第2章船舶同步发电机并联运行

1、船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第二章第二章 船舶同步发电机并联运行船舶同步发电机并联运行为了满足船舶供电的可靠性和经济性，船为了满足船舶供电的可靠性和经济性，船舶电站一般均装设有两台或两台以上的同舶电站一般均装设有两台或两台以上的同步发电机组作为主电源。步发电机组作为主电源。规范亦要求至少设置两台船舶主发电机。规范亦要求至少设置两台船舶主发电机。发电机http:/船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系两台或两台以上的发电机通过公用母线向两台或两台以上的发电机通过公用母线向全船负荷供电，这就是通常所说

2、的船舶发全船负荷供电，这就是通常所说的船舶发电机组的并联运行。或者说并联运行是指电机组的并联运行。或者说并联运行是指同时向同一负荷供电。同时向同一负荷供电。 把船舶发电机组投入并联运行的操作过程把船舶发电机组投入并联运行的操作过程称为并车。称为并车。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系通常有三种情况需要并车操作。通常有三种情况需要并车操作。1 1）满足电网负荷的需求。当单机负荷达到）满足电网负荷的需求。当单机负荷达到8080左右额定容量时，且负荷仍有可能增加，这时就左右额定容量时，且负荷仍有可能增加，这时就要考虑并联另一台发电机；要考虑并联另一台发

3、电机； 2 2）当船舶处于进出港、靠离码头或进出狭窄水）当船舶处于进出港、靠离码头或进出狭窄水道等的机动航行状态时，为了航行的安全，需要道等的机动航行状态时，为了航行的安全，需要两台或更多发电机并联运行；两台或更多发电机并联运行； 3 3）当准备用备用机组替换下运行供电的机组时，）当准备用备用机组替换下运行供电的机组时，为了保证不中断供电，需要通过并车进行替换。为了保证不中断供电，需要通过并车进行替换。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船舶同步发电机采用多机组并联运行的优点是：船舶同步发电机采用多机组并联运行的优点是： 1 1）提高了发电机组的

4、工作效率）提高了发电机组的工作效率2 2）维护、检修发电机组方便）维护、检修发电机组方便 3 3）保证供电的高可靠性和连续性）保证供电的高可靠性和连续性船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系同步发电机组的并车方式分为两大类：同步发电机组的并车方式分为两大类：自同步并车方式自同步并车方式 准同步并车方式准同步并车方式船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系自同步并车是一种简单的并车方式自同步并车是一种简单的并车方式由于船舶电力系统容量小，采用自同步并车不能保证由于船舶电力系统容量小，采用自同步并车不能保证电能质

5、量，因此船舶电力系统一般不采用自同步并车电能质量，因此船舶电力系统一般不采用自同步并车方式，这种方式仅在陆地电力系统中使用。方式，这种方式仅在陆地电力系统中使用。 自同步并车方式自同步并车方式它的操作过程是：原动机将未经励磁的待并发电机的它的操作过程是：原动机将未经励磁的待并发电机的转速带到接近同步转速时，将发电机主开关合闸，并转速带到接近同步转速时，将发电机主开关合闸，并立即给发电机加上励磁，依靠机组间自整步作用而拉立即给发电机加上励磁，依靠机组间自整步作用而拉人同步，使待并发电机与电力系统并联运行。人同步，使待并发电机与电力系统并联运行。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机

6、工程学院船电系轮机工程学院船电系准同步并车方式是目前船舶上普遍采用的一种并准同步并车方式是目前船舶上普遍采用的一种并车方式，要求待并机组和运行机组两者的电压、车方式，要求待并机组和运行机组两者的电压、频率和相位都调整到十分接近的时候，才允许合频率和相位都调整到十分接近的时候，才允许合上待并发电机主开关。上待并发电机主开关。 准同步并车方式准同步并车方式采用这一方式进行并车引起的冲击电流、冲击转采用这一方式进行并车引起的冲击电流、冲击转矩和母线电压的下降都很小，对船舶电力系统不矩和母线电压的下降都很小，对船舶电力系统不会产生不利的影响。会产生不利的影响。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1

7、课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系采用此方法并车时，对操作者的素质要求较高，采用此方法并车时，对操作者的素质要求较高，由于某种原因造成非同步并车时，则冲击电流很由于某种原因造成非同步并车时，则冲击电流很大，最严重时其冲击电流与机端三相短路电流相大，最严重时其冲击电流与机端三相短路电流相同，所以并车操作应严格而细心，这也是准同步同，所以并车操作应严格而细心，这也是准同步并车方式的不足。并车方式的不足。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系目前，船上采用的准同步并车方法主要有：目前，船上采用的准同步并车方法主要有：手动准同步并车手动准同步并车粗

