发电电气介绍

水泥纯低温余热发电

电气知识介绍二00九年六月水泥纯低温余热发电电气部分一、电气主接线的结构与特点二、余热发电高压电气设备的配置三、发电机的励磁系统四、发电机的同期并列运行五、发电机继电保护的应用及运行六、发电机并网与解列操作注意事项

一、电气主接线的结构与特点水泥余热发电电气主接线的特点

余热发电站发出的电力是并网不上网，自发自用的，即发电机发出的电能，通过电缆与本企业总降压变电所的6kV母线相并列，这实际上是发电机与电网并列后，减少从电网吸收有功功率。并网前：通过总降的52F开关柜将总降的电能输送至52P、52H开关柜，向站用变压器供电，供电站启动辅机设备。并网后：通过52G、52P及52F开关柜将发电机的电能输送到总降的某段母线上；同时通过52G、52H开关柜，向站用变压器供电，供电站辅机设备运行。主接线的特点：电站的受电与馈电共用一条线路水泥余热发电电气主接线图

2#主变联络开关总降余热发电T/G厂房电力室52B1M52B2M52B3M52H干式变MCC2YH3YH4YHG隔离柜出线小室FSR152P52G110kV进线1#主变6kVⅠ段6kV馈线110kV进线52F6kVⅡ段FSR26kV馈线水泥余热发电电气主接线的特点

9100kW机组的总降一般属于单段母线，不需要变压器并列运行；18000kW的机组一般需要总降两台变压器并列运行后，再与总降6kV母线并列运行。同时18000kW的机组冷却水泵设置为三台高压水泵，在T/G厂房电力室增加了三台开关柜。

二、余热发电高压电气设备的

配置高压开关柜的配置52F：在总降6kV母线下设置的一台与电站联络的开关柜；52P：在电站侧设置的一台与总降联络的开关柜；52G：发电机的同期并列开关柜，与52P柜串联；52H：并联在52P与52G开关柜之间，作为站用变压器的上位开关；2YH：系统侧电压互感器柜，作为测量及保护用；3YH、4YH：发电机机断侧电压互感器柜，作为测量及保护用；52S：隔离柜，发电机同期开关前的设备发生故障时，以此柜做明显断开点；FSR1：在发电机出口设置的快速开关柜，防止发电机出口端或其附近发生短路；FSR2：在6kV两段母线之间设置的快速开关柜，防止母线馈线线路短路。电流互感器的配置同期并列开关52G柜到发电机中性点共设置四组（12只）电流互感器和一组零序电流互感器，在52G柜、隔离柜、发电机出口及发电机中性点各安装一组电流互感器，零序电流互感器安装在隔离柜内。根据保护、测量及计量的要求，每只电流互感器都有两组二次线圈，其准确级各不相同。具体配置如图所示：电流互感器的配置2LH1LHG～4LH3LH3YH4YH6LH5LH隔离柜LH8LH7LH52G2YH6kV发电机差动保护发电机后备保护电流信号变送励磁调节发电机差动保护计量发电机零序保护可选做计量备用高压电气设备的联锁52F投入：6kV进线柜断路器闭合→52F可投入52P投入：52F闭合→52P可投入52G投入：6kV进线柜断路器闭合→52F闭合→52P闭合→同期合闸→52G可投入52F解列：柜面分闸，或FSR动作，或接入系统故障52P解列：柜面分闸，或52F解列52G解列：52F解列，或52P解列，或52H解列，或发电机综合保护动作，或接入系统解列信号，或励磁屏分闸信号，或DCS、DEH分闸信号。汽轮发电机一、汽轮发电机的构造汽轮发电机主要由发电机的定子、转子及机座构成。汽轮发电机的定子发电机的定子是由导磁的铁芯和导电的定子绕组组成。铁芯是用0.35-0.5mm硅钢片叠压而成，直径小的发电机定子，由整张硅钢片冲制叠成，直径大的发电机铁芯，则由硅钢片冲成扇形，然后拼成一个整圆叠成。每片硅钢片的两面都涂有绝缘漆，以减少铁芯的蜗流损耗。铁心用压板压紧，焊接固定在机座上。三相绕组采用多股双玻璃丝包线绕制成形的，槽内直线部分采用360°编织换位以减少附加损耗，对地绝缘采用云母带连续包扎并经防晕处理模压成形，绕组端部藉玻璃布板支架及涤玻绳扎紧固定于机座两端，其出线头安放在励磁机端，线圈鼻端连接采用银焊。汽轮发电机汽轮发电机的机座采用钢板焊接结构，吊攀位于机座两侧的中部，断盖采用铸铁结构，为防止油污及灰尘进入电机内部，端盖上设有高压气封装置，端盖的端面和两侧面设有视察窗，底盖采用钢板焊接，端盖和底盖内均设有灭火水管装置。发电机转子转子是汽轮发电机的非常关键的一部分。它的作用就是要产生磁场，以便转子旋转时，在定子的绕组中感应交流电动势，同时将轴上输入的机械功率转换为电磁功率。转子上主要有导电的励磁绕组和导磁的铁心所组成，转子两端各装有桨式风扇。汽轮发电机转子分凸极式和隐极式两种。一般来说，两极汽轮发电机转子为隐极式，两极以上转速较低的汽轮发电机转子为凸极式。汽轮发电机交流无刷励磁机在无刷无环励磁的发电机转子上，还有同轴的主励磁机，副励磁机和整流盘。主励磁机是一台三相同步发电机，其磁场静止、电枢旋转，取消了电刷和滑环，所以称为无刷励磁机。副励磁机是一台单相同步永磁发电机，磁极是随轴旋转的，定子线圈是静止固定的，其电机引出线引至主励磁机机座侧面的出线盒内，在出线盒内备有熔断器作为副励磁机过载保护用。励磁机的转轴通过法兰与发电机大轴连接在一起。主励磁机和副励磁机设计在同一个闭路管道通风壳体内，它的进风、出风全通到励磁机底架，然后再通到发电机进风口处。汽轮发电机发电机的结构模型汽轮发电机汽轮发电机的工作原理

