同步发电机的自动并列

1、第二章 同步发电机的自动并列二、填空题2、电力系统中，各发电机是并联在一起运行的。并列运行的同步发电机，其转子以相同的电角速度旋转，称之为同步运行。3、同步发电机的并列方法分为准同期并列和自同期并列两种。4、在电力系统正常运行情况下，一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行。7、准同期并列主要是对脉动电压和滑差角频率进行检测和控制，并选择合适的时间发出合闸信号，使合闸瞬间的脉动电压值在允许值以内。8、脉动电压波形中载有准同期并列所需监测的信息电压幅值差、频率差以及相角差随时间变化的规律。9、准同期并列装置的控制单元主要包括：频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元。11、恒定越前时间准

2、同期并列装置中的合闸信号控制单元由滑差角频率检测、电压差检测和越前时间信号等环节组成。13、自动并列装置检测并列条件的电压常称为整步电压。14、并列断路器两侧电压瞬时值之差称为滑差电压。15、线性整步电压只反映机端电压和网侧电压间的相角差特性，而与它们的电压幅值无关。16、频率差调整的任务是将待并发电机的频率调整到接近于电网频率，使频率差趋向并列条件允许的范围，以促成并列的实现。17、电压差调整的任务是在并列操作过程中自动调节待并发电机的电压值，使电压差条件符合并列的要求。三、简答题1、何谓“并列操作”？答：电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运行的要求，需经常将发电机投

3、入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过程称为并列操作。2、同步发电机组并列时遵循什么原则？答： 并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过12倍的额定电流； 发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。3、同步发电机自动准同期并列的理想条件是什么？实际条件是什么？答：理想条件：频率相等，电压幅值相等，相角差为零。实际条件： 频率差不应超过额定频率的0.20.5； 电压差不应超过额定电压的510； 在断路器合闸瞬间，待并发电机电压与系统电压的相位差应接近零，误差

4、不应大于10。4、什么是准同期并列？什么是自同期并列？答：准同期并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。自同期并列：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动转矩、同步力矩作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。6、在自动准同期并列过程中， 滑差角频率为常数， 滑差角频率等速变化， 滑差角频率的一阶导数等加速变化，分别代表并列过程中的什么现象？答： 滑差角频率为常数，表示电网和待并机组的频率稳定； 滑差角频率等速变化，表示待并机组按恒定加速度升速，发电机频率与

5、电网频率逐渐接近； 滑差角频率的一阶导数等加速变化，说明待并机组的转速尚未稳定，还在升速（或减速）之中。7、什么是同步发电机自动准同期并列？有什么特点？适用什么场合？答：同步发电机自动准同期并列是频率差、电压差和相角差都在允许的范围内时进行合闸的过程。其特点是并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；但并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。适用场合：由于准同步并列冲击电流小，不会引起系统电压降低，所以适用于正常情况下发电机的并列，是发电机的主要并列方式。但因为并列时间较长且操作复杂，故不适用紧急情况的发电机并列。8、同步发电机自动准同期并列时，不满足并列条件会产生

6、什么后果？为什么？答：发电机准同期并列时，如果不满足并列条件，将产生冲击电流，并引起发电机振荡，严重时，冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡使发电机失步，甚至并列失败。原因：通过相量图分析可知，并列瞬间存在电压差，将产生无功冲击电流，引起发电机定子绕组发热，或定子绕组端部在电动力作用下受损；并列瞬间存在相位差，将产生有功冲击电流，在发电机轴上产生冲击力矩，严重时损坏发电机；并列瞬间存在频率差。将产生振荡的冲击电流，使发电机产生振动，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。9、说明同步发电机采用自动准同期方式并列时，产生冲击电流的原因，为什么要检查并列合闸时的滑差？答：产生冲击电流的原因：并列瞬

7、间存在电压差、频率差、相位差。检查滑差的原因：如果发电机在滑差不为零的情况下并入电网，立即周期性地带上正的、负的有功功率，对转子产生制动、加速的力矩，使发电机产生振动，遭受振荡冲击。如果滑差较大，则振荡周期较短，振荡强烈，严重时导致发电机失步，造成并列不成功。同时，如果断路器合闸存在动作时间误差，较大的滑差还会造成较大的合闸相角误差，相应产生冲击电流。10、为什么频率差过大时发电机可能并列不成功？答：发电机并列合闸时，如果存在频率差，将产生振荡的冲击电流，振荡周期就是滑差周期，即频率差的大小，决定着冲击电流的振荡周期。如果频率差较小，滑差周期长，则经过一定的振荡过程，发电机进入同步运行，并列成

