电机与系统连接的断路：将发电机与系统连接的断路器闭合使发电机投入电力系统并联运行的器闭合使发电机投入电力系统并联运行的操作操作

3、系统并列系统并列：将连接两个系统联络线上的断：将连接两个系统联络线上的断路器闭合使两个分开的系统并联运行的操路器闭合使两个分开的系统并联运行的操作作46.1.1 对并列的基本要求对并列的基本要求 冲击电流不超过允许值，且尽可能小冲击电流不超过允许值，且尽可能小 冲击电流：冲击电流：并列断路器合闸时通过断路器主触并列断路器合闸时通过断路器主触头的电流头的电流 并列后应能迅速进入同步运行并列后应能迅速进入同步运行 同步运行：同步运行：系统内的发电机组以相同的电气角系统内的发电机组以相同的电气角速度旋转速度旋转 简记为：简记为：冲击电流小，拉入同步快冲击电流小，拉入同步快56.1.2 发电机并列方式

4、发电机并列方式 自同期并列自同期并列 定义定义：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力矩、统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列操作。操作。 缺点：缺点：冲击电流大、对电力系统扰动大，不仅会冲击电流大、对电力系统扰动大，不仅会引起频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近引起频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降。造成电压瞬时下降。 优点：优点：操作简单、并列迅速、易于实现自动化。操作简单、并列迅速、易于实现自动化。 应用

5、场合：应用场合：电力系统事故、频率降低时发电机组电力系统事故、频率降低时发电机组的快速启动。的快速启动。66.1.2 发电机并列方式发电机并列方式 准同期并列准同期并列 定义：定义：发电机在并列合闸前已励磁，当发电机在并列合闸前已励磁，当发发电机电机频率频率、电压相角电压相角、电压大小电压大小分别和并分别和并列点处列点处系统侧系统侧的的频率频率、电压相角电压相角、电压大电压大小小满足并列条件时，将发电机断路器合闸，满足并列条件时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。完成并列操作。 优点：优点：冲击电流小，进入同步快。冲击电流小，进入同步快。 缺点：缺点：操作复杂、并列时间稍长。操作复杂、并列时间

6、稍长。 适用场合：适用场合：系统并列和发电机并列。系统并列和发电机并列。76.1.3 准同期并列准同期并列准同期并列等值电路图准同期并列等值电路图准同期并列电路准同期并列电路86.1.3 准同期并列准同期并列准同期并列电路准同期并列电路 (b) 矢量图矢量图96.1.3 准同期并列准同期并列 准同期并列的理想条件准同期并列的理想条件： 电力系统某个节点的电压可表示为电力系统某个节点的电压可表示为106.1.3 准同期并列准同期并列 准同期并列的理想条件：准同期并列的理想条件：()00GXhGXhGXGXEEIj XXIEEEE-=+-=&Q&要求 准同期并列的理想条件准同期并

7、列的理想条件准同期并列的理想条件是准同期并列的理想条件是： G=X频率差为零，即频率差为零，即 f = 0 UG=UX 电压差为零，即电压差为零，即U = 0 G=X = 0 待并发电机电压与系统电压在主触头闭合待并发电机电压与系统电压在主触头闭合瞬间的相角差为零瞬间的相角差为零12 理想条件难以实现？理想条件难以实现？ 实际中能够做到的实际中能够做到的比较理想的条件比较理想的条件： U = 0 = 0 f 0 准同期并列的理想条件准同期并列的理想条件13 滑差滑差：两电压矢量之：两电压矢量之间的相对电角速度称间的相对电角速度称为为滑差角速度滑差角速度（简称（简称滑差）滑差） 频

8、差：频差： 滑差：滑差： 滑差周期：滑差周期： 准同期并列的理想条件准同期并列的理想条件 S =G-x00S014 滑差电压滑差电压：断路器两：断路器两侧的电压差，即待并侧的电压差，即待并发电机电压减去系统发电机电压减去系统电压即为滑差电压电压即为滑差电压)sin()sin(21tUtUuuuXXGGXG若若只存在频率差只存在频率差且且初相角为零初相角为零，则则GXGXG - +u = 2U sin(t)cos(t) 准同期并列的理想条件准同期并列的理想条件15滑差电压特性幅值差为幅值差为0Ts幅值差不为幅值差不为0相角差为相角差为 0相角差为相角差为 16滑差