8、同步电抗器并车粗同步电抗器并车 半自动准同步并车半自动准同步并车自动准同步并车自动准同步并车船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第一节第一节 船舶同步发电机准同步并车船舶同步发电机准同步并车1 1 理想的准同步并车条件理想的准同步并车条件（1 1）待并发电机的电压与运行发电机（或电网）的电）待并发电机的电压与运行发电机（或电网）的电压大小相等；压大小相等；（2 2）待并发电机的频率与运行发电机（或电网）的频）待并发电机的频率与运行发电机（或电网）的频率数值相等；率数值相等；（3 3）待并发电机电压的初相位（初相角）与运行发电）待并发电机电压的初相位

9、（初相角）与运行发电机（或电网）电压的初相位（初相角）一致。机（或电网）电压的初相位（初相角）一致。（4 4）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) )电压的相序电压的相序一一致；致；船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2 2 规范对准同步并车条件的规定规范对准同步并车条件的规定1 1）并车操作中电压差不得大于额定电压的）并车操作中电压差不得大于额定电压的1010，即：即：UU1010UeUe。在电网负载比较平稳的情况。在电网负载比较平稳的情况下，通常船舶发电机的调压器是能够满足这一条件下，通常船舶发电机的调压器是能

10、够满足这一条件的，因为一般船舶发电机的调压器静态电压调整率的，因为一般船舶发电机的调压器静态电压调整率为为2.5%2.5%，如果发电机调压器正常，完全可以满足，如果发电机调压器正常，完全可以满足并车操作电压差不大于并车操作电压差不大于1010UeUe的要求。的要求。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2 2）并车操作时一般相位差在）并车操作时一般相位差在1515 以内。以内。3 3）并车操作时一般频差在）并车操作时一般频差在1%1%额定频率值以内被额定频率值以内被认为是允许的，即要求：认为是允许的，即要求：ff1% fe1% fe。对于。对于50H

11、Z50HZ的船舶电站，则并车操作时一般频差在的船舶电站，则并车操作时一般频差在0.5HZ0.5HZ以以内被认为是允许的。内被认为是允许的。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系如果不满足理想的准同步并车的三个条件而强如果不满足理想的准同步并车的三个条件而强行并车，行并车，会产生什么后果会产生什么后果。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系12,x x船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系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U U1

12、1U U2 2。在这。在这种情况下投入种情况下投入G G2 2时，主开关时，主开关DWDW2 2两端存在电压差两端存在电压差 U U。1) 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UUU.21船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系环流环流I IPHPH滞后滞后U U2 2对对G2G2去磁效应，环流去磁效应，环流I IPHPH超前超前U U1 1对对G1G1增增磁效应，最终使两机并联运行于同一电压。磁效应，最终使两机并联运行于同一电压。频率和初相位相同频

13、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站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系两台发电机的电压不等所产生的无功性质环流，对两台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，发动机起均压作用， 因此，因此，I IPHPH称为平衡电流，由于发称为平衡电流，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，合闸瞬间会差生很大的冲击电流。大情况下进行并车，合闸瞬间会差生很大的冲击电流。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站及其

14、自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系并车操作时两台发电机组之间的电压差不能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超过额定电压的1010。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站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2) 2) 频率和电压相同，相位不相同频率和电压相同，相位不相同假设待并发电机电压假设待并发电机电压U U2 2的相位超前于电网电压的相位超前于电网电压U U1 1的角度为的角度为。两发电机间仍存在电压差。两发电机间仍存在电压差 U U。合。合闸后在两机组之间产生环流

15、。闸后在两机组之间产生环流。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系.1.2.UUU2sin2UU船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系2 2号机，输出有功功率，对原动机为阻力矩，减速。号机，输出有功功率，对原动机为阻力矩，减速。1 1号机，吸收有功功率，对原动机驱动力矩，加速。号机，吸收有功功率，对原动机驱动力矩，加速。自整步力矩自整步力矩拉入同步。拉入同步。去磁效应一致，电压仍相等去磁效应一致，电压仍相等船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系并车时要求相位差一般

16、应在并车时要求相位差一般应在 1515 之内。之内。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系合闸瞬间两台发电机电压和相位相同，只是频率不同，合闸瞬间两台发电机电压和相位相同，只是频率不同，如果如果f f2 2ff1 1，则将超前，则将超前角。角。3) 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，但频率不相同电压和相位相同电压和相位相同, ,频率不相同频率不相同船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系212121()2 ()tttff t电压和相位相同电压和相位相同, ,频率不相同频率不相同船舶