能量转换：热能→动能→机械能→电能当汽轮机拖动发电机转子以3000r/min恒定转速旋转时，转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布的磁场（称为转子磁场），转子磁场随轴一起旋转、每转一周，磁极的磁力线顺序切割定子每相绕组的导体，在三相定子绕组内感应出三相交流电动势。发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。从汽轮机输入的机械转矩克服转子的电磁制动转矩而作功。永磁发电机励磁绕组、励磁机电枢绕组

及整流盘实物图整流盘实物图励磁机、整流盘、发电机接线图主励磁机磁场绕组转子部分快速熔断器正整流环负整流环同步发电机定子绕组整流二极管同步发电机磁场绕组BCA三、发电机的励磁系统发电机的励磁系统（一）一、同步发电机的励磁方式发电机励磁方式的种类很多，常采用的有直流发电机供电、交流励磁机供电和无励磁机的励磁方式。我们集团公司所用发电机的励磁方式全部为交流无刷励磁，励磁调节装置采用的是南汽集团生产的数字式双通道励磁调节器(DVR-2000)，宁国一线应用的装置是日本明电舍的AVR，宁国三线应用的装置是南汽集团的DVR-2000A，其它基地应用的是南汽集团的DVR-2000B。发电机的励磁系统励磁系统的工作过程当发电机在汽轮机的拖动下旋转到3000r/min时，永磁发电机PMG发出的电压应有220V、400HZ，送到励磁柜，经过隔离变压器隔离整流后供给励磁装置作为电源，经过励磁装置调节整流后供给交流励磁机EX的励磁绕组，励磁机电枢输出的三相交流电经过同轴旋转的整流装置全波整流后，送给交流发电机的转子励磁绕组。如图所示：～同步发电机电枢主励磁机电枢副励磁机磁场同步发电机磁场副励磁机定子主励磁机磁场自动电压调节器NS发电机的励磁系统永磁发电机接线盒励磁机永磁发电机发电机的励磁系统三、同步发电机的灭磁

发电机的转子及励磁电路都是随轴旋转的，因此，转子回路不能直接接入灭磁开关，无法实现直接灭磁，也无法实现对励磁系统进行常规检测，如转子电流、电压、绝缘等，必须采用其他的特殊的方法进行。同步发电机的励磁系统，除具有励磁、自动调节励磁、强行励磁装置外，还应有灭磁装置，这是保护发电机不可缺少的元件。发电机与母线解列时，应自动地使转子回路的电流很快地降为零。如果发电机内部发生短路故障时，即使把发电机从母线上断开，短路电流依然存在，使故障造成的损失继续扩大，只有将转子回路的电流降至为零，使发电机的感应电势尽快减至最小，才能使故障损害限制在最小范围内。这种转子回路电流降至为零的过程，称之为发电机的灭磁。发电机的励磁系统自动灭磁装置的作用当发电机内部故障或机端和出口断路器之间发生短路时，由于故障点在在发电机剩余电动势的作用下不能消除，故要自动灭磁装置动作，迅速将励磁磁场降低到接近于零，以相应降低发电机的电动势，减小故障造成的损失程度。发电机磁场降低过程中所需要的时间称为灭磁时间。当灭磁时间愈短，故障引起的损失也愈小。