9、电压滑差电压(正弦脉动电压正弦脉动电压)的性质的性质 频率频率接近工频接近工频 振幅振幅作正弦脉动电压作正弦脉动电压 幅值最小处幅值最小处反映了反映了电压幅值差大小电压幅值差大小 脉动周期脉动周期反映了反映了频差大小频差大小( fS=1/Ts) 幅值变化幅值变化反映了反映了相角差变化相角差变化因此，因此，滑差电压中包含了准同期并列所需滑差电压中包含了准同期并列所需的三种信息的三种信息 准同期并列条件分析准同期并列条件分析U 0 对并列的影响（对并列的影响（f = 0, = 0）GX U= UG UX冲击电流周期分量有效值：冲击电流周期分量有效值：I Ichch = U U （

10、 X Xd d” X X）İchchchIi28.1I Ichch 在在 d d 轴方向，故用轴方向，故用 X Xd d”冲击电流瞬时最大值：冲击电流瞬时最大值：İch 无功冲击电流无功冲击电流 准同期并列条件分析准同期并列条件分析思考：思考：若要求冲击电流不超过三相短路电若要求冲击电流不超过三相短路电流的流的10%10%，对，对U有何要求？有何要求？U 0 对并列的影响（对并列的影响（f = 0， = 0）19U 0 对并列的影响（续）对并列的影响（续）冲击电流冲击电流 ich 瞬时值波形图瞬时值波形图瞬时最大值瞬时最大值非周期分量非周期分量非周期分量对冲击电非周期分量对冲

11、击电流的影响用冲击系数流的影响用冲击系数 Kch 表示。表示。 Kch.202. 0 对并列的影响对并列的影响(U0,f =0)XGİch冲击电流周期分量有效值冲击电流周期分量有效值: I Ichch = U U （ X Xq q” X X）2sin2GUUchchIi28.1冲击电流瞬时最大值冲击电流瞬时最大值:较小时较小时, ,I Ichch 主主要是要是有功冲击电流有功冲击电流若若)3(2kchII则则！212. 0 对并列的影响对并列的影响(U0,f =0)思考：思考：对于隐极机，若要求冲击电流不超对于隐极机，若要求冲击电流不超过三相短路电流的过三相短路电流的10%10%，对，对有何有

12、何要求？要求？223f 0对并列的影响（对并列的影响（U = 0）sPXGs并列前并列前并列后并列后00电动机电动机发电机发电机1234232121gJW2221JW发电机并网前，转子中存储的动能为：发电机并网前，转子中存储的动能为：发电机并网后，若能拉入同步运发电机并网后，若能拉入同步运行，则转子中存储的动能为：行，则转子中存储的动能为：设设机组机械角速度为机组机械角速度为 g ，系统同步转速为系统同步转速为u这就是说，在机组被拉入同步的过程中把一部分动能（这就是说，在机组被拉入同步的过程中把一部分动能（W）送到电力系统中。由于机组有惯性，这个能量交换过程将伴送到电力系统中。由于机组有惯性，

13、这个能量交换过程将伴随着机组转速摇摆（振荡）进行随着机组转速摇摆（振荡）进行)(212221gJWWW两者之差两者之差 ：3f 0对并列的影响（对并列的影响（U = 0）24系统失稳：系统失稳：p如果机组并网前频差太大，就有可能出如果机组并网前频差太大，就有可能出现在功角现在功角 达到达到 180180o o 时，时，s 还没有降到零还没有降到零p机组会运行到机组会运行到 大于大于180180o o 的区域，从系的区域，从系统吸取有功功率而加速，于是机组就失去统吸取有功功率而加速，于是机组就失去了稳定了稳定3f 0对并列的影响（对并列的影响（U = 0）251.1.自同期并列原理自同期并列原理概念：概念：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力矩、同步力矩等作用下把发给发电机加上励磁，在原动机力矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列操作。电机拖入同步，完成并列操作。如下图，并列瞬间如下图，并列瞬间 UG = 0，相当于发电机定子绕组发生金属，相当于发电机定子绕组发生金属性三相短路性三相短路 自同期并列自同期并列262. 2. 自同期并列自同期并列 冲击电流冲击电流 自同期并列自同期并列Ich” = UX / ( Xd” Xx )发电机端电压发电机端电压 UG =