8、功；如果频率差过大，滑差周期短，可能导致发电机失步，造成并列失败。11、在数字式自动并列装置中，如何进行相角差的实时检测？说明其工作原理。答：把电压互感器二次侧、的交流电压信号转换成同频、同相的两个方波，把这两个方波信号接到异或门，当两个方波输入电平不同时，异或门的输出为高电平，用于控制可编程定时计数器的计数时间，其计数值N即与两波形间的相角差相对应。CPU可读取矩形波的宽度N值，求得两电压间相角差的变化轨迹。12、利用线性整步电压如何检测发电机是否满足准同期并列条件？答：线性整步电压含有频率差、相位差的信息，但不含有电压差的信息。线性整步电压的周期是滑差周期，能够反映频差的大小；线性整步电压

9、随时间变化过程对应相位差的变化过程，所以利用其周期可以检测是否满足频率差的调节，利用电压随时间变化过程确定合闸时刻使相位差满足条件。但需利用其他方法检测电压差是否满足。13、利用正弦整步电压如何检测发电机是否满足准同期并列条件？答：正弦整步电压含有电压差、频率差、相位差的信息。正弦整步电压的最小值是电压差；正弦整步电压的周期是滑差周期，能够反映频差的大小；正弦整步电压随时间变化过程对应相位差的变化过程。所以，利用正弦整步电压的最小值检测是否满足电压差条件，利用正弦整步电压的周期检测是否满足频率差的条件，利用正弦整步电压随时间变化过程确定合闸时刻，使相位差满足条件。15、断路器合闸脉冲的导前时间

10、应怎么考虑？为什么是恒定导前时间？答：断路器合闸脉冲的导前时间是为了使断路器主触头闭合瞬间，发电机电压和系统电压之间的相位差。合闸脉冲的导前时间应等于从发出合闸脉冲命令起到合闸断路器主触头闭合止，中间所有元件动作时间之和，其中主要为断路器的合闸时间。由于断路器的合闸时间是本身固有的、固定不变的，所以导前时间也不应随频差、压差变化，应也是一个固定值，即恒定导前时间。16、合闸脉冲为什么需要导前时间？答：同步发电机准同期并列要求，并列合闸瞬间机端电压和网侧电压之间的相位差应等于零，考虑到并列断路器都有一个合闸时间，所以自动准同步装置发出合闸脉冲命令，应该相对于有一个提前量，即合闸脉冲需要导前时间。

11、17、为什么自同期并列产生很大的冲击电流？答：自同步并列，在发电机断路器合闸前，发电机未加励磁，因此合闸瞬间相当于系统电压经发电机次暂态电抗短路，必然产生很大的冲击电流，此冲击电流随着发电机加上励磁，在发电机电压建立以后消失。第三章 同步发电机励磁自动控制系统二、填空题2、当系统发生故障时，要求发电机迅速增大励磁电流，以维持电网的电压水平及稳定性。4、整个励磁自动控制系统是由同步发电机、励磁功率单元及励磁调节器构成的一个反馈控制系统。5、在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用。6、同步发电机的励磁自动控制系统通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平。7、在

12、多机系统中，可以通过调节励磁电流来实现并联运行发电机组间无功功率的合理分配。8、与无限大母线并联运行的机组，调节机组的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。9、同步发电机励磁控制系统的任务：电压控制、控制无功功率的分配、提高同步发电机并联运行的稳定性、改善电力系统的运行条件和水轮发电机组要求实行强行减磁。11、当发电机电压下降较多时，励磁系统快速地将励磁电流和电压升到顶值的一种运行行为称为强励。12、对发电机强励的基本要求是强励顶值电压高和励磁系统响应速度快。13、同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源。为了满足正常运行要求，该电源必须具有足够的调节容量，并且要有一定的强励倍数和励磁电

