电气接线原理之同期系统接线

1、 第九章 同期系统接线n为什么发电机需要同期并列？为什么发电机需要同期并列？ 发电机并列运行需要满足一定的条件：发电机并列运行需要满足一定的条件： a.a.电压相等：三相电压的幅值相等；电压相等：三相电压的幅值相等； b.b.相序相同：并网发电机的旋转方向相同相序相同：并网发电机的旋转方向相同； c,c,频率相同：并网发电机的旋转必须同步频率相同：并网发电机的旋转必须同步。 否则会发生振荡。否则会发生振荡。 并网操作n定义：发电机在经过一定的调节后并满足定义：发电机在经过一定的调节后并满足并列运行条件的情况下，并入电力系统的并列运行条件的情况下，并入电力系统的一系列操作过程，称为并网操作。一系

2、列操作过程，称为并网操作。n分类：分类： 手动并列手动并列( (手动同期手动同期) )； 自动并列自动并列( (自动同期自动同期) )； 半自动并列半自动并列( (半自动同期半自动同期) )； 并网操作n手动同期：通过手动的方式来调节发电机调速系手动同期：通过手动的方式来调节发电机调速系统、励磁系统等使发电机满足同期条件，在实行统、励磁系统等使发电机满足同期条件，在实行并网操作的过程。并网操作的过程。 自动同期：通过自动的方式来调节发电机调速系自动同期：通过自动的方式来调节发电机调速系统、励磁系统等使发电机满足同期条件，在实行统、励磁系统等使发电机满足同期条件，在实行并网操作的过程。并网操作的

3、过程。 半自动同期：通过半自动的方式来调节发电机调半自动同期：通过半自动的方式来调节发电机调速系统、励磁系统等使发电机满足同期条件，在速系统、励磁系统等使发电机满足同期条件，在实行并网操作的过程。实行并网操作的过程。 第一节 同期方式和同期特点 一、同期方式一、同期方式 二、同期点及同期方式的选择二、同期点及同期方式的选择 一、同期方式一、同期方式n分类分类: : 准同期方式准同期方式 自同期方式自同期方式 准同期方式准同期方式n定义：在并列前，发电机已励磁建压，而且满足发定义：在并列前，发电机已励磁建压，而且满足发电机电压、频率、相位均与系统电压、频率、相位电机电压、频率、相位均与系统电压、

4、频率、相位相同或接近相同，这时将发电机断路器合闸，实行相同或接近相同，这时将发电机断路器合闸，实行并网运行，这个操作过程称为准同期方式。并网运行，这个操作过程称为准同期方式。n优点：冲击电流小，从而不会引起电网电压较大的优点：冲击电流小，从而不会引起电网电压较大的波动。波动。n缺点：缺点：1)1)装置教复杂；装置教复杂；2)2)准同期需要较长的时间。准同期需要较长的时间。 准同期方式准同期方式n应用应用1)1)大、中型电厂发电机的正常并列；大、中型电厂发电机的正常并列；2)2)通常设有自动准同期和手动准同期两套装置。通常设有自动准同期和手动准同期两套装置。 自同期方式自同期方式n定义定义 在发

5、电机转速升高到接近系统同期速度（或接近已运行发电在发电机转速升高到接近系统同期速度（或接近已运行发电机的转速）时，将未加励磁的发电机投入系统，然后在给发机的转速）时，将未加励磁的发电机投入系统，然后在给发电机迅速加入励磁，产生转矩，在同步转矩的作用下将发电电机迅速加入励磁，产生转矩，在同步转矩的作用下将发电机拉入同步。机拉入同步。n优点：优点：1)1)并列过程时间短，不会造成非同期合闸；并列过程时间短，不会造成非同期合闸；2)2)在事故时在低频率、低电压情况下，能够使机组迅速并入系在事故时在低频率、低电压情况下，能够使机组迅速并入系统。统。n缺点：冲击电流大；振动大，可能对发电机的某些部位造成

6、缺点：冲击电流大；振动大，可能对发电机的某些部位造成一定的影响。一定的影响。 自同期方式自同期方式n应用应用 广泛应用于水轮发电机组。广泛应用于水轮发电机组。n要求：要求：1)1)水轮发电机组定子线圈具有足够的绝缘水平；水轮发电机组定子线圈具有足够的绝缘水平；2)2)水轮发电机组端部要固定良好。水轮发电机组端部要固定良好。二、同期点及同期方式的选择二、同期点及同期方式的选择n定义：具有同期并列任务的断路器，称为同期点。定义：具有同期并列任务的断路器，称为同期点。n同期点的选择原则同期点的选择原则(1)(1)发电机的同期发电机的同期a.a.所有发电机出口断路器以及发电机变压器组高压所有发电机出口

