第6章 同步系统2014

1、1第六第六章章 同步系统同步系统一、概述一、概述二、同步电压的引入二、同步电压的引入三、手动准同步装置三、手动准同步装置四、同步点断路器的合闸控制四、同步点断路器的合闸控制五、本课重点内容小结五、本课重点内容小结 作业作业26-1 6-1 概概 述述 同步系统是同步电压与同步装置连接关系的回路，包括了同步系统是同步电压与同步装置连接关系的回路，包括了同步电压引入和同步装置两部分，是实现同步操作的系统。同步电压引入和同步装置两部分，是实现同步操作的系统。 在发电厂和变电所中，同步系统在发电厂和变电所中，同步系统应按以下原则来实现：应按以下原则来实现： （1）同步并列方式及并列条件。）同步并列方式

2、及并列条件。目前电力系统有准同步和自同步并列目前电力系统有准同步和自同步并列两种方式。准同步并列的条件是待并两侧系统电压大小相等；频率相同；两种方式。准同步并列的条件是待并两侧系统电压大小相等；频率相同；电压相角相等。采用的同步装置是带闭锁的手动同步装置或捕捉同步装置。电压相角相等。采用的同步装置是带闭锁的手动同步装置或捕捉同步装置。 （2）同步点的设置。）同步点的设置。发电机出口断路器及发发电机出口断路器及发- -变出口断路器；变出口断路器； 母联断路器；母联断路器；自耦变压器或三绕组变压器的三侧断路器；自耦变压器或三绕组变压器的三侧断路器；系统联络系统联络线的线路断路器；线的线路断路器；旁

3、路断路器；旁路断路器； 厂用工作电源及备用电源断路器。厂用工作电源及备用电源断路器。（3）同步系统的接线。）同步系统的接线。由于电压互感器二次绕组接地方式及同步装由于电压互感器二次绕组接地方式及同步装置型式的不同，同步系统有三相和单相两种接线方式。为简化接线，发置型式的不同，同步系统有三相和单相两种接线方式。为简化接线，发电厂、变电所的同步系统应采用单相接线方式。电厂、变电所的同步系统应采用单相接线方式。 3某企业电气主接线图多电源供电多电源供电系统中，断系统中，断路器能否直路器能否直接合闸？接合闸？区域变电所区域变电所区域变电所区域变电所？哪些断路器哪些断路器不能直接合不能直接合闸？闸？4将

4、将发电机发电机与与发电机发电机、发电机发电机与与系统系统、系统系统与与系统系统之间作同步运行的操作，称为之间作同步运行的操作，称为同步并列同步并列(或称或称同期并同期并列、并车列、并车)。 同步并列的概念同步并列的概念发电厂或变电所中反映同步装置和同步电压连接发电厂或变电所中反映同步装置和同步电压连接关系的回路，称为关系的回路，称为同步系统同步系统(或称或称同期系统同期系统)。同步系统的概念同步系统的概念5 同步并列的条件同步并列的条件 同步并列的方法和特点同步并列的方法和特点 同步点的设置同步点的设置 6同同步步并并列列的的条条件件 相序相同；相序相同； 电压电压(大小大小)相等；相等； 频

5、率相同；频率相同； 电压的相位角差不超过允许值。电压的相位角差不超过允许值。非同步并列的后果非同步并列的后果1。会出现很大的冲击电流和冲击功率；。会出现很大的冲击电流和冲击功率；2。引起电力系统电压的瞬间严重下降；。引起电力系统电压的瞬间严重下降；3。造成电力系统振荡而破坏系统的稳定运行；。造成电力系统振荡而破坏系统的稳定运行；4。使机组剧烈振动，严重时甚至使机组损坏。使机组剧烈振动，严重时甚至使机组损坏。7常用的同步方法有两种：常用的同步方法有两种： 准同步准同步(精同步精同步)法法 自同步自同步(粗同步粗同步)法法此外，还有：此外，还有： 异步起动法异步起动法 非同步合闸法非同步合闸法同步