17、电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系电压和相位相同电压和相位相同, ,频率不相同频率不相同若在若在t=0t=0时合闸，将不会产生环流；在时合闸，将不会产生环流；在t0t0时合闸，将出时合闸，将出现相位差，产生环流，若频差不大，最终通过自整步力现相位差，产生环流，若频差不大，最终通过自整步力矩拉入同步。若频差较大，难以拉入同步，且随着相位矩拉入同步。若频差较大，难以拉入同步，且随着相位差的变化，产生较大环流和较大的冲击力矩，对发电机差的变化，产生较大环流和较大的冲击力矩，对发电机和船舶电力系统均不利。和船舶电力系统均不利。船舶电站及其自动化系统 2022

18、-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系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 0.5Hz0.5Hz之内。之内。电压和相位相同电压和相位相同, ,频率不相同频率不相同船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系通过人工操作来调整待并发电机的电压和频率，通过人工操作来调整待并发电机的电压和频率，使之满足准同步并联运行的三个条件而进行合闸使之满足准同步并联运行的三个条件而进行合闸操作的过程称之为手动准同步并车。操作的过程称之为手动准同步并车。3 3 手动准同步并车手动准同步并车船舶电站及其自动化系统 2022-6

19、-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系当待并发电机起动并建压后，其电压是否与电当待并发电机起动并建压后，其电压是否与电网电压相等，可以通过配电板上的电压表来检网电压相等，可以通过配电板上的电压表来检测。通常无需特别调整，目前船用自励恒压发测。通常无需特别调整，目前船用自励恒压发电机的调压器完全能够满足电压在允许偏差之电机的调压器完全能够满足电压在允许偏差之内的要求。内的要求。手动准同步并车通常采用灯光法和整步表法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。来检测并车条件。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3.1 3.1 同步表法

20、同步表法同步表又叫整步表或同步指示器，目前实船采用指针同步表又叫整步表或同步指示器，目前实船采用指针式和发光二极管式同步表。式和发光二极管式同步表。 实船上主要采用同步表来指示待并机与电网的电压实船上主要采用同步表来指示待并机与电网的电压相位差、频率差及其方向。相位差、频率差及其方向。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3.1.1 3.1.1 指针式同步表指针式同步表指针式同步表又叫电磁式同步表，是通过指针的转指针式同步表又叫电磁式同步表，是通过指针的转动情况，检测待并机与电网间的相位差和频率差。动情况，检测待并机与电网间的相位差和频率差。 船舶

21、电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系它的定子上绕有三相绕组，中间是转子励磁线圈，固定它的定子上绕有三相绕组，中间是转子励磁线圈，固定在底盘上，最中央是转轴，转轴上下各有一块同样大小在底盘上，最中央是转轴，转轴上下各有一块同样大小的扇形铁片组成的的扇形铁片组成的Z Z形铁芯，转轴的上端有指针，转轴上形铁芯，转轴的上端有指针，转轴上无线圈，它的两头是通过宝石轴承加以固定，可以自由无线圈，它的两头是通过宝石轴承加以固定，可以自由转动。同步表无游丝和导电片，因此，无反作用弹簧，转动。同步表无游丝和导电片，因此，无反作用弹簧，不产生反作用力矩，指针可以在不产生反

22、作用力矩，指针可以在360360 自由转动。自由转动。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系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15min15min，间隔时间为，间隔时间为30min30min，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。船舶电站及其自动化系

23、统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3.1.2 3.1.2 指示灯式同步表指示灯式同步表指示灯式同步表是没有指针的同步指示器，系采用指示灯式同步表是没有指针的同步指示器，系采用发光二极管指示方式，同样用于指示待并发电机与发光二极管指示方式，同样用于指示待并发电机与运行发电机的频率差和相位差。运行发电机的频率差和相位差。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系表盘圆圈均匀分布有表盘圆圈均匀分布有3636个指示灯，每灯代表个指示灯，每灯代表1010 电角度。上方电角度。上方1212点钟处指示灯是点钟处指示灯是360360 ，其中

24、，其中“SYNC”SYNC”绿色指示灯与绿色指示灯与1212点钟处指示灯同步。点钟处指示灯同步。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系并车时，必须首先合上运行发电机测量开关并车时，必须首先合上运行发电机测量开关S1S1，此时，此时表面表面3636个指示灯为随机状态，然后合上待并发电机测个指示灯为随机状态，然后合上待并发电机测量开关量开关S2S2，同步表的指示灯开始旋转，其旋转速度和，同步表的指示灯开始旋转，其旋转速度和位置即表示两台发电机的频率差、相位差及方向，判位置即表示两台发电机的频率差、相位差及方向，判断方法与上述指针式同步表判断两台发电机的