7、断路器以及发电机变压器组高压侧断路器（当发电机出口无断路器时）均需作为同期侧断路器（当发电机出口无断路器时）均需作为同期点；点；b.b.大中型发电机一般采用自动准同期方式作为正常的并大中型发电机一般采用自动准同期方式作为正常的并网操作；网操作；c.c.手动准同期作为大中型发电机备用的同期并列方式；手动准同期作为大中型发电机备用的同期并列方式；二、同期点及同期方式的选择二、同期点及同期方式的选择d.d.自动准同期作为系统事故情况下的同期并自动准同期作为系统事故情况下的同期并列方式；列方式；二、同期点及同期方式的选择二、同期点及同期方式的选择(2)(2)变压器的同期变压器的同期a.a.作为升压的三

8、线圈变压器或具有三级电压的升压自作为升压的三线圈变压器或具有三级电压的升压自自耦变压器与电源相连接的各侧均应作为同期点；自耦变压器与电源相连接的各侧均应作为同期点；b.b.作为升压的两线圈变压器或联络变压器需要在任一作为升压的两线圈变压器或联络变压器需要在任一侧设置同期点；侧设置同期点；c.c.在某些主接线上，如果有一侧为多角形接线的联络在某些主接线上，如果有一侧为多角形接线的联络变压器，则变压器两侧均设为同期点；变压器，则变压器两侧均设为同期点；d.d.单元接线的变压器各侧断路器高压侧以及与发电机单元接线的变压器各侧断路器高压侧以及与发电机直接连接的变压器低压侧断路器，其同期点的直接连接的变

9、压器低压侧断路器，其同期点的二、同期点及同期方式的选择二、同期点及同期方式的选择方式应与发电机断路器的同期方式相同。方式应与发电机断路器的同期方式相同。(3)(3)线路和母线的同期线路和母线的同期a.a.接在单母线上的线路断路器均应设为同期点；接在单母线上的线路断路器均应设为同期点；b.110kVb.110kV及以上的接在双母线上或接在带有旁路母及以上的接在双母线上或接在带有旁路母线上的线路的断路器均设为同期点。线上的线路的断路器均设为同期点。c.c.多角形接线和外桥形接线中，与线路相关的两个多角形接线和外桥形接线中，与线路相关的两个断路器均设为同期点；断路器均设为同期点；d.d.一个半断路器

10、接线的运行方式变化较多，一般断一个半断路器接线的运行方式变化较多，一般断路器均设为同期点。路器均设为同期点。 第二节 同期电压接线一、对同期电压接线的要求一、对同期电压接线的要求二、典型的同期电压接线二、典型的同期电压接线一、对同期电压接线的要求一、对同期电压接线的要求(1)(1)在同期点均需设置单独的同期用的转换开关在同期点均需设置单独的同期用的转换开关SAS.SAS.q为了防止运行人员的误操作，所有同期切换开关为了防止运行人员的误操作，所有同期切换开关应公用一个可抽出的把手，此把手只在应公用一个可抽出的把手，此把手只在“断开断开”的位置时才能抽出。不然，有可能将几个同期切的位置时才能抽出。

11、不然，有可能将几个同期切换开关同时投入，使同一同期小母线引入几种电换开关同时投入，使同一同期小母线引入几种电压造成电压互感器二次回路短路，或者造成错误压造成电压互感器二次回路短路，或者造成错误同期。同期。 一、对同期电压接线的要求一、对同期电压接线的要求q对于采用按钮带继电器的接线，各同期点对于采用按钮带继电器的接线，各同期点需装置各自的按钮和继电器。为防止上述需装置各自的按钮和继电器。为防止上述误操作，在接线中必需考虑电气闭锁，使误操作，在接线中必需考虑电气闭锁，使得操作一个按钮选定某一同期点后，未经得操作一个按钮选定某一同期点后，未经复归，如再操作其它按钮均不起作用。复归，如再操作其它按钮

