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1、第第1313章章 同步发电机的并车运行同步发电机的并车运行13.1 并车的条件及分析并车的条件及分析 13.2 同步发电机的手动并车同步发电机的手动并车 13.3 同步发电机自动并车装置的基本原理同步发电机自动并车装置的基本原理l教学目的：使学生了解各种并车装置性能和特点；教学目的：使学生了解各种并车装置性能和特点；掌握手动并车的原理和操作。掌握手动并车的原理和操作。l教学重点：掌握同步并车的条件，手动并车的原理教学重点：掌握同步并车的条件，手动并车的原理和操作。和操作。l教学难点：自动并车装置的基本原理。教学难点：自动并车装置的基本原理。主要内容同步发电机准同步并车的四大条件：同步发电机准同
2、步并车的四大条件：相序相同相序相同电压相等电压相等频率相等频率相等相位相同。相位相同。本章重点本章重点并联运行条件：并联运行条件：待并发电机的电压与电网待并发电机的电压与电网待并发电机的电压与电网待并发电机的电压与电网( (或运行机或运行机或运行机或运行机) )电压的相序一致；电压的相序一致；电压的相序一致；电压的相序一致；待并发电机的电压与电网电压的有效值相同；待并发电机的电压与电网电压的有效值相同；待并发电机的电压与电网电压的有效值相同；待并发电机的电压与电网电压的有效值相同；(U2=U1)(U2=U1)待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同；待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同；待
3、并发电机的电压频率与电网电压的频率相同；待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同；(f2=f1)(f2=f1)待并发电机电压相位待并发电机电压相位待并发电机电压相位待并发电机电压相位( (或初相位或初相位或初相位或初相位) )与电网电压的相位一与电网电压的相位一与电网电压的相位一与电网电压的相位一致。致。致。致。(2=1)(2=1)13.1 并车的条件及分析并车的条件及分析 两台发电机并联运行两台发电机并联运行实际接线图实际接线图单相等效电路图单相等效电路图并车瞬间发电机等值电抗并车瞬间发电机等值电抗下面将对三种条件逐一分析。下面将对三种条件逐一分析。假假设设电电网网电电压压低低于于待待并并发
4、发电电机机电电压压，即即U1U2。在在这这种种情况下投入情况下投入G2时，主开关时，主开关2两端存在电压差两端存在电压差 U。1) 频率和初相位相同，电压有效值不相同频率和初相位相同，电压有效值不相同环流环流IPH滞后滞后U2对对G2去磁效应，电压下去磁效应，电压下降；环流降；环流IPH超前超前U1对对G1增磁效应，电压上增磁效应，电压上升。最终使两机并联运升。最终使两机并联运行于同一电压。行于同一电压。频率和初相位相同,电压有效值不相同并车操作时两台发电机组之间的电压差不能超过额定电压的10。两台发电机的电压不等所产生的无功性质环两台发电机的电压不等所产生的无功性质环流，对两台发动机起均压作
5、用，流，对两台发动机起均压作用， 因此，因此，IPH称称为平衡电流，由于发电机并车瞬间呈现出的等为平衡电流，由于发电机并车瞬间呈现出的等值电抗很小，因此在电压差较大情况下进行并值电抗很小，因此在电压差较大情况下进行并车，合闸瞬间会差生很大的冲击电流。车，合闸瞬间会差生很大的冲击电流。2) 2) 频率和电压相同，相位不相同频率和电压相同，相位不相同频率和电压相同，相位不相同频率和电压相同，相位不相同假设待并发电假设待并发电机电压机电压U1的相位超的相位超前于电网电压前于电网电压U2的的角度为角度为。两发电。两发电机间仍存在电压差机间仍存在电压差 U。合闸后在两机。合闸后在两机组之间产生环流。组之
6、间产生环流。号机，输出有功功号机，输出有功功号机，输出有功功号机，输出有功功率，对原动机为阻力率，对原动机为阻力率，对原动机为阻力率，对原动机为阻力矩，发电机减速。矩，发电机减速。矩，发电机减速。矩，发电机减速。号机，吸收有功功号机，吸收有功功号机，吸收有功功号机，吸收有功功率，对原动机为驱动率，对原动机为驱动率，对原动机为驱动率，对原动机为驱动力矩，发电机加速。力矩，发电机加速。力矩，发电机加速。力矩，发电机加速。自整步力矩拉入同步。自整步力矩拉入同步。自整步力矩拉入同步。自整步力矩拉入同步。去磁效应一致，电压去磁效应一致，电压去磁效应一致，电压去磁效应一致，电压仍相等。仍相等。仍相等。仍相