6、并列的方法和特点同步并列的方法和特点8准同步并列法准同步并列法是发电机在是发电机在并列前已经励磁，并列前已经励磁，当发电机的电压、频率和相位与运行系统的电当发电机的电压、频率和相位与运行系统的电压、频率和相位均接近相同值时，将发电机断压、频率和相位均接近相同值时，将发电机断路器合闸。路器合闸。准同步并列准同步并列实质是先促成同步状态，然后并实质是先促成同步状态，然后并列合闸。列合闸。准准 同同 步步 法法有何有何特点？特点？9优点：优点： 并列合闸时冲击电流小，不会对系统带来大的影响。并列合闸时冲击电流小，不会对系统带来大的影响。缺点：缺点：u 并列操作时间较长。从准备并列到合闸结束一般需要并

7、列操作时间较长。从准备并列到合闸结束一般需要101020min20min。u 操作要求高。如果合闸时间不准确，有可能造成非同操作要求高。如果合闸时间不准确，有可能造成非同步合闸，损坏发电机。步合闸，损坏发电机。u 操作系统复杂，要求严格。操作系统复杂，要求严格。 手动准同手动准同步是优先采步是优先采用的方法用的方法分分为为手动准同步手动准同步自动准同步自动准同步10自自 同同 步步 法法自同步并列法自同步并列法是发电机在是发电机在并列前不励磁，并列前不励磁，当当其转速接近于同步转速其转速接近于同步转速(转差率转差率S=2 左右左右)时进行合闸，合闸后再加上励磁，将发电机自时进行合闸，合闸后再加

8、上励磁，将发电机自动拉入同步。动拉入同步。自同步并列自同步并列的实质是先并列，后进入同步状的实质是先并列，后进入同步状态。态。有何有何特点？特点？11优点：优点：a.并列过程快，只需几分钟便可完成并列；并列过程快，只需几分钟便可完成并列；b.b.操作简单，易于实现自动化操作；操作简单，易于实现自动化操作；c.c.在系统电压和频率下降严重时，仍可投入发在系统电压和频率下降严重时，仍可投入发电机。电机。缺点：缺点：a.a.并列合闸冲击电流大，对电机绕组产生不利并列合闸冲击电流大，对电机绕组产生不利 影响；影响；b.b.并列合闸瞬间引起系统电压短时严重下降；并列合闸瞬间引起系统电压短时严重下降；c.

9、c.不能在两系统间进行自同步并列。不能在两系统间进行自同步并列。 自同步也有自同步也有手动手动及及自动自动两种操作方法。两种操作方法。12异步起动异步起动同步发电机的异步起动，实质上是一种特同步发电机的异步起动，实质上是一种特殊的自同步法。它是在原动机起动不长时间殊的自同步法。它是在原动机起动不长时间( (转速接近转速接近6060一一7070额定值时额定值时) )进行励磁，进行励磁，发电机被拉入同步。发电机被拉入同步。非同步合闸非同步合闸非同步合闸是在系统解列后，为迅速进行非同步合闸是在系统解列后，为迅速进行同步而采取的紧急措施。非同步合闸时有很同步而采取的紧急措施。非同步合闸时有很大的冲击电

10、流，所以此法应有一定的限制。大的冲击电流，所以此法应有一定的限制。异步起动和非同步合闸异步起动和非同步合闸13发电厂发电厂( (或变电站或变电站) )中每个有可能进行同步操作的中每个有可能进行同步操作的断路器，称为断路器，称为同步点同步点。也就是说当断路器两侧有可能。也就是说当断路器两侧有可能出现非同一系统电源时，此断路器是同步点。出现非同一系统电源时，此断路器是同步点。如图如图6-1中：标有中：标有 的断路器均为同步点的断路器均为同步点:发电机出口断路器及发发电机出口断路器及发-变出口断路器；变出口断路器； 母母联断路器；联断路器；自耦变压器或三绕组变压器的三侧断路自耦变压器或三绕组变压器的