12、均不起作用。 一、对同期电压接线的要求一、对同期电压接线的要求 所有引至同期回路的电压互感器二次侧所有引至同期回路的电压互感器二次侧B B相通过一个公用的小母线相通过一个公用的小母线WVBWVBb b接地。接地。原因原因：因为发电机电压互感器往往采用：因为发电机电压互感器往往采用V/VV/V接接线，需要线，需要B B相接地。而且也简化了同期系相接地。而且也简化了同期系统的接线和减少同期切换开关的档数。统的接线和减少同期切换开关的档数。 一、对同期电压接线的要求一、对同期电压接线的要求 a. a.对于星形侧为小接地电流系统的，通常用接线对于星形侧为小接地电流系统的，通常用接线为为Y/Y/-1-1

13、的中间转角变压器接在变压器高压侧的中间转角变压器接在变压器高压侧的电压互感器的二次侧作为补偿。的电压互感器的二次侧作为补偿。原因原因：由于电力变压器通常采用：由于电力变压器通常采用Y/Y/-11-11接线，星接线，星形与三角形接线两端的电压向量相差形与三角形接线两端的电压向量相差30300 0。b. b. 对于星形侧为大接地电流系统的，则高压侧的同对于星形侧为大接地电流系统的，则高压侧的同期电压可取自电压互感器的第三绕组期电压可取自电压互感器的第三绕组 ( (开口三开口三角绕组角绕组) )，使其相位与低压侧对应。，使其相位与低压侧对应。 一、对同期电压接线的要求一、对同期电压接线的要求 各同期

14、点断路器的手动合闸回路必须经过相应的同期切换各同期点断路器的手动合闸回路必须经过相应的同期切换开关接点开关接点( (或继电器接点或继电器接点) )加以闭锁，以消除在接通同期装加以闭锁，以消除在接通同期装置之前就有合闸的可能性。置之前就有合闸的可能性。q对于集中装设一套同期闭锁装置而出现全厂共用的同期闭对于集中装设一套同期闭锁装置而出现全厂共用的同期闭锁小母线的情况，在接线中还要考虑消除将一个断路器的锁小母线的情况，在接线中还要考虑消除将一个断路器的控制开关切至合闸位置时使几个断路器同时合闸的可能性控制开关切至合闸位置时使几个断路器同时合闸的可能性。q一般同期闭锁小母线两侧均经同期切换开关的接点

15、一般同期闭锁小母线两侧均经同期切换开关的接点( (或继或继电器接点电器接点) )闭锁。这样，操作某一断路器的控制开关进行闭锁。这样，操作某一断路器的控制开关进行合闸时，只有选定的断路器才能投入。合闸时，只有选定的断路器才能投入。 一、对同期电压接线的要求一、对同期电压接线的要求 对于只有一侧作为同期点的双线圈变压器，对于只有一侧作为同期点的双线圈变压器，其不作为同期点的断路器合闸回路，必须增其不作为同期点的断路器合闸回路，必须增设另一侧断路器设另一侧断路器( (同期点同期点) )的常开辅助接点加的常开辅助接点加以闭锁。以闭锁。( (6 6) )为防止准同期操作时的非同期合闸事故，必为防止准同期

16、操作时的非同期合闸事故，必须对非同期合闸加以闭锁。须对非同期合闸加以闭锁。 二、典型的同期电压接线二、典型的同期电压接线1. 1. 发电机作为同期点的接线；发电机作为同期点的接线； 2. 2. 大电流接地系统的变压器高压侧断路器作为同期大电流接地系统的变压器高压侧断路器作为同期点的接线；点的接线；3.3.小电流接地系统的变压器高压侧断路器作为同期小电流接地系统的变压器高压侧断路器作为同期点的接线；点的接线；4.4.三绕组变压器三绕组变压器( (或自耦变或自耦变) )各侧断路器同期接线；各侧断路器同期接线；5. 5. 线路和旁路断路器的同期接线；线路和旁路断路器的同期接线； 1.1. 发电机作为

17、同期点的接线发电机作为同期点的接线n在发电机电压系统具有母线、扩大单元、升压在发电机电压系统具有母线、扩大单元、升压三线圈变压器或升压自耦变压器等主接线的情三线圈变压器或升压自耦变压器等主接线的情况下均以发电机断路器作为同期点。况下均以发电机断路器作为同期点。 n其接线图如图其接线图如图9-19-1所示，同期电压由断路器两所示，同期电压由断路器两侧的电压互感器二次侧经同期开关侧的电压互感器二次侧经同期开关SASSAS引至各引至各同期小母线。同期小母线。 1. 1. 发电机作为同期点的接线发电机作为同期点的接线WVBb2WSC1WSCWOSWST1TVSAF2TVONSAS+6 20KV2. 2