发电机的励磁系统灭磁的方法灭磁的方法有多种，有用恒值灭磁电阻灭磁，有用非线性电阻灭磁，有用灭弧栅灭磁，有用可控硅逆变灭磁等。在可控硅整流电路中，如果改变其控制角α，就可以调节输出直流平均电压Uz的值。当90°＜α＜180°时，Uz为负值。如果在发电机励磁绕组上突然加上一个恒定电压，也就能达到快速灭磁的目的。准确地说，可控硅的控制角应在α＜150°-155°时，可控硅逆变成功。在可控硅逆变灭磁过程中，原来由交流电能通过整流系统向发电机励磁绕组提供直流电能转变为由贮藏在励磁绕组中的磁能经可控硅反送到交流侧。这种利用逆变工作状态达到灭磁的方法，既简单又经济，常为利用可控硅整流励磁系统灭磁所使用。

发电机的励磁系统发电机的强行励磁当系统出现故障，如短路故障时，系统母线电压极度降低，有关发电机的端电压也会急剧下降。这说明系统无功缺额很大。为了使系统迅速恢复正常，这就要求有关发电机转子的磁场迅速增强，就是需要向发电机转子回路送出较正常额定值多的励磁电流，以向系统输送尽可能多的无功功率，以利于系统的安全运行。发电机的励磁系统的这种功能，称之为强行励磁。发电机的励磁系统（二）一、励磁装置的工作方式在无刷励磁方式下DVR-2000B微机励磁调节器工作在主、备用方式。主、备通道之间通过CAN总线高速通讯将双方的运行数据进行交换，完成备用通道对运行通道的跟踪。同时，DVR-2000B微机励磁调节器根据励磁电流计算出对应的触发角，这两种跟踪方式的跟踪结果实时进行比较，以防止由于通讯过程中可能发生的误码，导致错误跟踪，进一步保证了系统的可靠性。手动运行方式时，自动通道实时跟踪发电机电压；自动运行时，手动通道延时30秒跟踪输出电流。两种运行方式之间能进行无扰动切换。发电机的励磁系统二、励磁装置的显示说明主画面进行系统运行状态及主要测量数据的显示。此屏显示从上到下共分为四个区域，显示屏如图：DVR-2000B微机励磁调节器----------------------------------------------------UG1:KVIG1:KAUFD:VIFD:AUGR:KVIFR:AP:MWQ:MVarARF:COS:F0:HzILD:A----------------------------------------------------灭磁开关：合/分通道状态：运行/跟踪主油开关：合/分运行方式：自动/手动----------------------------------------------------2007-5-2016：18：20发电机的励磁系统励磁装置的显示说明

第一区域：故障显示区。位于最顶端一行，最上面一行在调节器正常运行时显示微机励磁调节器，调节器出现故障时显示相应的故障。

第二区域：数据显示区。对应显示量：UG1:机端三相线电压平均值IG1:定子三相电流平均值UFD:励磁电压，对于无刷励磁系统此处显示零IFD:励磁电流，对于无刷励磁系统显示的为调节器输出电流UGR:自动（恒机端电压调节）PID的给定参考电压IFR:手动（恒转子电流或恒输出电流调节）PID的给定参考电流P:有功功率Q:无功功率ARF:可控硅输出角COS:功率因数F0:系统频率ILD:本柜电流发电机的励磁系统励磁装置的显示说明

第三区域：状态显示区。在此区域内，将主要的开关量状态进行显示，包括：

灭磁开关：如果不做特殊说明，灭磁开关接常闭辅助接点，状态显示为分或合。主油开关：用于显示机组并网运行还是空载运行。主油开关的状态根据定子电流的有无进行判别。通道状态：表示调节器本通道的运行状态。分为三种情况：运行、跟踪、和退出。运行方式：显示的是当前的运行方式，分为自动运行和手动运行两种方式。其中自动运行方式为恒发电机机端电压调节，手动运行方式为调节器恒励磁输出电流调节。

