船舶电气设备及系统大连海事大学第13章同步发电机并车运行

1、船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 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 12.2 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 讨论了同步发电机机准同步并车的讨论了同步发电机机准同步并车的 四大条件：四大条件： 相序相同、电压相等、频率相等、相序相同、电压相等、频率相等、 相位相同。相位相同。 本章重点本章重点 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教

2、研室 并联运行的条件为：并联运行的条件为： 1.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)电压的相电压的相 序一致；序一致； 2.待并发电机的电压与电网电压的有效值相待并发电机的电压与电网电压的有效值相 同同;(U2=U1) 3.待并发电机的电压频率与电网电压的频率相待并发电机的电压频率与电网电压的频率相 同同;(f2=f1) 4.待并发电机的电压相位待并发电机的电压相位(或初相位或初相位)与电网电压与电网电压 的相位一致。的相位一致。(2=1) 13.1 并车的条件及分析并车的条件及分析 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院

3、电气及自动化教研室 两台发电机并联运行两台发电机并联运行 12 ,x x 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 假设电网电压低于待并发电机电压，即假设电网电压低于待并发电机电压，即U1U2。在这种情。在这种情 况下投入况下投入G2时，主开关时，主开关DW2两端存在电压差两端存在电压差 U。 UUU . 21 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去磁去磁 效应，环流效应，环流IPH超前超前U1对对 G1增磁效应，最终使两增磁效应，最终使两 机并联运行于同一电压

4、。机并联运行于同一电压。 频率和初相位相同频率和初相位相同,电压有效值不相同电压有效值不相同 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 并车操作时两台发电机组之间的电压差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用，流，对两台发动机起均压作用， 因此，因此，IPH称为称为 平衡电流，由于发电机并车瞬间呈现出的等值平衡电流，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车，电

5、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。合闸瞬间会差生很大的冲击电流。 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 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 假设待并发电机电假设待并发电机电 压压U1的相位超前于电网的相位超前于电网 电压电压U2的角度为的角度为。两发。两发 电机间仍存在电压差电机间仍存在电压差 U。 合闸后在两机组之间产合闸后在两机组之间产 生环流。生环流。 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 . 2 .

6、 1 . UUU 2sin 2 UU 并车时要求相位差一般应在并车时要求相位差一般应在 15 之内。之内。 2号机，输出有功功率，号机，输出有功功率， 对原动机为阻力矩，减对原动机为阻力矩，减 速。速。 1号机，吸收有功功率，号机，吸收有功功率， 对原动机驱动力矩，加对原动机驱动力矩，加 速。速。 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 仍相等仍相等 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 电压和相位相同电压和相位相同,频率不相同频率不相同 合闸瞬间两台发电机电压和相位相同，只是频率不同，合闸

7、瞬间两台发电机电压和相位相同，只是频率不同， 如果如果f2f1，则将超前，则将超前角。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，但频率不相同 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 并车时一般要求将两台发电机的频差控制在并车时一般要求将两台发电机的频差控制在 0.5Hz之内。之内。 2121 21 () 2 () ttt ff t 若在若在t=0时合闸，将不会产时合闸，将不会产 生环流；在生环流；在t0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， 若频差不大，最终通过自若频差不大，最终

8、通过自 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， 且随着相位差的变化，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 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。 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 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 并车时检查和调整待并发电机的电压、频率、初相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，这种方法称为准同位，在满足并车的条

9、件时合闸，这种方法称为准同 步并车。如果由手工完成这个过程，称为手动准同步并车。如果由手工完成这个过程，称为手动准同 步并车操作；若由自动装置来完成，则称为自动并步并车操作；若由自动装置来完成，则称为自动并 车操作。车操作。 手动准同步并车通常采用灯光法和整步表法来检测并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。车条件。 13.2.1 13.2.1 同步指示灯法同步指示灯法 12.2 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 合闸时刻合闸时刻: 使灯光向使灯光向“快快”（顺时针）的方向旋转，当调节（顺时针）的方向旋转，当