25、频率差、断方法与上述指针式同步表判断两台发电机的频率差、相位差及方向的方法完全一致。相位差及方向的方法完全一致。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系当运行发电机组与待并发电机组频差小于当运行发电机组与待并发电机组频差小于0.2HZ0.2HZ，且相位差在且相位差在350350 360360 之间时，上方之间时，上方“SYNC”SYNC”绿色绿色指示灯亮，此时待并发电机组即可并车投入运行。指示灯亮，此时待并发电机组即可并车投入运行。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3.2 3.2 同步指示灯法：同步指示

26、灯法：用指示灯检测并车时是否符合理想准同步并车用指示灯检测并车时是否符合理想准同步并车条件有两种接线方式，一种叫做灯光明暗法，条件有两种接线方式，一种叫做灯光明暗法，一种叫灯光旋转法。一种叫灯光旋转法。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系合闸时刻：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。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T TS S1/1/ f f称为频差周期。称为频差周期。1 1） 灯光明暗法

27、灯光明暗法船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系合闸时刻合闸时刻: : 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。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 1f 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（2 2）灯光旋转

28、法：）灯光旋转法：船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系起动待并机组起动待并机组先检查起动条件，包括冷却水、滑油、燃油、先检查起动条件，包括冷却水、滑油、燃油、起动气源或电源，这些均正常起动气源或电源，这些均正常,然后起动。然后起动。 起动后检查发电机的三相电压起动后检查发电机的三相电压检查是否建立额定电压，电压差是否在允许范检查是否建立额定电压，电压差是否在允许范围内，是否缺相。围内，是否缺相。3.2 3.2 手动准同步并车步骤手动准同步并车步骤船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系进行频率预调进行频率预

29、调通过调速开关调整待并发电机转速，使待并机通过调速开关调整待并发电机转速，使待并机与电网的频率接近。与电网的频率接近。观察同步表观察同步表接通同步表并将选择开关转向待并机，调整频差，接通同步表并将选择开关转向待并机，调整频差，使同步表指针旋转一周所需时间在使同步表指针旋转一周所需时间在3 s 5 s左右。左右。合闸操作合闸操作待指针向待指针向“快快”的方向转到接近红色的方向转到接近红色“同相点同相点” （相（相当于手表当于手表“11点点”与与“12点点”之间的位置）时，果断之间的位置）时，果断按下合闸按钮。按下合闸按钮。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学

30、院船电系转移负载转移负载同时向相反方向调整两机组的调速开关，使新同时向相反方向调整两机组的调速开关，使新投入机投入机“加速加速”、原运行机、原运行机“减速减速”，直到两，直到两机功率表读数相等（对同容量发电机而言）。机功率表读数相等（对同容量发电机而言）。最后断开同步表，并车完毕。最后断开同步表，并车完毕。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系手动准同步并车操作几点注意事项手动准同步并车操作几点注意事项允许频差不能太大也不可太小允许频差不能太大也不可太小频差大，整步表指针旋转快，不易捕捉频差大，整步表指针旋转快，不易捕捉“同相点同相点”，易造成较大电

31、流冲击，使并车失败。但频差太小，指易造成较大电流冲击，使并车失败。但频差太小，指针转一周时间较长，拖延并车时间。频率完全相等，针转一周时间较长，拖延并车时间。频率完全相等，指针会静止不动，这种现象叫指针会静止不动，这种现象叫“呆滞呆滞” 现象，也影响现象，也影响正常并车。所以频差周期调节到正常并车。所以频差周期调节到3s5s为合适。为合适。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系避免逆功率避免逆功率一般要求调整待并机转速，使整步表指针向一般要求调整待并机转速，使整步表指针向“快的方快的方向转向转”，合闸后待并机就能立即分担一点负荷，不易，合闸后待并机就

32、能立即分担一点负荷，不易造成逆功率跳闸。造成逆功率跳闸。按合闸按钮应有适当的提前时间或相角按合闸按钮应有适当的提前时间或相角比红色比红色“同相点同相点”提前一个角度（类似于时钟的提前一个角度（类似于时钟的11点与点与“12点点”之间的位置）按下合闸按钮，减小合闸冲击电之间的位置）按下合闸按钮，减小合闸冲击电流。流。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系禁止禁止180反相合闸反相合闸这时冲击电流最大，不仅造成合闸失败甚至全船失电这时冲击电流最大，不仅造成合闸失败甚至全船失电发生突然扰动时不应合闸发生突然扰动时不应合闸电网电压幅度或频率突然发生波动可能导

33、致并车失败电网电压幅度或频率突然发生波动可能导致并车失败并车完毕及时断开同步表并车完毕及时断开同步表因为同步表为短时工作制（通电不允许超过因为同步表为短时工作制（通电不允许超过15分钟）。分钟）。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系粗同步并车法是利用电抗器进行并车的一种方法粗同步并车法是利用电抗器进行并车的一种方法 它是指待并机基本满足电网所需的并联条件后，它是指待并机基本满足电网所需的并联条件后，即可先行串联一个电抗器与电网并联，然后再合即可先行串联一个电抗器与电网并联，然后再合主开关的方法。主开关的方法。 粗同步并车又叫电抗器并车，它放宽了对准