第四区域：时间显示区。发电机的励磁系统三、发电机的电压调节发电机在并网运行前，电压的调节既通过增磁/减磁开关调节励磁电流的大小来实现，可以通过自动或手动方式调节发电机的机端电压，当采用自动升压方式时，发电机机端电压自动升到90%的额定电压。也可以接收同期装置发来的升压/降压脉冲信号自动调节机端电压。四、无功功率的调节发电机在并入电网运行后，要改变发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。为了改变发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变了送入系统的无功功率。增加发电机的励磁电流时，发电机的感应电势、定子电流和无功功率都会增加，而功率因数会降低。发电机的励磁系统五、发电机的电压调节发电机并网运行时，有功功率增加到1/3的额定功率时，无功功率为适当的正值，此时，可以将方式选择选择开关由恒电压方式转为恒功率因数控制，功率因数的控制以满足总降需求为主，控制范围在0.9-0.92，不要超过0.95，保证发电机运行的静态稳定性。当发电机有功功率变化范围较大时，需要密切监控励磁装置上无功功率的变化，并适当进行调节，不能使无功功率变成负值，防止发电机进相运行或失磁，造成严重后果。发电机的励磁系统（三）一、励磁系统的保护（DVR-2000B）

1、PT断线保护：程序将测量到的3YH、4YH电压值进行比较，如果其差值大于较大值的1/8，则发PT断线信号，如果是3YHPT断线，除发信号外，运行方式由自动运行切换到手动运行方式。

2、V/Hz保护（伏赫比保护）：是为了防止发电机及其出口变压器出现磁饱和。限制和保护的原则是：

2.1、当V/Hz＞设定值时，闭锁增磁，发过V/Hz信号，限制增磁。

2.2、当V/Hz＞(设定值时+0.05)，面板V/Hz故障指示灯亮，过V/Hz继电器动作，DVR调节器转为手动方式运行。

2.3、当频率大于45Hz，小于47.5Hz，在自动励磁时，等比例减小自动运行电压给定值。

2.4、当频率低于45Hz时，通道退出运行并跳开关。

发电机的励磁系统励磁系统的保护

3、过励限制与保护：过励限制是为了防止发电机转子励磁绕组长期过负载而采取的限制励磁措施，从转子励磁绕组发热考虑，当强励时，其容许的强励时间t是随发电机励磁电流Ifd2的大小成反比关系。限制和保护的原则是：

3.1、转子电流＞整定的瞬时过励值时，延时1.5秒直接封锁脉冲退出运行。

3.2、当励磁绕组发热量＞50%时，发信号限制增磁。

3.3、发热量＞80%时，切手动运行，并且手动运行给定值设为90%额定励磁电流。发热量<10%时，复归过励信号。发电机的励磁系统励磁系统的保护

4、欠励限制及保护：欠励限制按两段整定，一为限制，二为保护。当发电机无功功率进入低励限制区时，励磁调节器将封闭减磁按钮，并且发报警信号，同时自动进行增磁，直到退出低励状态。如果励磁调节器在某种工况下进入低励限制区，而没有被控制住，无功功率继续减少，当无功功率低于保护线时，调节器发报警信号并且切手动方式运行其保护线为对应的限制线上无功功率的1.25倍。0QPPb1.25PbQa1.25Qa发电机的励磁系统励磁系统的保护

5、触发脉冲丢失的检测：触发脉冲重新被CPU回读，并进行综合判断，确定失脉冲的相，并显示在液晶显示器上。失脉冲发生时，发报警信号。

6、系统自检保护：系统自检功能含存储器校验、电源检测、可控硅故障，通讯故障等、当有故障发生时，发通道故障信号，同时本通道退出运行。对于主备用系统，备用通道自投。

7、旋转二极管故障报警：在机组正常运行时，二极管有可能发生故障，所以每个二极管串联了一只快速熔断器，假如一只二极管击穿短路，引起较大的电流时，将使相应的熔断器熔断。二极管故障检测器检测到该信号动作，发出报警信号。此时应及时停机，检查原因并进行处理。发电机的励磁系统二、励磁系统的故障处理当通道A或者通道B故障或异常，发出报警信号时，运行人员应立即采取相应措施。如果发生了切手动，例如：过励限制，欠励限制，V/Hz限制等等：

1、首先，操作增磁/减磁开关，将发电机调节到正常的运行状态下，其次将操作控制开关与实际运行状态进行对应，如果发生了通道自行切手动，应当操作手、自动选择开关与当前的运行位置一致，如果发生了通道切换，则操作通道选择开关与当前运行的通道运行位置一致。