11、三侧断路器；器；系统联络线的线路断路器；系统联络线的线路断路器；旁路断路器；旁路断路器； 厂用工作电源及备用电源断路器。厂用工作电源及备用电源断路器。同同 步步 点点 的的 设设 置置14156-2 同步电压的引入 同步系统包括了同步电压引入和同步装置两部分同步系统包括了同步电压引入和同步装置两部分n同步电压引入电路同步电压引入电路: 把需要待并断路器两侧的高电压经电把需要待并断路器两侧的高电压经电压互感器变为二次低电压压互感器变为二次低电压,再经过其隔离开关的辅助触点和同步再经过其隔离开关的辅助触点和同步开关触点切换后开关触点切换后,引到同步电压小母线上引到同步电压小母线上,然后在引入到同步

12、装置然后在引入到同步装置中。中。n同步系统的接线同步系统的接线:由于电压互感器二次绕组接地方式及同步由于电压互感器二次绕组接地方式及同步装置型式的不同，同步系统有三相和单相两种接线方式。为简装置型式的不同，同步系统有三相和单相两种接线方式。为简化接线，发电厂、变电所的同步系统应采用单相接线方式。化接线，发电厂、变电所的同步系统应采用单相接线方式。 本节本节 讲述以三相接线方式为主。讲述以三相接线方式为主。16一、三相接线方式同步电压的引入一、三相接线方式同步电压的引入接线特点接线特点同步电压取待并系统的三相电压和运行系统的两相电同步电压取待并系统的三相电压和运行系统的两相电压，相应的同步装置为

13、三相式。压，相应的同步装置为三相式。设有四个同步电压小母线：设有四个同步电压小母线：运行系统电压小母线运行系统电压小母线L1 -620；待并系统；待并系统电压小母线电压小母线L1-610、L3-610；公用接地小母线；公用接地小母线L2-600。运行系统的。运行系统的两相电压由两相电压由L1-620和和L2-600引入到同步装置，待并系统的三相电压引入到同步装置，待并系统的三相电压由由L1-610、L3-610、 L2-600引入到同步装置。引入到同步装置。17（1）发电机出口断路器同步电压的引入）发电机出口断路器同步电压的引入接线实例接线实例同步点同步点待并侧电待并侧电压互感器压互感器发电机

14、发电机运行系统电运行系统电压互感器压互感器运行系统电运行系统电压互感器压互感器电压小母线电压小母线同步开关同步开关同步小母线同步小母线同步装置同步装置同步合闸同步合闸小母线小母线组成组成引入引入n 待并侧待并侧TV二次二次U、W相电压经相电压经SS1送到送到L1-610、L3-610n 运行侧运行侧TV1二次二次U相电压经相电压经L1-630，QS3，SS1送到送到L1 -620TV2二次二次U相电压经相电压经L1-640，QS4，SS1送到送到L1 -62018（2）母联断路器同步电压）母联断路器同步电压 的引入的引入接线实例接线实例 同步点：同步点：母联断路器母联断路器图中图中母线母线I为

15、运行系统为运行系统母线母线II为待并系统为待并系统n 待并侧待并侧TV2二次二次U、W相电压经相电压经L1-640、L3-640，QS2，SS送送到到L1-610、L3-610n 运行侧运行侧TV1二次二次U相电压经相电压经L1-630，QS1，SS送到送到L1 -62019（3）双绕组变压器同步电）双绕组变压器同步电压的引入压的引入接线实例接线实例同步点同步点待并侧同步待并侧同步电压取自电压取自运行侧同步运行侧同步电压取自电压取自转角小母线转角小母线转角变压器转角变压器转角变压器的作用转角变压器的作用同步开关同步开关变压器变压器TM三角形侧三角形侧电压互感器的二次电电压互感器的二次电压压,经