34、同步粗同步并车又叫电抗器并车，它放宽了对准同步并车的条件，提高了并车的成功率。并车的条件，提高了并车的成功率。 4 4 粗同步并车法粗同步并车法船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系当待并发电机当待并发电机G G启动后，启动后，大致调节一下频率，观大致调节一下频率，观察一下电压差别不大，察一下电压差别不大，至于相位甚至可以不考至于相位甚至可以不考虑，就可以接通接触器虑，就可以接通接触器K K，使发电机通过粗同，使发电机通过粗同步电抗器步电抗器DKDK与电网并联。与电网并联。4 41 1 粗同步并车工作原理粗同步并车工作原理船舶电站及其自动化系统 20

35、22-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系这时尽管电压差、频率差这时尽管电压差、频率差和相位差比起准同步的三和相位差比起准同步的三个条件都要相差较多，但个条件都要相差较多，但由于由于DKDK阻抗很大，它限制阻抗很大，它限制了并车时由于三个条件不了并车时由于三个条件不满足所产生的冲击电流，满足所产生的冲击电流，使冲击电流数值不会超过使冲击电流数值不会超过发电机额定电流的发电机额定电流的1.8倍，所以发电机倍，所以发电机不会进行保护动作。不会进行保护动作。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系当发电机当发电机G G通过电通过

36、电抗器抗器DKDK与电网并与电网并联后，由于机组联后，由于机组间的自整步作用，间的自整步作用，很快就会被拉入很快就会被拉入同步。同步。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系观察同步表，当指针固观察同步表，当指针固定在定在“同步同步”标记的位标记的位置时，就可以合上主开置时，就可以合上主开关关ACBACB，将电抗器短路，将电抗器短路，使发电机不再通过电抗使发电机不再通过电抗器，而是直接与电网并器，而是直接与电网并联运行，因为机组此时联运行，因为机组此时已经与电网同步，所以已经与电网同步，所以合主开关时，不会产生合主开关时，不会产生冲击电流，然后再断开冲

37、击电流，然后再断开接触器接触器K K将电抗器切除，将电抗器切除，粗同步并车就完成了。粗同步并车就完成了。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系因为粗同步并车用电因为粗同步并车用电抗器是按短时工作制抗器是按短时工作制设计的，只在并车时设计的，只在并车时使用，并车完毕后，使用，并车完毕后，一定要从电网上将其一定要从电网上将其切除，否则电抗器就切除，否则电抗器就可能被烧毁。可能被烧毁。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系下图是目前广泛采用的一种自动切除电下图是目前广泛采用的一种自动切除电抗器的粗同步并车控制线路

38、。抗器的粗同步并车控制线路。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系假设假设G G1 1为待并发电机，为待并发电机，G G2 2为运行发电机，待为运行发电机，待G G1 1建压正常后，建压正常后，调整它的调速开关，使其频率接近运行发电机调整它的调速开关，使其频率接近运行发电机G G2 2的频率，的频率，按下按下SBSB1 1按钮，并车接触器按钮，并车接触器K K1 1得电动作，其常开辅助触点闭得电动作，其常开辅助触点闭合自保，主触点闭合使合自保，主触点闭合使G G1 1通

39、过通过DKDK与电网并联，同时时间继与电网并联，同时时间继电器电器KTKT1 1也得电开始计时，经一定延时（延时时间应能保也得电开始计时，经一定延时（延时时间应能保证在此期间内，待并发电机证在此期间内，待并发电机G G1 1可被拉入同步，一般整定在可被拉入同步，一般整定在6 68 S8 S），），KTKT1 1常开辅助触点闭合，接通待并发电机主开常开辅助触点闭合，接通待并发电机主开关关ACBACB1 1的合闸线圈，的合闸线圈，ACBACB1 1立即合闸，合闸后立即合闸，合闸后ACBACB1 1常闭辅助常闭辅助触点断开，触点断开，K K1 1失电，失电，DKDK电抗器自动切除，时间继电器电抗器自

40、动切除，时间继电器KTKT1 1也也失电复位，粗同步并车过程结束。失电复位，粗同步并车过程结束。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系4 42 2 粗同步并车条件分析粗同步并车条件分析粗同步并车时的单相等值电路图如图粗同步并车时的单相等值电路图如图 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系U U1 1为运行发电机为运行发电机G G1 1的端电压的端电压，U U2 2为待并发电机为待并发电机G G2 2的端电压，的端电压，并车接触器并车接触器K K2 2动、静触点两端的电压为动、静触点两端的电压为环流环流是粗同