2、先不要复归报警信号，检查并记录面板显示的故障指示。

3、进入故障通道菜单中的“故障追忆”子菜单，记录故障追忆里面所有本次发生故障显示的内容。本故障追忆最多可以记录20次故障情况。发电机的励磁系统励磁系统的故障处理

4、进入故障通道菜单中的“事件记录”子菜单，记录所有开关量的变位。记录总的数量为20个先进先出的原则。同时显示出该开关量是由分到合（0→1）还是由（1→0）。

5、复归故障报警信号，故障处理完毕，如果需要切回到原通道运行，一定要在跟踪正确后再切换。如果运行工况发生改变后，进行人工操作自动/手动切换时，一定要等侯30秒－1分钟时间，进行方式跟踪，跟踪正确后才能保证无扰动切换。

6、当发生严重故障，造成停机时，运行人员不要停掉调节器的工作电源。要联系专业人员，将故障数据和事件记录下来再做分析处理。发电机的励磁系统停机时状态发电机的励磁系统发电机失磁对电力系统的影响

1、失磁原因发电机低励和失磁是常见的故障形式，发电机失磁是发电机在运行中失去励磁电流，使转子的磁场消失。引起失磁的原因有：转子绕组故障、励磁机故障、灭磁开关误跳闸、励磁装置或回路元件发生故障以及操作不当等。

2、失磁现象失磁的发电机将会过渡到异步运行，励磁电流将逐渐衰减为零，因此，其电磁转矩也将小于原动机的转矩，使转子出现转差、定子电流增大、定子电压降低、有功功率下降、无功功率反向并且增大、在转子回路中出现差频电流、电力系统的电压下降等。

发电机的励磁系统

3、失磁对电力系统和发电机的影响3.1失磁后的发电机需要从电网中吸收很大的无功功率以建立发电机的磁场，假设在失磁前发电机向系统输送出无功功率Q1，而在失磁后从系统吸收无功功率Q2，则系统中将出现Q1+Q2的无功功率差额；如果系统的无功功率储备不足，此差额将引起系统电压下降。3.2由于从系统中吸收大量的无功功率，因此，为了防止定子绕组过电流，发电机所能发出的有功功率将较同步运行时有不同程度的下降，吸收的无功功率越多，则降低的越多。3.3失磁后的发电机的转速超过同步转速，因此，在转子及励磁回路中将产生频率为ff-fxt的交流电流，因而形成附加损耗，使发电机的转子和励磁回路过热，当转差率越大时，所引起的过热就越严重。发电机的励磁系统失磁对电力系统和发电机的影响3.4低励或失磁的发电机进入异步运行后，由机端检测的发电机等效电抗降低，从电力系统中吸收的无功功率增大。低励或失磁前带的有功功率越大，转差就越大，等效电抗就越小，所吸收的无功功率就越大。因此，在重负荷下失磁进入异步运行后，若不采取措施，发电机将因过电流使定子过热。3.5低励或失磁运行时，定子端部漏磁增强，将使端部和边缘铁芯过热，实际上，这一情况通常是限制发电机失磁异步运行能力的主要条件。当发电机失去励磁，保护未动作时，应立即增加励磁，若仍未进入同步运行，应将发电机从系统中解列。

四、发电机的同期并列运行发电机的同期并列运行一、同步发电机并列操作遵循的原则1、并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时值不超过1-2倍发电机的额定电流。2、发电机并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对系统的扰动。理想条件

1、UG＝UX

电压幅值相等，范围＜10％。UG--发电机电压幅值；UX--电网电压幅值。2、ωG＝ωX或fG＝fX

频率相等，范围(0.2-0.5)％。3、δ＝0

相角差为零，范围＜10°。

发电机的同期并列运行同步发电机并列操作在同期的三个条件中，频率和相位差这两个条件是一对矛盾体。若两系统的原有相位差有ΔФ≠0，而当满足频率相等条件，则ΔФ恒定，不可能有ΔФ=0。只有ΔФ=fg-fs≠0，亦即存在频率差时，ΔФ才有出现等于0的机会。在实际应用中，电压、频率两个条件与相位差要素相比，对于系统和设备的影响要小得多；同时，电压、频率较容易调至满足要求。因此，可以简单的认为，同期过程实际上是捕捉ΔФ=0的过程，而电压和频率两个条件仅作为同期时的限定条件，确保ΔU=|Ug-Us|和Δf=|fg-fs|在一定范围内即可。发电机的同期并列运行非同期并列所造成的危害1、电压幅值差UG≠UX冲击电流主要为无功分量，冲击电流的最大值是有效值的2.45倍以上，它产生的电动力对发电机的绕组产生影响，特别是发电机端部的绕组，因为在电机槽中的绕组有依托，而端部绕组无依托，机械强度最薄弱，所以要特别注意对它造成的危害。