10、调节 到到3 35 5秒旋转一周后，当指示灯秒旋转一周后，当指示灯L L1 1最暗而最暗而L L2 2、L L3 3同样亮时。同样亮时。 1) 1) 灯光旋转法灯光旋转法 f f2 2f f1 1时，灯泡轮流熄灭的顺序为时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L: L1 1L L2 2L L3 3 L L1 1 f f2 2f f1 1时，灯泡轮流熄灭的顺序为时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L: L1 1L L3 3L L2 2 L L1 1 2sin 2 UU 1 2sin 2 UU 21 0 AA 12 240120 BC 2 240120120 2sin2sin 22 UUU 21 240120 BC

11、3 120 2sin 2 UU 1 2sin 2 UU 2 120 2sin 2 UU 3 120 2sin 2 UU L1 L2L3 uL1uL2uL3 uL 2121 21 () 2 () ttt ff t 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 合闸时刻：合闸时刻：当灯泡当灯泡3 35 5秒明暗一次时秒明暗一次时, ,约在接近灯暗区间约在接近灯暗区间 的中心时。的中心时。 2) 2) 灯光明暗法灯光明暗法( (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

12、明暗一次所 需的时间需的时间T TS S1/1/ f f称为频差周期。称为频差周期。 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 同步表是一种用来检测待同步表是一种用来检测待 并发电机与电网（汇流排）并发电机与电网（汇流排） 电压的频率和相位差大小电压的频率和相位差大小 及其方向的仪表，又称整及其方向的仪表，又称整 步表。步表。 13.2.2 13.2.2 同步表法同步表法 指针旋转一圈所需要的时指针旋转一圈所需要的时 间为间为T TS S1/1/ f f。 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机

13、学院电气及自动化教研室 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“快快”的方向的方向3 35 5秒旋转一周，秒旋转一周， 在指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。在指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 图图13-7 船舶电站船舶电站3台发电机同步表接

14、线图台发电机同步表接线图 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 电抗器粗同步并车原理电抗器粗同步并车原理 电流通常被限制在额定电流的电流通常被限制在额定电流的1.21.4倍。并车的条件为：倍。并车的条件为： 电压差电压差 U10Un,频差频差 f （11.5）Hz,相位差相位差0), ), 到达最大值到达最大值 时间较时间较 提前，而待并机频率低于电提前，而待并机频率低于电 网频率网频率( (即即 f0), ), 到达最大值时间到达最大值时间 较较 提前提前, ,利用两个鉴幅器即可检测利用两个鉴幅器即可检测 出频差方向。出频差方向

15、。 W U W U W U S U S U f U f U f U W U W U S U S U S U S U S U S U & 鉴幅器鉴幅器 & 鉴幅器鉴幅器 S U S U 加速加速 减速减速 W U W U S U S U 频率高频率高 频率低频率低 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 (3) 合闸控制电路合闸控制电路 合闸控制电路把电压差允许鉴别的条件，合闸控制电路把电压差允许鉴别的条件， 频差允许鉴别条件与恒定提前时间频差允许鉴别条件与恒定提前时间( (主开关主开关 合闸时间合闸时间) )捕获脉冲通过一个合闸与门

16、捕获脉冲通过一个合闸与门, ,送送 出合闸控制信号，使主开关合闸操作。出合闸控制信号，使主开关合闸操作。 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 采用模块式的船舶电站自动整步器的实例采用模块式的船舶电站自动整步器的实例 13.3.2 船舶电站自动整步器船舶电站自动整步器 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组。船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组。 钢质海船建造及入级规范钢质海船建造及入级规范规定：规定： 客船及客船及

17、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。 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 一般位于防撞舱壁以后、舱壁甲板以上和机舱以外的艇甲一般位于防撞舱壁以后、舱壁甲板以上和机舱以外的艇甲 板上。要求带动应急发电机的原动机应具有较好的独立性板上。要求带动应急发电机的原动机应具有较好的独立性 和机动性。和机动性。 (2) (2) 应急发电机组应急发电机组 船舶电气设备及系统 2021-7-17 课 件 轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 应急发电机必须