7、等。此时并车要求： 15 相差太大，两机间产生冲击电流180最大， 0最小和冲击力矩，不能牵入同步，且产生振荡转子相对摆动），导致逆功率跳闸，甚至损坏绕组。电压和相位相同电压和相位相同电压和相位相同电压和相位相同, ,频率不相同频率不相同频率不相同频率不相同合合合合闸闸闸闸瞬瞬瞬瞬间间间间两两两两台台台台发发发发电电电电机机机机电电电电压压压压和和和和相相相相位位位位相相相相同同同同，只只只只是是是是频频频频率率率率不同，如果不同，如果不同，如果不同，如果f2f1f2f1，则将超前，则将超前，则将超前，则将超前 角。角。角。角。3) 并车时电压和相位相同，但频率不相同并车时电压和相位相同，但频
8、率不相同若在若在若在若在t=0t=0时合闸，将不会产时合闸，将不会产时合闸，将不会产时合闸，将不会产生环流；在生环流；在生环流；在生环流；在t0t0时合闸，将时合闸，将时合闸，将时合闸，将出现相位差，产生环流，出现相位差，产生环流，出现相位差，产生环流，出现相位差，产生环流，若频差不大，最终通过自若频差不大，最终通过自若频差不大，最终通过自若频差不大，最终通过自整步力矩拉入同步。若频整步力矩拉入同步。若频整步力矩拉入同步。若频整步力矩拉入同步。若频差较大，难以拉入同步，差较大，难以拉入同步，差较大，难以拉入同步，差较大，难以拉入同步，且随着相位差的变化，产且随着相位差的变化，产且随着相位差的变
9、化，产且随着相位差的变化，产生较大环流和较大的冲击生较大环流和较大的冲击生较大环流和较大的冲击生较大环流和较大的冲击力矩，对发电机和船舶电力矩，对发电机和船舶电力矩，对发电机和船舶电力矩，对发电机和船舶电力系统均不利。力系统均不利。力系统均不利。力系统均不利。要求：控制两台发电机的频差要求：控制两台发电机的频差ff 0.5Hz0.5HzT=1/fT=1/f）。频差小不是越）。频差小不是越小越好、难调则自整步作用使两机小越好、难调则自整步作用使两机牵入同步；频差大则无法牵入同步。牵入同步；频差大则无法牵入同步。通常以通常以0.25Hz0.25Hz最好。最好。补充说明：补充说明：相相序序不不一一致
10、致会会引引起起很很大大的的环环流流烧烧坏坏发发电电机机，该该条条件件一一般般( (除除检检修修可可满满足足，航行并车不必检测。航行并车不必检测。合合闸闸：最最理理想想合合闸闸时时机机是是待待并并发发电电机机的的电电流流为为零零时时。并并车车时时任任何何一一个个条条件件不不满满足足都都会会产产生生冲冲击击电电流流，相相位位和和频频率条件不满足还会产生冲击转矩。率条件不满足还会产生冲击转矩。并车时检查和调整待并发电机的电压、频率、并车时检查和调整待并发电机的电压、频率、初相位，在满足并车的条件时合闸，这种方法称初相位，在满足并车的条件时合闸，这种方法称为准同步并车。为准同步并车。手动准同步并车操作
11、；手动准同步并车操作；自动并车操作。自动并车操作。 12.2 12.2 同步发电机的手动并车同步发电机的手动并车 检测这两个并车条件频率和相位的方法有同步检测这两个并车条件频率和相位的方法有同步指示灯法和整步表法。指示灯法和整步表法。调压器可保证电压条件，并车时只要调整待并机调压器可保证电压条件，并车时只要调整待并机的频率和相位。但是，不应在电网负载波动较大时的频率和相位。但是，不应在电网负载波动较大时进行并车。进行并车。同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法 手动准同步并车通常采
12、用灯光法和整步表法来手动准同步并车通常采用灯光法和整步表法来检测并车条件。检测并车条件。一、同步指示灯法一、同步指示灯法 12.2 12.2 同步发电机的手动并车同步发电机的手动并车 1) 1) 灯光旋转法灯光旋转法nf2f2f1f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1: L1L2L2L3 L3 L1L1nf2f2f1f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1: L1L3L3L2 L2 L1L1结论：结论：频差大于，灯光顺时针旋转；频差大于，灯光顺时针旋转；频差小于，灯光逆时针旋转；频差小于，灯光逆时针旋转；灯光明暗旋转快说明频差大、慢说灯光明暗旋转快说明