2、合闸相角差δ≠0当相位差达到120°时，因并列而产生的冲击电流和电磁转矩最大，并且还会出现较大的单向转矩，而单向转矩比交变转矩会产生更严重的机械应力，从而使转轴受到突然冲击，甚至造成发电机弯轴的严重后果。

发电机的同期并列运行非同期并列所造成的危害3、频率差ωG≠ωX或fG≠fX

若两者周波不等，则会产生有功冲击电流，其结果使发电机转速增加或减小，导致发电机轴产生振动。如果频率差较大，即使合闸时相角差δ很小，满足并列要求，但这时并入电网的发电机需要经历一个很常的暂态过程才能进入同步运行状态，将导致转子磁极和定子磁极间的相对速度过大，严重时甚至失去同步。

发电机的同期并列运行一、同期装置的选择宁国一线余热发电机组的准同期并列装置有两套，一套为半自动准同期并列装置，日本代号为25CH；一套为全自动准同期并列装置，日本代号为15，60，25。宁国三线和建德海螺发电机组采用的是南自生产的SDQ200微机自动准同期装置。其它基地采用的是南自的NDTQ300的数字式自动准同期装置和南瑞的DSA369准同期装置。发电机的同期并列运行同期装置的选择1、简易同步工况点检测装置（25CH）日方提供的简易同步工况点检测装置，是运用电压差、频率差的载体Us来进行电压差、频率差检测的，以电平检测器来反映检测结果。此装置是半自动同期装置，它不具有电压差、频率差的调节功能，在运用25CH进行同期并列时，“同期并列选择开关43-25G”应打到“就地手动（MANU）”的位置，需要进行操作“电压调整开关7-90G”和“速度调整开关7-65G”，使发电机的电压及频率与母线电压一至，待发电机控制盘上的同期表SY的指针竖直向上时，才可合3-52G开关，将发电机并入电网运行。发电机的同期并列运行同期装置的选择2、自动同期合闸装置（15，60，25）宁国水泥厂一线余热发电使用的是日本产ASY-100型数字式恒定越前时间自动同步合闸装置。这种装置的一个重要特点，就是要找出某一恒定越前时间，作为合闸的重要条件，并不断检测、频率差条件是否均已满足。假如频率差或电压差条件任何一种不能满足，既行闭锁装置的操作。这时将会通过均频鉴别，检测发电机转速快慢，相应发出减速或升速脉冲，或通过均压部分，检测发电机电压的高低，相应发出升压或减压脉冲。装置最终要在发电机符合并列条件时，于规定的越前时间发出合闸脉冲，使同步发电机与电网并列。

发电机的同期并列运行同期装置的选择3、微机自动准同期装置（SDQ200）微机自动准同期装置采用PSD技术和集成在线可编程技术及动态相位跟踪技术，不断监测发电机和系统的电压、频率，并可根据频率差、电压差的大小发出宽窄不同的调节脉冲，直到频差、压差满足要求。在频差、压差满足要求的情况下，不断监测发电机电压和系统电压的相位差，准确确定断路器合闸时刻，实现快速无冲击合闸。发电机的同期并列运行同期装置的选择

SDQ200同期时显示的内容

1#相位指示0-0+-180+180导前时间110.4do35ms124987653发电机的同期并列运行同期装置的选择

SDQ200同期时显示内容的意义1-同期点序号，单个机组使用的同期装置，此处不显示；2-同期过程中的相位；3-表示左边是0度，上面一行角度为负值，下面为正值；4-表示左边是180度，上面一行角度为负值，下面为正值；5-表示此处显示的是导前时间；6-实心部分椭圆的个数表示相位的大小（概况）；7-虚心部分椭圆表示相位未到的区域（概况）；8-表示从合闸脉冲发出至断路器合上为止所经历的时间，未合断路器时，指从合闸脉冲发出至反向15度为止；9-实际相位的大小，以度为单位。发电机的同期并列运行同期装置的选择SDQ200的工作方式

1、试验：在此方式时，装置内部提供两路电压信号，其中一路模拟系统电压信号，电压、频率均不可以调节；另一路模拟发电机电压信号，电压、频率可由面板上的模拟调压、模拟调频电位器进行调节。通过调节发电机模拟信号的电压、频率，可完全模拟真正的同期过程，只是本装置的出口回路断开，但是面板上的调频、调压、合闸指示灯仍然工作。

2、测量导前时间：此方式用来测量断路器的导前时间（必须保证断路器两端均不带电压）。装置测量从合闸命令发出到接收到断路器合闸返回信号所经过的时间。发电机的同期并列运行同期装置的选择SDQ200的工作方式