16、转角变压器后经转角变压器后,可得到与可得到与TM星形侧星形侧相位完全相同的同步相位完全相同的同步电压。电压。转角变压器接线转角变压器接线20二、单相接线方式同步电压的引入二、单相接线方式同步电压的引入 单相同步系统接线的特点是同步电压取待并和运行系统单相同步系统接线的特点是同步电压取待并和运行系统的单相电压（相电压或线电压）和公共接地相，相应的同步装的单相电压（相电压或线电压）和公共接地相，相应的同步装置为单相式。置为单相式。n 下表示出各种情况下同步电压引入方式及相量图下表示出各种情况下同步电压引入方式及相量图21接线实例接线实例（1）发电机出口断路器）发电机出口断路器 同步电压的引入同步电

17、压的引入n 待并侧待并侧TV二次二次W相电压经相电压经SS1送到送到L3-610n 运行侧运行侧TV1二次二次W相电压经相电压经L3-630，QS3，SS1送到送到L1-620TV2二次二次W相电压经相电压经L3-640，QS4，SS1送到送到L1-62022接线实例接线实例（2）母联断路器同步）母联断路器同步 电压的引入电压的引入n 待并侧待并侧TV2二次二次W相电压经相电压经L3-640、QS2，SS送到送到L3-610n 运行侧运行侧TV1二次二次W相电压经相电压经L3-630，QS1，SS送到送到L1-620图中图中母线母线I为运行系统为运行系统母线母线II为待并系统为待并系统23接线

18、实例接线实例（3）发电厂）发电厂 断路器断路器同步电压引入同步电压引入211全部断路器均为同步点全部断路器均为同步点同步电压取得方法有：同步电压取得方法有：n 近区优先法近区优先法当线路装有隔离开关，并且当线路装有隔离开关，并且电压互感器装在隔离开关外电压互感器装在隔离开关外侧时采用。侧时采用。n 简化法简化法当线路不装设隔离开关或电当线路不装设隔离开关或电压互感器装在隔离开关的内压互感器装在隔离开关的内侧时采用。侧时采用。246-3 手动准同步装置手动准同手动准同步装置步装置同步测量表计同步测量表计同步监测继电器同步监测继电器转换开关转换开关压差表压差表频率表频率表同步表同步表25一、手动准

19、同步方式一、手动准同步方式二、同步表计二、同步表计三、组合式同步表三、组合式同步表四、同步并四、同步并列电路列电路五、闭锁电五、闭锁电路路手手动动准准同同步步装装置置26u 分散同步：分散同步：每个同步点旁有一个同期小屏，每个同步点旁有一个同期小屏，分散操作。分散操作。 特点：特点：投资大。现已很少采用。投资大。现已很少采用。u 集中同步集中同步 ：在中央同步信号屏上操作，在中央同步信号屏上操作，全厂只有一套。全厂只有一套。一、手动准同步方式一、手动准同步方式27二、同步表计二、同步表计 电磁式 1T1S型同步表是目前广泛采用的一种同步表。1。完全同步时，。完全同步时，指针在同步位不动；指针在

20、同步位不动；2。当。当 ，相位角不相等时，相位角不相等时 超前于超前于 时，指针指向时，指针指向“快快”不动；不动； 滞后于滞后于 时，指针指向时，指针指向“慢慢”不动。不动。3。当。当 时时：如如 ，指针相快方向不停旋转，相，指针相快方向不停旋转，相差越大转速越快。反之，向慢方向旋转。差越大转速越快。反之，向慢方向旋转。当相差特别大时，指针只是摆动。因此只有当相差特别大时，指针只是摆动。因此只有当当 时，才允许投入同步表。时，才允许投入同步表。 SGffSGffSGffGUGUSUSUHzf5 .0快慢快慢以以系统系统为基准为基准28三、组合式同步表三、组合式同步表 由电压差表，频率差表和同