41、步电抗器的电抗值是粗同步电抗器的电抗值 DKDKPHjXUXXXjUI )(2112UUUDKX船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系当待并发电机当待并发电机G2G2与运行发电机与运行发电机G1G1由于相位差或频差由于相位差或频差的存在，在并车过程中将产生自整步作用，在各自的存在，在并车过程中将产生自整步作用，在各自发电机轴上产生自整步力矩。发电机轴上产生自整步力矩。随着并车时相位差角的增大，随着并车时相位差角的增大，UU增大，而环流增大，而环流IPHIPH亦将增大，而拉入同步的作用却并不与相位差角成亦将增大，而拉入同步的作用却并不与相位差角成正比，

42、相反的在相位差角大于一定角度后，拉入同正比，相反的在相位差角大于一定角度后，拉入同步的作用反而会减小，甚至为零。步的作用反而会减小，甚至为零。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系4 43 3 粗同步并车电抗器参数计算粗同步并车电抗器参数计算粗同步并车电抗器是根据限制发电机冲击电流粗同步并车电抗器是根据限制发电机冲击电流并保证能拉入同步的要求设计的。并保证能拉入同步的要求设计的。 因要求其电抗大，其磁路不易饱和，为了减小铁芯因要求其电抗大，其磁路不易饱和，为了减小铁芯损耗以及防止短路时因铁芯的饱和而使感抗降低，损耗以及防止短路时因铁芯的饱和而使感抗

43、降低，粗同步并车电抗器一般采用空心式结构，不加铁芯。粗同步并车电抗器一般采用空心式结构，不加铁芯。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系通常粗同步并车电抗器应能保证在最差条件下通常粗同步并车电抗器应能保证在最差条件下并车，其瞬时冲击电流也不会超过发电机额定并车，其瞬时冲击电流也不会超过发电机额定电流的电流的1.8倍，按此条件计算粗同步并车倍，按此条件计算粗同步并车电抗器电抗值。电抗器电抗值。并车时冲击电流为并车时冲击电流为 2 . 1 22 22 2DKdDKdDKdXXXXUXXUI* dX发电机的超瞬变电抗的标幺值发电机的超瞬变

44、电抗的标幺值*DKX粗同步并车电抗器电抗的标幺值粗同步并车电抗器电抗的标幺值船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系上式考虑了合闸最严重条件，即相角差为上式考虑了合闸最严重条件，即相角差为180180 ，且按限制瞬时冲击电流的周期分量在且按限制瞬时冲击电流的周期分量在1.21.2倍发电机倍发电机额定电流的条件来计算粗同步并车电抗器的电抗额定电流的条件来计算粗同步并车电抗器的电抗值，因此：值，因此：dDKXX 22 . 12*船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系最后将求得的粗同步并车电抗器的电抗标么值最后将求

45、得的粗同步并车电抗器的电抗标么值再化为电抗欧姆值：再化为电抗欧姆值：eedeeDKeDKDKIUXIUXZXX3) 22 . 12(3*eIeUeZ发电机额定相阻抗值，单位发电机额定相阻抗值，单位发电机额定线电压，单位发电机额定线电压，单位V V发电机额定线电流，发电机额定线电流， 单位单位A A船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系5 5 半自动并车装置介绍半自动并车装置介绍半自动并车装置是介于手动并车装置与自动并车装半自动并车装置是介于手动并车装置与自动并车装置之间的一种装置。置之间的一种装置。如如F 9 6F 9 6SMSM型带并车指令的同步指

46、示器，一般当型带并车指令的同步指示器，一般当并车条件满足时，需手动按下并车按钮，并车条件满足时，需手动按下并车按钮，F 9 6F 9 6SMSM型带并车指令的同步指示器会自动发出同步合型带并车指令的同步指示器会自动发出同步合闸脉冲，实现并车。闸脉冲，实现并车。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系圆盘均匀分布有圆盘均匀分布有3636个红色相位差发光二极管指个红色相位差发光二极管指示灯，正中示灯，正中1212点钟处红色指示灯表示相位差为点钟处红色指示灯表示相位差为一一5

47、 5 5 5 ，其它按次序每灯间隔为，其它按次序每灯间隔为1010 。 在表盘在表盘1212点钟处亦设有点钟处亦设有“SYNC”SYNC”绿色合闸指示绿色合闸指示灯，在待并发电机与电网之间频差小于某一设灯，在待并发电机与电网之间频差小于某一设定值且相位差为定值且相位差为0 0 之前的某一瞬间，合闸指示之前的某一瞬间，合闸指示灯灯“SYNC”SYNC”亮，并同时发出并车指令，控制主亮，并同时发出并车指令，控制主开关合闸，实现待并发电机与运行发电机之间开关合闸，实现待并发电机与运行发电机之间的自动同步。的自动同步。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系