3、无压合闸：此工作方式要保证断路器两端均不带电压。4、现地同期：此工作方式不需要远方提供同期请求信号，通过面板键盘将装置选择到同期方式，在外加发电机和系统电压时，通常选用此种工作方式。5、远方同期：此工作方式为等待同期方式，当同期请求接点经历一次由开到合的过程，装置运行时，运用此种工作方式。无论装置在何钟工作方式，只要进入同期方式，不可能通过键盘退出同期方式，除非同期过程完毕，否则只有通过复位键复位装置。发电机的同期并列运行同期装置的选择4、数字式自动准同期装置NDTQ300装置采用现代控制理论，运用自适应方式调节电压和频率，根据频差和压差的大小动态的改变调压和调频系数，因此使发电机快速跟踪系统电压和频率，使之快速进入给定区域。能实现合闸相角差a）同频并网时Δδ≤50°；b）差频并网时Δφ＜1°。相对于SDQ200的同期装置，在同期定值参数上增加了并网方式、调节方式等功能。发电机的同期并列运行同期装置的选择NDTQ300的并网方式说明1、单向方式：表示只有在发电机的电压、频率均略高于系统侧时才允许并网；2、双向方式：表示无论发电机的电压、频率是高于或低于系统侧，只要满足并网条件，即可并网。如果发电机的频率、电压低于系统侧时并网，可能引起发电机逆功率，因此采用单向并网方式。发电机的同期并列运行同期装置的选择NDTQ300的调节方式说明1、先调电压：表示对发电机先进行电压调节，当电压调节到允许范围后，再进行频率调节；2、先调频率：表示对发电机先进行频率调节，当频率调节到允许范围后，再进行电压调节；3、交替调节：对发电机的电压和频率同时调节。发电机的同期并列运行同期装置的选择

NDTQ300主画面显示的内容

自动准同期装置2007年6月12日8：18：20ΔU：+000.00VΔφ：+000.00°Δf：+000.00HZ〈运行区：0〉运行就地〈地址：251〉0-909018012487653发电机的同期并列运行同期装置的选择NDTQ300主画面显示内容的意义1-装置名称；2-日期、时间显示；3-同期表，同期启动后，指针旋转；4-二次采样差值，ΔU表示电压差，Δφ表示相角差，Δf表示频率差；5-运行区，同期对象选择后，显示对象01，同期启动后，显示“同期启动”并闪烁；6-模式选择指示，有运行和检修两种模式。7-登录状态，就地和远方两种方式。8-装置地址，用于通讯。当同期对象选择后，主画面显示选中的对象；当同期启动时，“同期启动”字样闪烁；同期结束，或者同期取消后该字样消失。

发电机的同期并列运行同期表当HZ、V指针指向“+”向时，说明发电机侧频率、电压高于系统侧。当S指针顺时针旋转时，说明发电机侧相位高于系统侧。发电机的同期并列运行三、同步发电机的功率调节1、有功功率的调节同步发电机与无穷大电网同期并列后，当没有向电网输送功率时，这时的发电机的输入功率P1全部消耗在无载损耗P0上，即，P1=P0无载损耗中包括二部分，机械损耗和铁损耗。机械损耗又包括轴承的摩擦、通风及风摩损、电刷与滑环摩擦损耗（无刷励磁则不存在电刷与滑环摩擦损耗）。上述损耗P0除以机械角速度Ω1即得无载力矩M0，它与输入力矩M1平衡，（Ω1=2πn1/60），即M1=M0=60P0/2πn1发电机的同期并列运行有功功率的调节

如果我们要向电网发出有功功率，那么必须增加发电机的输入功率P1，即增加原动机的力矩M1，如像汽轮发电机，必须加大汽轮机进汽阀门开度，增大进汽量。这时，作用在发电机转子上的力矩加大，使得转子加速，发电机的转子会略高于同步转速。由于EG的角速度ωG大于UX的角速度ωX，因此EG的向量逐渐领先，出现输出电流I，而I与EG的相角小于90°，故向电网发出一个有功功率，同时对转子产生一个制动电磁力矩，使转子的转速不再升高。当最后达到平衡时，转子的转速仍为同步转速。1、功率平衡关系：Pef=I2efRefP0=Pjx+PtxPG=mI2r1P1P2Pe发电机的同期并列运行有功功率的调节