13、频差大、慢说明频差小；明频差小；L1灯光明暗度说明相位差的大小。灯光明暗度说明相位差的大小。 L1L2L3uL1uL2uL3uL2) 2) 2) 2) 灯光明暗法灯光明暗法灯光明暗法灯光明暗法( ( ( (灯光熄灭法灯光熄灭法灯光熄灭法灯光熄灭法 ) ) ) )灯泡明暗的快慢取决于频差的大小灯泡明暗的快慢取决于频差的大小, ,指示灯明暗一次所指示灯明暗一次所需的时间需的时间TSTS1/1/ f f称为频差周期。称为频差周期。性能： A灯光很亮说明待并机与电网相位差很大、熄灭说明相位差很小或为零，灯光明暗度说明相位差的大小； B灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。合闸： 调待并机的调速开关即
14、调油门），使灯光明暗变化慢周期为35秒），灯光熄灭后接近灯暗区中心）（U为30%Ue灯灭，从熄灭到亮为暗区），合闸并车。缺陷 ：灯光明暗不能说明f2是快还是慢。 2) 2) 2) 2) 灯光明暗法灯光明暗法灯光明暗法灯光明暗法( ( ( (灯光熄灭法灯光熄灭法灯光熄灭法灯光熄灭法 ) ) ) )合闸时刻：当灯泡合闸时刻：当灯泡35秒明暗一次时秒明暗一次时,约在接近灯暗区间的中心时。约在接近灯暗区间的中心时。同步表是一种用来同步表是一种用来检测待并发电机与检测待并发电机与电网汇流排电电网汇流排电压的频率和相位差压的频率和相位差大小及其方向的仪大小及其方向的仪表，又称整步表。表，又称整步表。13.
15、2.2 13.2.2 同步表法同步表法 指针旋转一圈所需要的时间指针旋转一圈所需要的时间为为TSTS1/1/ f f。同步表按短时工作制设计，一般持续工作时间不大于同步表按短时工作制设计，一般持续工作时间不大于15min，间隔时间为，间隔时间为30min，所以，并车操作过程不宜，所以，并车操作过程不宜太长，并车成功后应及时切除。太长，并车成功后应及时切除。 合闸的时刻合闸的时刻: 同步表向同步表向“快的方向快的方向35秒旋转一秒旋转一周，在指针接近表盘的中点同相位点时合闸。周，在指针接近表盘的中点同相位点时合闸。图13-7 船舶电站3台发电机同步表接线图电抗器粗同步并车原理电流通常被限制在额定
16、电流的1.21.4倍。并车的条件为：电压差U10Un,频差f （11.5Hz,相位差0), f 0), 到达最大值到达最大值时间较时间较 提早，而待并机频率低于电提早，而待并机频率低于电网频率网频率( (即即 f0), f 规定：规定：客船及客船及10001000总吨以上的货船在一般情况下均应设有应急电源。总吨以上的货船在一般情况下均应设有应急电源。(1)(1)应急电源应急电源船舶应急发电机组船舶应急发电机组小应急电源小应急电源( (蓄电池的容量应能保证连续供电蓄电池的容量应能保证连续供电3030分钟。分钟。一一般般位位于于防防撞撞舱舱壁壁以以后后、舱舱壁壁甲甲板板以以上上和和机机舱舱以以外外
17、的的艇艇甲甲板板上上。要要求求带带动动应应急急发发电电机机的的原原动动机机应应具具有有较较好好的的独独立立性性和机动性。和机动性。(2) (2) 应急发电机组应急发电机组 应应急急发发电电机机必必须须设设有有自自动动起起动动装装置置，以以保保证证在在主主电电源源不不能能供供电电的的情情况况下下能能自自动动起起动动，并并自自动动合合闸闸向向应应急急电电网网供供电电，而而一一旦旦主主电电网网恢恢复复供供电电，则则应应急急发发电电机机立立即即自自动动停停止止工工作作。应应急急柴柴油油发发电电机机组组的的起起动动方方式式一一般般采采用用起起动动电电动动机机带带动动，起起动动电电动动机机的的电源由应急蓄电池组提供。电源由应急蓄电池组提供。(3)(3)应急发电机的自动起动控制装置应急发电机的自动起动控制装置按按时时间间原原则则和和速速度度原原则则进进行行程程序序控制的。控制的。当船舶主电网因故失电时，该自动控制装置当船舶主电网因故失电时，该自动控制装置经经0 06060秒时间可调延时后自动投入工作，秒时间可调延时后自动投入工作，对应急柴油发电机组实现自动起动。对应急柴油发电机组实现自动起动。ZK-135ZK-135控制装置的功能控制装置的功能