48、这种带并车指令的同步指示器设有合闸超前时间设这种带并车指令的同步指示器设有合闸超前时间设定开关定开关SWlSWl和频差设定开关和频差设定开关SW2SW2以及校验按钮以及校验按钮SAlSAl。SAlSAl则用来检验合闸超前时间与频差设定值是否正确。则用来检验合闸超前时间与频差设定值是否正确。SWlSWl、 SW2SW2均可设置均可设置1616种状态，分别对应种状态，分别对应1616种整定值。种整定值。合闸指令超前时间可在合闸指令超前时间可在5050500ms500ms内整定，频差可在内整定，频差可在0 005050 05Hz5Hz内整定。内整定。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机

49、工程学院船电系轮机工程学院船电系设设G2G2为待并发电机，并车操作步骤如下：为待并发电机，并车操作步骤如下：（l l）当需要自动并车时，将转换开关转至）当需要自动并车时，将转换开关转至“”位置，触点位置，触点1 1与触点与触点2 2闭合，触点闭合，触点3 3与触点与触点4 4闭合，闭合，F F 9 69 6SMSM装置得电，电源指示灯亮。同时，触点装置得电，电源指示灯亮。同时，触点2121与触点与触点2222闭合，触点闭合，触点2323与触点与触点2424闭合，待并发电闭合，待并发电机机G2G2的电压信号也送进的电压信号也送进F 9 6F 9 6SMSM装置，此时装置，此时F 9 F 9 6

50、6SMSM装置的装置的3 63 6个发光二极管指示灯旋转点亮。个发光二极管指示灯旋转点亮。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系（2 2）当待并机）当待并机G G2 2与运行机与运行机G Gl l的频差未满足设定要求时，的频差未满足设定要求时，可手动调节待并发电机可手动调节待并发电机G G2 2的转速，直至满足并车条件，的转速，直至满足并车条件，“SYNC”SYNC”绿色合闸指示灯点亮的同时，合闸脉冲也同绿色合闸指示灯点亮的同时，合闸脉冲也同时输出，这时即可按下合闸按钮时输出，这时即可按下合闸按钮SBSBl l，实现半自动并车。，实现半自动并车。（

51、3 3）将转换开关转至中间）将转换开关转至中间“”位置，使同步指示位置，使同步指示器退出工作。器退出工作。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系如果并车系统设计为手动，应将转换开关转至于手如果并车系统设计为手动，应将转换开关转至于手动位置，此时，转换开关的触点动位置，此时，转换开关的触点 5 5 1616均断开，均断开，则则F 9 6F 9 6SMSM装置不能发出合闸脉冲，装置不能发出合闸脉冲，F 9 6F 9 6SMSM装装置只能作普通的同步表使用，应采用常规手动合闸置只能作普通的同步表使用，应采用常规手动合闸线路进行合闸。线路进行合闸。 采用带

52、并车指令的同步指示器并车要求发电机输出采用带并车指令的同步指示器并车要求发电机输出电压波形好，转速稳定，否则电压波形好，转速稳定，否则 F 9 6F 9 6SMSM指示灯运指示灯运转将不稳定，有时甚至不输出合闸脉冲信号。另外，转将不稳定，有时甚至不输出合闸脉冲信号。另外，采用本装置时，主配电盘上尚应备有手动并车同步采用本装置时，主配电盘上尚应备有手动并车同步指示灯（如灯光旋转法），做手动并车的备用。指示灯（如灯光旋转法），做手动并车的备用。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系第二节第二节 船舶同步发电机准同步自动并车原理船舶同步发电机准同步自动并

53、车原理能够完成手动准同步并车操作全部逻辑程序的自能够完成手动准同步并车操作全部逻辑程序的自动装置就叫做自动并车装置。动装置就叫做自动并车装置。通常自动并车装置的控制方案有两类，即模拟控通常自动并车装置的控制方案有两类，即模拟控制和数字控制。制和数字控制。目前数字控制式自动并车装置已有产品应用目前数字控制式自动并车装置已有产品应用船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1 1 自动并车装置的功能及组成自动并车装置的功能及组成1 11 1 自动并车装置的基本功能自动并车装置的基本功能（1 1）频差方向鉴别，检测待并发电机与电网电压）频差方向鉴别，检测待并发