同步发电机的功率平衡关系为：输入功率P1中的一小部分，供给机械损耗Pjx和铁损耗Ptx，其余大部分转化为电磁功率，Pe通过定、转子间的电磁感应传给定子，定子的电磁功率中，减去定子绕组的铜损耗PG=mi2r1（m为相数）后，就得到输出的有功功率P2。另外，还要输入一个励磁功率Pef，供给消耗在励磁绕组上的铜损耗Pef=I2efRef；无刷励磁是发电机轴上直接带着励磁系统，则励磁功率Pef应为励磁机所消耗的功率，它也由输入功率P1供给。因此，整个功率平衡关系：P1=P0+Pef+PePe=PG+P22、力矩平衡关系：M1=M0+M+Me同步发电机轴上输入的机械力矩M1，其中一部分用来克服无载力矩M0，其余部分与惯性力矩M和电磁力矩Me相平衡。发电机的同期并列运行有功功率的调节当我们逐渐增加输入功率，使电磁功率达到最大值时，仍继续加大输入机械功率，这时电磁功率反而减小，功率不能保持平衡，剩余的功率就会使栓子加速，从而使转子的转速大于同步转速，失去同步，或者叫同步机失去“静态稳定”。如果在此种情况下不立即减小原动机的输入功率，则由于输出功率的减小，剩余功率将使转子达到很高的转速，由于离心力很大，将使转子遭到破坏。另外，由于发电机的频率与电网频率不同，在定子绕组中将产生很大的电流，使定子损坏。这在具体操作时一定要引起注意。

发电机的同期并列运行2、无功功率的调节

当同步发电机与无穷大电网并列以后，如果要调节无功功率，就可以用调节发电机的励磁电流来获得。这时调节无功功率的原理如下：当我们加大励磁电流后，则励磁磁势Ffe增加，但由于发电机与无穷大电网并列，故发电机的端电压UG=UC=常数，即定子的合成磁势R′亦为常数，故Ffe增大，定子绕组就要出现一个落后于电势E0的电流，产生一个去磁的电枢反应Fa以抵消故Ffe的增加，使Ffe+Fk=R′维持不变。此时发电机发出一个电感性无功功率。反之，如果我们减小励磁电流，即减小励磁磁势Ffe，则定子绕组中要出现一个超前于电势E0的电流，产生一个助磁的电枢反应磁势Fa，以补偿Ffe的减小，使Ffe+Fk=R′维持不变。此时，发电机发出一个容性无功功率。

五、发电机继电保护的应用

及运行发电机继电保护的应用及运行一、继电保护在电力系统中的重要地位

电力系统在运行中，可能会发生各种故障及不正常运行状态。最常见的也是最危险的是电力系统发生的各种类型的短路。系统发生短路时可能会造成以下严重后果：1、通过短路点的巨大的短路电流和燃起的电弧，使故障元件遭到破坏；2、短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的破坏或缩短使用寿命；3、电力系统中部分地区电压大大降低，破坏了用户的工作稳定性或影响产品质量；4、破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使系统瓦解。发电机继电保护的应用及运行二、发电机设置的继电保护1、发电机的故障类型发电机的故障类型主要有：定子绕组相间短路，定子绕组一相的匝间短路，定子绕组单相接地，转子绕组一点接地或两点接地，转子励磁回路励磁电流突然消失。发电机的不正常运行状态主要有：由于外部短路，引起定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由于外部不对称短路或不对称负荷（如单相负荷，非全相运行等）而引起的发电机负序过电流和过负荷；由于突然甩负荷而引起定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强行励磁时间过长而引起转子绕组过负荷；由于汽轮机主汽门突然关闭而引起发电机逆功率。发电机继电保护的应用及运行发电机设置的继电保护2、其他基地发电机应用的保护如下：应用的保护装置为南京南自电网控制技术有限责任公司生产的数字式发电机保护装置（NDG300）。差动保护①差动速断保护：发电机差动保护是发电机内部相间短路故障的主保护，它反应发电机中性点和机端侧差动电流的大小，方式为比率制动，当任一相差电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口。②比率差动保护：动作电流随着外部短路电流的增大而增大，能够保证外部短路时保护不误动，同时对内部短路又具有较高的灵敏度。由三部分组成，差动动作区、比率制动区和速断区。

发电机继电保护的应用及运行其他基地发电机应用的保护Id-差动电流Ir-制动电流ISD-差动速断定值ICD-比率差动门槛值IGD-拐点电流K-制动系数I1-发电机机端电流I2-发电机中性点侧电流动作方程为Id>ICD(Ir<IGD)Id=|I1+I2|Id>ICD+K*(Ir-IGD)(Ir≥IGD)Ir=|I1-I2|/2速断动作区差动动作区K制动区IdISDICDIGDIr发电机继电保护的应用及运行其