船舶电站第三章3

1、第三章 舰船同步发电机投入并联工作o第一节 概述o第二节 手动准同步方法o第三节 电抗同步方法o第四节 自动准同步原理第一节 概述o 通常船舶主电站由两台或两台以上型号、规格相同的发电机组成。o 多台发电机并联运行状态的实现方法：n 第一台发电机起动后无条件接入电网，n 从第二台发电机起，依次起动，须经“投入并联”的操作接入电网。o “投入并联”也叫“并车”。 并车条件o 待并发电机输出电压的幅值与电网电压幅值相等；o 待并发电机输出电压的频率与电网频率相等；o 待并发电机输出电压的相位与电网电压的相位相等。简言之，要求两发电机的电压瞬时值完全相等。并车条件o 假设：n 待并发电机的瞬时电压为

2、：n 电网的瞬时电压为：o 条件n n n mgmnUU,gngnffgn)sin(0ggmggtUu)sin(0nnmnntUu暂态过程o 定义：待并发电机主开关闭合瞬间的电路状态。o 电路变换过程n 首先进入次暂态过程，电枢回路的阻抗从次暂态电抗 渐变为 ，进入暂态， 再渐变为 ，进入稳态。n 当发电机转子无阻尼绕组时，无次暂态，仅从 渐变为 。dXdXdXdXdXdX并车条件分析-等值电路（1）,gngngnffUUU应限制在发电机额定电压的10以内。 （2）,gngngnUUff并车的相位条件是 15电角度。 （3）,gngngnUUff 允许频差在额定频率的1以内。实用的并车条件 电

3、压幅值偏差在 10%以内， 频率偏差在 1%以内， 相位差在 15电角度以内。 并车方法分类o 准(确)同步法n 直接按上述三条件实现并车的方法。n 可分为手动准同步法和自动准同步法两种。o 电抗同步法或粗同步法n 通过增加并车电抗器及相应附属电器使并车条件适当放宽，操作较为简捷的一种并车方法。n 这是目前我国船舶广泛应用的一种并车方法。第二节 手动准同步方法o 定义：n 由操作人员观察仪表、指示器并相应手动调整有关参数，使待并发电机满足准同步并车三条件，并在恰当时刻完成待并发电机接入电网(待并发电机的主开关闭合，也叫合闸)的操作，叫做手动准同步并车(操作) 。手动准同步并车步骤是: o 第一

4、步，起动待并发电机，加上励磁，建立电压。o 第二步，观察电压表。n 电压表有两个，一个指示待并发电机输出电压，另一个指示电网(汇流排)电压。n 判断两电压表指示的电压偏差是否在 10%以内，若两者偏差过大，则应手动调整待并发电机调压器的有关旋钮或手柄，使Ug接近Un。o 第三步，观察频率表。n 频率表有两个。n 判断频率偏差是否在 1%以内。若偏差过大，则应手动调整待并发电机的原动机转速。n 实船操作时，调整待并发电机的参数时，通常使Ug略大于Un，fg略大于fn 。o 第四步，检测相位差。 检测相位差有两类指示器n 一类为指示灯。即灯光明暗法和灯光旋转法。n 另一类指示器是同步表，也叫整步表

5、或同步指示器。(1)灯光明暗法 U=0，指示灯不发光。(2)灯光旋转法灯1灭，灯2和灯3亮度相同，表示=0。(3)同步表法 =0，指针指示钟表12时位置上。同步表法接线图同步表法接线图 o 第五步，选择恰当时刻合闸。o 开关固有动作时间n 主开关从接受合闸指令到真正闭合电路有一个时间延滞ts。n 大小约在0.1S这个数量级。n 为了使合闸时刻=0，发合闸指令应取一定的时间或相位差提前量。 结论o 并车操作包括观察仪表，调整(电压和频率)及选择恰当时刻合闸；o 全过程能否快速、理想地完成，取决于操作人员的素质和经验；o 为了降低操作难度，保证人工操作的安全性，产生了电抗器并车的方法(粗同步并车法

6、)。 第三节 电抗同步方法o 原理：n 放宽了准同步并车的条件，其中电压条件不变，频率条件放宽到f在 3%以内，相位条件放宽到180 ，即几乎不受限制。n 因此，又称为粗同步并车方法。粗同步并车过程o 当起动待并发电机G,并建立电压后，检测并车条件(放宽了的)，若满足条件，首先合上S2，使G通过并车电抗器LS接入电网。电抗器限制了并车冲击电流，保证了投入并联的安全性。经一定时间的整步作用，再合上Q，并且打开S2，完成整个并车操作。二、并车电抗器o 作用：n 限制并车条件放宽后可能出现的过大的并车冲击电流。o 要求：n 在通过大电流的条件下，电抗值应能稳定不变。n 电抗器必须有较大的电抗值；电抗

7、器值计算o 忽略发电机电枢电阻及并车电抗器电阻；o 设两发电机次暂态电抗相同，为 ； o 开关S2闭合瞬间产生环流的直流分量仅持续几十毫秒，因此并车电抗器主要用来限制冲击电流的交流分量。 dXo 冲击电流的交流分量 为 2sin22dLSUIXXULSX-为电网或发电机每相额定电压有效值; -为并车瞬间存在的相位差; -并车电抗器LS的电抗值。 I考虑最恶劣的相角条件，即 0180 ,NIKI22NdLSUIKIXX22LSdNUXXKI采用标幺值(相对单位制)时3LSLSLSNUXxZxIUZNI式中: -线电压额定值，V; -发电机额定相阻抗值，; -发电机额定线电流，A。所以：几点说明：

8、o 尽管并车电杭器是根据=180条件计算的，但我们已经知道角越大，自整步作用就越小，而有可能使发电机长时间不能达到同步。因此，实际粗同步操作时，限制在90以内才能保证并车的成功。o 并车电杭器有标准产品，系统设计时可按计算值选用。o 不同类型、不同功率的发电机组并车时，应根据使用要求规定并车方向，考虑相应的措施。为安全起见，粗同步并车电抗器应按功率小的机组设计。并车接触器的选择步骤：o (1)初步选定接触器型号，从相应产品目录或资料中查出接触器触头热容量值 ，单位为o (2)取并车电抗器工作时间top =(68)s，作为接触器的持续接通时间，求出接触器允许短时冲击电流值I1(单位kA)o (3

9、)按 原则，确定接触器额定容量。2I t2()kAs21OPI tIt11.8gNII自动准同步原理o自动准同步并车装置的功能n 检测准同步并车的条件是否满足。n 条件满足时，允许发合闸指令，应含有适当提前量。n 当频率条件不满足时，应能根据频率差的方向及大小向待并发电机组发出调整信号。n 当电压条件不满足时，由发电机自动电压调整装置进行自动调整。n 相角条件是动态条件，不满足要求时不必调整，只需等待一段时间。 并车方法o 模拟量并车方法：根据交流电压的模拟信号来检测并车条件，实现自动并车操作的方法。 o 数字量并车方法：利用计算机技术，根据数字信号实现的自动并车方法。 模拟量方法o 待并发电机电压瞬时值为o 电网电压瞬时值为o 差频电压o 差频电压瞬时值 tUunnsin2tUuggsin2ttUundcos)2sin(22ngduuu锯齿波差频电压用差频锯齿波鉴别差频符号两相位鉴别法 UgUdUdUnn 移相鉴别原理和波形图并车合闸指令的提