54、电机与电网电压的频率差，并根据频差的大小与方向自动地对待并的频率差，并根据频差的大小与方向自动地对待并发电机发出增速或减速信号，进行频率预调，使待发电机发出增速或减速信号，进行频率预调，使待并发电机的频率接近电网频率，创造合闸条件。并发电机的频率接近电网频率，创造合闸条件。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系（3 3）要能计及发电机主开关的固有动作时间，）要能计及发电机主开关的固有动作时间，相应地在同步点之前提前发出合闸指令，实现相应地在同步点之前提前发出合闸指令，实现自动准同步。自动准同步。（2 2）鉴别合闸条件，设置一个合闸与门，检测）鉴别合闸

55、条件，设置一个合闸与门，检测待并发电机与电网的电压差、频率差和相位差这待并发电机与电网的电压差、频率差和相位差这三个条件，当任何一个条件不符合并车要求时，三个条件，当任何一个条件不符合并车要求时，实现闭锁，不允许发出合闸指令。实现闭锁，不允许发出合闸指令。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系1 12 2 自动并车装置的组成自动并车装置的组成通常自动并车装置应由调压、调速和合闸三部分组成。通常自动并车装置应由调压、调速和合闸三部分组成。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系船舶自动并车装置大多由脉动电压形成

56、环节、频差方船舶自动并车装置大多由脉动电压形成环节、频差方向鉴别及调速脉冲控制电路、获取恒定超前相角或超向鉴别及调速脉冲控制电路、获取恒定超前相角或超前时间信号的环节、允许合闸频差检测环节、允许电前时间信号的环节、允许合闸频差检测环节、允许电压差检测及合闸压差检测及合闸“与与”门环节等构成。门环节等构成。 小小ff表示小扰动环节表示小扰动环节ff表示频率预调环节表示频率预调环节uu允表示允许电压差检测环节允表示允许电压差检测环节ff允表示允许频率差检测环节允表示允许频率差检测环节 q q / t/ t q q表示恒定超前相角或恒定超前时间检测环节表示恒定超前相角或恒定超前时间检测环节船舶电站及

57、其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系二二 准同步自动并车装置的分类准同步自动并车装置的分类 考虑从发出合闸脉冲指令到待并发电机主开关的动、考虑从发出合闸脉冲指令到待并发电机主开关的动、静触头闭合为止需要经过一段时间，准同步自动并车静触头闭合为止需要经过一段时间，准同步自动并车装置应能够在两台发电机同步点之前提前发出合闸指装置应能够在两台发电机同步点之前提前发出合闸指令。令。 这段时间等于合闸线圈的启动时间（很短，一般均忽这段时间等于合闸线圈的启动时间（很短，一般均忽略）和主开关的固有动作时间之和，基本上由主开关略）和主开关的固有动作时间之和，基本上由主开关的

58、固有动作时间决定。的固有动作时间决定。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系一般我们将从发出合闸脉冲指令到待并发电机的电一般我们将从发出合闸脉冲指令到待并发电机的电压相位与电网电压相位重合时的这段时间称为超前压相位与电网电压相位重合时的这段时间称为超前时间，从发出合闸脉冲指令时对应的待并发电机电时间，从发出合闸脉冲指令时对应的待并发电机电压相位与电网电压相位的相角差称为超前相角。压相位与电网电压相位的相角差称为超前相角。船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系自动准同步并车装置可分为两类自动准同步并车装置可分

59、为两类 1 1） 恒定超前时间的自动并车装置恒定超前时间的自动并车装置这一类装置保证在给定的超前时间下发出合闸脉冲这一类装置保证在给定的超前时间下发出合闸脉冲 2 2） 恒定超前相角的自动并车装置恒定超前相角的自动并车装置这类装置在给定的超前相角下发出合闸脉冲这类装置在给定的超前相角下发出合闸脉冲 q =s s tq tq= q /s船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3 3 脉动电压及其与自动并车条件的关系脉动电压及其与自动并车条件的关系能反映并车三个条件的信号，这个信号在自动并车能反映并车三个条件的信号，这个信号在自动并车装置中就是脉动电压信号

60、。装置中就是脉动电压信号。 自动并车装置通过对脉动电压的检测，间接反映了自动并车装置通过对脉动电压的检测，间接反映了并车的三个条件，从而决定了待并发电机与电网是并车的三个条件，从而决定了待并发电机与电网是否满足并车三个条件。否满足并车三个条件。 所谓脉动电压指的是当两个电压的频率不一样而差所谓脉动电压指的是当两个电压的频率不一样而差数很小以及电压的数值相等或接近相等时，这两个数很小以及电压的数值相等或接近相等时，这两个交流电压的差值信号。交流电压的差值信号。 船舶电站及其自动化系统 2022-6-1课 件轮机工程学院船电系轮机工程学院船电系3 31 1 脉动电压的形成脉动电压的形成最简单的脉动