21、步表组合而成。当当发电机发电机的电压、频率高于的电压、频率高于系统系统的电压、的电压、频率时，表计频率时，表计正偏正偏。反之负偏。反之负偏。29集中控制是将同步表计集中布置在“集中同步”屏上。 四、四、同步并同步并列电路列电路单相组合同步表回路（图（图6-9a6-9a）发电机调速回路（图（图6-9b6-9b）同步点断路器合闸控制回路（图（图6-9c6-9c）励磁电流励磁电流 电压电压 无功功率无功功率原动机出力原动机出力 频率频率 有功功率有功功率30图6-9(a)单相组合式同步表的测量电路图6-9(b)发电机调速电路图6-9(c)同步点断路器合闸控制回路31SSM1：准同步开关KY：同步监察

22、继电器P：组合式同步表图6-9(a)单相组合式同步表的测量电路32手动准同步的测量手动准同步的测量n SSM1位于位于“断开断开”位置，同位置，同步表步表P退出退出n SSM1位于位于“粗略粗略”位置，同位置，同步表步表P中的压差表和频差表接入中的压差表和频差表接入同步小母线，进行压差、频差测同步小母线，进行压差、频差测量。量。调节电源（发电厂侧）电压、频调节电源（发电厂侧）电压、频率，使两侧电压、频率满足同步率，使两侧电压、频率满足同步条件。条件。nSSM1位于位于“精确精确”位置，压位置，压差表、频差表、同步表接入同步差表、频差表、同步表接入同步小母线，当同步表指针快要到达小母线，当同步表

23、指针快要到达同步点之前的某一整定超前相角同步点之前的某一整定超前相角时，立即发出合闸脉冲，待并系时，立即发出合闸脉冲，待并系统并入系统。统并入系统。33SM1：调速方式选择开关：调速方式选择开关, 分散分散或或集中集中SM2：分散调速开关，：分散调速开关，增增、断断或或减减SM ：集中调速开关，：集中调速开关，增增、断断和和减减SSA1：自动准同步开关，：自动准同步开关，工作工作或或退出退出 伺服电动机正转，原动机转速增高，伺服电动机正转，原动机转速增高， 伺服电动机反转，原动机转速减低。伺服电动机反转，原动机转速减低。 调速回路分为调速回路分为分散分散准同步准同步调速调速和和集中集中准同步调

24、速准同步调速。图6-9(b)发电机调速电路34发电机调速电路发电机调速电路 调速方式调速方式 集中调速集中调速 分散调速分散调速 选择开关选择开关SM1 分散开关分散开关SM2 集中调速集中调速开关开关SM 伺服电动机伺服电动机 全厂公用自动全厂公用自动调速小母线调速小母线n 集中调速集中调速SM1置于置于“集中集中”， 接通接通SM2处于处于“断开断开”位位置置 接通接通操作集中调速开关操作集中调速开关SM，调整原，调整原动机的转速。动机的转速。n 分散调速分散调速SM1置于置于“分散分散” 断开断开操作分散调速开关操作分散调速开关SM2，可以调速。，可以调速。35SSSS同步开关同步开关S

25、SA2SSA2自同步开关自同步开关SSA1SSA1自动准同步开关自动准同步开关SSM1SSM1手动手动准同步开关准同步开关ASAS自同步装置自同步装置ASAASA自动准同步装置自动准同步装置KCOKCO自动准同步出口继电器自动准同步出口继电器KCO1,KCO2KCO1,KCO2自同步出口继电器自同步出口继电器SSMSSM解除手动准同步开关解除手动准同步开关KYKY同步监察继电器同步监察继电器SASA断路器控制开关断路器控制开关SBSB合闸按钮合闸按钮一级开关一级开关二级开关二级开关三级开关三级开关图6-9(c)同步点断路器合闸控制回路36同步断路器的合闸电路同步断路器的合闸电路 合闸回路合闸回

