自动装置讲稿15（学生用） - 图文(2)

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第二章 同步发电机的自动并列

第一节 概述

本节内容：并列操作的意义；并列操作应遵循的原则；准同期并列的理想条件与实际条件；并列操作

时不满足理想条件时引起的后果；滑差、滑差频率与滑差周期的关系；自同期并列的原理及特点。

一、 并列操作的意义（用Fig.2-1进行说明）

1． 母线电压的状态量表示

任一母线电压瞬时值可表示为：

u?Umsin(?t??)

?）的状态量 其中Um、?、?为运行母线电压（U2． 并列操作的概念和意义：如Fig.2-1所示，

概念：发电机的电压uG在投入系统运行之前，与并列母线电压uX的状态量不等，须适当调整待并发电机组的状态量，使之符合并列条件后才允许断路器QF合闸作并网运行。这一系列操作称为并列操作.

意义：负荷的变化而引起发电机运行的台数经常改变，因此发电机组的投切是系统运行中的一项频繁操作（正常操作），随着系统的容量和单机的容量日益增大，不恰当的并列操作将导致严重后果。因此提高并列操作的准确度和可靠性对系统的可靠运行是很重要的。 3． 机组并列时应遵循的原则

(1) QF合闸时的冲击电流应尽可能小：瞬时最大值一般不超过额定电流的1-2倍。 (2) 机组并入电网后，应迅速进入同步运行状态，缩短暂态过程，减小对系统的扰动。 4． 并列方法：

准同期并列：广泛采用。一般在系统正常运行情况下采用。这是学习的重点内容。

自同期并列：很少采用。这是过去当系统发生事故时为迅速投入水轮发电机组而曾经采取的一种方法。随着自动控制技术的进步，微机型数字式自动并列方法日渐成熟，现在也可用准同期法快速投运水轮发电机组，因此只作简单介绍。

二、 准同期并列

1．基本过程： Fig.2-1（a），QF为并列断路器，其两侧电压发电机端电压和电网电压在合闸前一般不

??U??U?。其值由Fig.2-1（b）的电压相量求得。Fig.2-1?是计算准同期并列相等，其相量差为UsGx时冲击电流的等值电路图。发电机电压的角频率为?G，电网电压的角频率为?X。

电网参数一定

? 冲击电流（合闸瞬间尽可能小） Us理想的：，0 0（同时并列后顺利进入同步运行状态，对电网无扰动） 2．定义：发电机在并列合闸前已加励磁，当uG与uX的状态量相等时，将发电机断路器合闸，完成并

列操作。

?和U?完全重合并且同步旋转。可表3．理想条件：断路器两则电源电压的三个状态量全部相等。UGx达为：

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(1)

?G??x或fG?fx(即频率相等) ?e?0(即相角差为零)

闸后对待并发电机和电网运行的影响较小，发电机应能迅速进入同步运行，暂态过程要短，不致引起任何不良后果。可表达为：

(2) UG?Ux(即电压幅值相等) (3)

4．实际条件：实际很难满足同时上述三个条件，只要求合闸时冲击电流较小，不危及电气设备，合

(1) 频率差<=额定频率的(0.2%-0.5%) (2) 电压幅值差＜＝额定电压的（5%－10%）

(3) 相角差<=5°-10°（冲击电流为额定电流的0.5倍） 5．不满足理想条件时引起的后果： 1)

电压幅值差：如图2-29a)所示，满足(1)和(3)，不满足(2) 此时，冲击电流的有效值为

''Ih?UG?UX （2－3） ''Xd?XX''式中，UG、UX－发电机电压、电网电压有效值；Xd －发电机次暂态电抗

XX－电力系统等值电抗 冲击电流最大瞬时值的计算式为

'''' （2－4） ihm?1.82Ih（图）影响：电压幅值差引起的冲击电流主要为无功电流分量，引起定子绕组发热和在定子端部产生冲击力矩。相当于发电机的突然短路，损坏电气设备，须限制在1-2倍额定电流以下为宜。 2)

合闸相角差：如图2-2(b)所示，满足(1)和(2)，合闸瞬间不满足(3)

此时发电机为空载情况，电动势为端电压，和电网电压相等。冲击电流的有效值为

''2EqI?''''hX?Xx''''qsin?e2 （2－5）

式中，Xq －发电机交轴次暂态电抗；Eq －发电机交轴次暂态电动势

（图）影响：相位不一致产生的冲击电流可能达到额定电流的20-30倍。当相角差较小时，电压的相位差产生的冲击电流主要为有功电流分量，在发电机的机轴上产生冲击力矩，非但不能把待并发电机拉入同步，还可能使其它并列运行的发电机失去同步。参照式(2-4)可求出冲击电流最大瞬时值。

幅值差和相角差同时存在时的冲击电流综合1)和2)进行分析。 3)

频率不相等：满足(2)，不满足(1) a.分析

如图2-3(a)所示，断路器两侧间电压差uS为脉动电压，可描述为：

us?UmGsin(?Gt??1)?Umxsin(?xt??2)

设初始角?1＝?2＝0，则

us?2UmGsin(

?G??x2t)cos(?G??x2t) （2－6）

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令Us?2UmGsin(?G??x2t)为脉动电压的幅值，则

us?Uscos(?G??x2t) （2－7）

可知us可以看成是幅值为Us、频率接近于工频的交流波形。

又?s??G??x为滑差角频率，如图2-3，两电压相量间的相角差为

?e??St （2－8）

于是

Us?2UmGsin?St2＝2UmGsin?e2?2Umxsin?e2 （2－9）

uS:正弦脉动波，最大幅值为2UmG(2UmX),脉动电压、相量图及其瞬时值波形如图2-3(a)(b)所示。 b.影响：频率差影响发电机进入同步运行的过程：

如果发电机在只存在频差的情况下合闸，那么并列合闸在一定时间内，发电机电压和系统电压相量的相位关系将发生改变，用以下简化相量图分析。

UG UX UX UX UG

US=0,δe=0 UG US=0,δe=360度 US=max, δe=180度

设系统电压固定，待并发电机的电压以恒定滑差角频率对系统电压转动。当相角差从0到180度变动时US的幅值从0变到最大值2UmG。当相角差从180度到360度(重合)变动时, US的幅值从最大值2UmG回到0.。转动一圈的时间为脉动周期ＴＳ。因此产生具有振荡性质的周期性变化的冲击电流，影响发电机进入同步的过程。 c.

?S,fS,TS的关系

?S?2?fS （2－10）

由于

所以脉动周期为

TS?用标么值表示时，有

12? （2－11） ?fS?S?S*??S （2－12） 2?fN关于滑差(滑差角频率)的概念：均可用来表示待并发电机的频率与电网频率之间或两并列电网频

率之间相差的程度。

滑差频率fS即频率差；

滑差ωs可以反映频率差，两者是2π倍数关系；

滑差周期Ts是滑差频率的倒数，因此也可以反映频率差，滑差周期小则频率差大。

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由式（2－8）可知，相角差?e是时间的函数，所以并列时合闸相角差?e与发出合闸信号的时间有关，如果发出合闸信号的时间恰当，有可能在两电压重合的时间合闸，使冲击电流为零。 d.频率差过大时发电机可能并列不成功：不恰当，可能在

?e较大时合闸，可能引起较大冲击电流

注意：如果并列时频差较大，即使合闸时的相角差?e很小，满足要求，但这时待并发电机需经历一个很长的暂态过程才能进入同步运行状态，严重时甚至失步，因而 …… 此处隐藏：2678字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……