13、压响应速度。14、励磁系统分为直流励磁机系统、交流励磁机系统和静止励磁（自并励）系统。15、在自并励励磁系统中，励磁变压器并联在发电机端，且发电机向自已提供励磁功率。17、励磁调节器最基本的功能是调节发电机的端电压，常用的励磁调节器是比例式调节器，它的主要输入量是发电机端电压，其输出用来控制励磁功率单元。18、比例式自动励磁调节器的基本调节特性是负斜率调节特性。当机端电压升高时，调节器减小励磁电流，发电机的空载电动势随即减小，使下落到基准值附近。19、励磁调节器静特性的调整包括调差系数调整和外特性的平移。21、一台无差特性的机组可以和多台正调差特性的机组并联运行。在保持并联母线电压不变时，无功

14、负荷增量全部由无差特性机组承担，这种分配方式极不合理。22、两台正有差调节特性的发电机在公共母线上并联运行，当系统无功负荷波动时，其电压偏差相同。25、反馈型电压调节器按发电机电压与设定值之间的差值进行调节，属于闭环反馈控制，能较好地维持电压水平。26、数字式励磁调节器由主控制单元、信息采集单元、控制输出、人机接口单元等四个部分组成。27、半导体励磁调节器的基本环节包括：调差单元、测量比较单元、综合放大单元、移相触发单元。三、简答题2、同步发电机自动调节励磁系统的主要任务是什么？答： 系统正常运行条件下，维持发电机端或系统某点电压在给定水平； 实现并联运行发电机组无功功率的合理分配； 提高同步

15、发电机并联运行的稳定性； 改善电力系统的运行条件； 对水轮发电机组在必要时强行减磁。3、简述自动励磁调节器的工作原理。答：根据发电机电压变化，把测得的发电机端电压经调差、测量比较环节与基准电压进行比较，得到正比于发电机电压变化量的，经综合放大环节得到，作用于移相触发环节，控制晶闸管控制极上触发脉冲的变化，从而调节可控输出的励磁电流，使发电机端电压保持正常值。当上升时，增大，励磁电流减少，使下降到正常值。反之，下降，减小，励磁电流增大，使上升到正常值。4、说明励磁系统对励磁调节器的要求。答： 系统正常运行时，励磁调节器应能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平； 励磁调节器应能合理分配机组

16、的无功功率； 远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区； 励磁调节器应能迅速反应系统故障、具备强行励磁等控制功能，以提高暂态稳定和改善系统运行条件； 具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化； 励磁调节器正常工作与否，直接影响到发电机组的安全运行，因此要求能够长期可靠工作。5、简述静止励磁系统的优点。答： 励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用省，可靠性高； 不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，这样可减小基建投资； 直接用晶闸管控制转子电压，可获得很快的励磁电压响应速度，可近似认为具有阶跃函数那样的响应速度； 由发电机端取得励磁能量，当机组甩负荷时静

17、止励磁系统机组的过电压就低。6、对励磁调节器静态特性调整的基本要求是什么？答： 保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配； 保证发电机在投入和退出运行时，能平稳地转移无功负荷，而不致发生无功功率的冲击。7、励磁调节器静态特性调整的内容有哪些？如何实现？答： 励磁调节器静特性调整包括调差系数的调整和外特性的平移。 利用励磁调节器中的调差单元进行发电机外特性的调差系数的调整；调整励磁调节器中发电机基准电压值的大小，以平移发电机的外特性。8、根据励磁调节器的静态工作特性，分析励磁调节器是如何具有维持机端电压保持不变的能力？答：由励磁调节器的静态工作特性可知，在励磁调节器的工作区内，当UG升高，IA

18、ER就急剧减小，当UG降低，IAER就急剧增加，使发电机端电压趋近于额定电压，在工作区内发电机电压变化极小，所以励磁调节器有维持机端电压保持不变的能力。另外，当电力系统发生短路故障时，机端电压极度降低，此时IAER迅速增大，起到强励作用。13、何谓调差系数？两台并联运行的发电机，为使无功负荷按机组容量分配，调差系数应有什么要求？答：调差系数是指无功电流由零增加到额定值时发电机电压的相对变化，的大小表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力。由于两台正调差特性机组并联运行时，无功负荷分配与调差系数成反比。因此，两台并联运行的发电机，为使无功负荷按机组容量分配，容量大的机组，其调差系数取小些；容量小的机组，其调差系数取大些。14、何谓强励？强励的基本作用是什么？衡量强励性能的指标是什么？答：强励：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值