18、. 大电流接地系统的变压器高压侧断路大电流接地系统的变压器高压侧断路 器作为同期点的接线器作为同期点的接线n经星形经星形三角形变压器后大电流接地系统的断路三角形变压器后大电流接地系统的断路器作为同期点的接线，见图器作为同期点的接线，见图9-29-2。n由于经由于经Y/D-11Y/D-11接线的变压器后，星形与三角形两接线的变压器后，星形与三角形两侧电压向量相差侧电压向量相差30300 0，因此引入同期装置的电压的，因此引入同期装置的电压的向量差必须加以补偿向量差必须加以补偿. .n对于大电流接地的对于大电流接地的110kV110kV及以上系统，从变压器高及以上系统，从变压器高压引至准同期装置的

19、电压由电压互感器第三线圈压引至准同期装置的电压由电压互感器第三线圈取得。取得。 1WSC2WSCWSTWOSWVBbONSASSA6 20kVTV1TV220kV2TVT2. 大电流接地系统的变压器高压侧断路大电流接地系统的变压器高压侧断路器作为同期点的接线器作为同期点的接线2. 2. 大电流接地系统的变压器高压侧断路大电流接地系统的变压器高压侧断路器作为同期点的接线器作为同期点的接线n不必增加中间转角变压器。即使遇到有些不必增加中间转角变压器。即使遇到有些110kV110kV及以上的线路继电保护要求电压互感及以上的线路继电保护要求电压互感器的二次侧中性点接地时，也不会由于和器的二次侧中性点接

20、地时，也不会由于和同期接线同期接线B B相接地产生矛盾，而不得不采取相接地产生矛盾，而不得不采取隔离措施。因为继电保护可以由电压互感隔离措施。因为继电保护可以由电压互感器的第二线圈供电，与第三线圈无关。器的第二线圈供电，与第三线圈无关。 3.3.小电流接地系统的变压器高压侧断路小电流接地系统的变压器高压侧断路器作为同期点的接线器作为同期点的接线n经星形经星形三角形变压器后小电流接地系统的断路器作为同期点三角形变压器后小电流接地系统的断路器作为同期点的接线，见图的接线，见图9-39-3。n需要装设中间转角变压器需要装设中间转角变压器TRTR。目的：补偿角度偏差。目的：补偿角度偏差。原因：原因：a

21、.a.目前在我国目前在我国35KV35KV及以下的系统均为小电流接地系统。及以下的系统均为小电流接地系统。b.b.小电流接地系统有可能在一相接地情况下运行，根据不同的接地情况，各相小电流接地系统有可能在一相接地情况下运行，根据不同的接地情况，各相的电压值可从零至线电压值之间变化，不能在所有运行方式下保持不变。的电压值可从零至线电压值之间变化，不能在所有运行方式下保持不变。为了满足零序电压保护的要求，其电压互感器第三线圈的额定电压为为了满足零序电压保护的要求，其电压互感器第三线圈的额定电压为100/3100/3伏伏。因此利用上述从电压互感器第三线圈抽取的同期电压的办法不论是在系统。因此利用上述从

22、电压互感器第三线圈抽取的同期电压的办法不论是在系统故障还是在正常运行时都是行不通的。故障还是在正常运行时都是行不通的。3.3.小电流接地系统的变压器高压侧断路小电流接地系统的变压器高压侧断路器作为同期点的接线器作为同期点的接线c.c.为了满足零序电压保护的要求，其电压互感为了满足零序电压保护的要求，其电压互感器第三线圈的额定电压为器第三线圈的额定电压为100/3100/3伏。伏。 因此利用上述从电压互感器第三线圈抽取因此利用上述从电压互感器第三线圈抽取的同期电压的办法不论是在系统故障还是在的同期电压的办法不论是在系统故障还是在正常运行时都是行不通的。正常运行时都是行不通的。3.3.小电流接地系统的变压器高压侧断路小电流接地系统的变压器高压侧断路器作为同期点的接线器作为同期点的接线1WSC2WSCWSTWOSWVBbSASONT1TV6 20kVSA220kVTR2TV4.4.三绕组变压器三绕组变压器( (或自耦变或自耦变) )各侧断各侧断路器同期接线路器同期接线n一般在变压器低压侧不装设电压互感器，一般在变压器低压侧不装设电压互感器，低压侧同期电压取自低压母线电压互感器