26、路 同步开关同步开关SS 自同步自同步自动准自动准同步同步n 手动准同步手动准同步检查检查SSA1、SSA2、SSM在断开位置在断开位置SS置于置于“投入投入”位置，位置，SSM1在在“精确精确”位置，位置，同步监察继电器同步监察继电器KY常闭触点闭合常闭触点闭合发合闸脉冲发合闸脉冲集中控制集中控制分散控制分散控制按下按下SBSA置置“合闸合闸”371、闭锁继电器、闭锁继电器 为了防止在不允许的相角下误合闸，通常在手动准同步为了防止在不允许的相角下误合闸，通常在手动准同步合闸回路中装设闭锁误合闸的同步监察继电器。合闸回路中装设闭锁误合闸的同步监察继电器。五、闭锁电路五、闭锁电路38同步监察继电

27、器的交、直流电路同步监察继电器的交、直流电路同步监察同步监察继电器继电器 手动准同手动准同步开关步开关 解除手解除手动准同动准同步开关步开关 n SSM1投入投入“精确精确”n KY接于系统电压和待并系统电压。接于系统电压和待并系统电压。n 压差不满足要求时，压差不满足要求时，KY动作，其常动作，其常 闭触点打开闭触点打开n 为了在单侧电源的情况下解除闭锁回为了在单侧电源的情况下解除闭锁回路路 压差满足要求时，压差满足要求时，KY不动作，其常不动作，其常 闭触点闭合。闭触点闭合。结论结论只有满足只有满足3个同步条件，监察继电器个同步条件，监察继电器不动作（常闭触点闭合），允许合不动作（常闭触点

28、闭合），允许合闸闸 39n 同步点断路器之间相互闭锁同步点断路器之间相互闭锁 为了防止非同步并列，除利用闭锁继电器实现闭锁外，为了防止非同步并列，除利用闭锁继电器实现闭锁外，还有以下闭锁措施：还有以下闭锁措施：实现方法：每个断路器的同步开关公用一个手柄实现方法：每个断路器的同步开关公用一个手柄n 同步装置之间应相互闭锁同步装置之间应相互闭锁实现方法：实现方法：SSA1，SSA2，SSM1共用一个手柄共用一个手柄n 手动调频（调压）与自动调频（调压）之间应相互闭锁手动调频（调压）与自动调频（调压）之间应相互闭锁实现方法：手动调节时切除自动调节回路，或反之。实现方法：手动调节时切除自动调节回路，或

29、反之。2、闭锁措施、闭锁措施40普普通通控控制制回回路路回回 顾顾SA操作过程41 掌握各种操作步骤：掌握各种操作步骤：1。一般合闸（非同步合闸）一般合闸（非同步合闸）2。手动准同步并列手动准同步并列* *3。自动准同步并列自动准同步并列* *4。自同步并列自同步并列6-4 同步点断路器的合闸控制同步点断路器的合闸控制421 1。一般合闸（非同步合闸）。一般合闸（非同步合闸）（1 1）将）将SSSS置置“W”W”位，其位，其1-31-3、5-75-7通；断开通；断开SSA1SSA1、SSA2SSA2；（2 2）SSM1SSM1置置“精精”位其位其29-3129-31通，通，将将SSMSSM置置

30、“W”W”位，其位，其1-31-3通通 ；（3 3）操作）操作SASA使其使其5-85-8通，通，KMKM得电，得电，QFQF合闸，红灯发平光。合闸，红灯发平光。432 2。手动准同步合闸。手动准同步合闸（1 1）将）将SSSS置置“W”W”位，其位，其1-31-3、5-75-7通，断通，断开开SSA1SSA1、SSA2SSA2；（2 2）SSM1SSM1置置“粗粗”位，通过同步表计回路位，通过同步表计回路判别待并发电机与系统的同步情况，判别待并发电机与系统的同步情况，调节调节UG、fG，直至满足同步条件为，直至满足同步条件为止；止；（3 3）将）将SSM1SSM1转至转至“精精”位，其位，其29-3129-31通；通；（4 4）在提前一个操作相角的情况下在提前一个操作相角的情况下，操作，操作SASA使其使其5-85-8通，通，KMKM得电，得电，QFQF合闸，红合闸，红灯发平光。灯发平光。或者：或者：在提前一个操作在提前一个操作相角的情况下相角的情况下，操作，操作SBSB使使QFQF自动合