电力系统自动装置第2章

同步发电机的自动并列窦建中6014根本内容1、并列操作、同期、同期点的根本概念2、同步发电机并列操作的原那么3、同步发电机的并列方法5、同步发电机准同期并列时偏离理想条件情况下的后果4、同步发电机准同期并列的条件根本概念★并列操作、同期将发电机投入系统称为并列操作，又称为同期。并列操作是组成电力系统的第一项操作★同期点每一个有可能进行并列操作的断路器称作同期点。G~系统QF根本概念~系统QF1~QF2QF3QF4系统QF5结论：不同的运行方式具有不同的同期点方式1：G1通过QF1并列G1G2方式2：G1通过QF4并列方式3：G1通过QF3并列同步发电机并列操作的原那么☆并列操作的根本原那么★1、同期断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1-2倍的额定电流。★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，以减少对电力系统的扰动。★产生巨大的冲击电流，甚至大于机端短路电流★引起系统电压严重下降★使电力系统发生振荡以至使系统瓦解☆并列操作不当的后果同步发电机并列操作的原那么并列操作不当，后果很严重！同步发电机的并列方法☆(一)自同期并列发电机升速到接近同步转速把发电机投入系统将励磁电流加到转子回路同步运行异步发电机同步发电机的并列方法★并列迅速，操作简单，能够快速向系统注入有功功率★从系统吸收大量无功功率，系统电压下降，冲击电流较大★事故处理，紧急投入备用机组时☆优点☆缺点☆适用情况同步发电机的并列方法☆(二)准同期并列发电机升速到接近同步转速将励磁电流加到转子回路把发电机投入系统同步运行空载电动势同步发电机的并列方法★冲击电流小，对系统的扰动小，可以向系统发出无功功率★时间较长★正常情况下投入发电机时☆优点☆缺点☆适用情况同步发电机准同期并列的条件发电机电压、电网电压的有效值发电机次暂态电抗、系统等值电抗最理想的情况就是，此时，QF合闸冲击电流为零。同步发电机准同期并列的条件☆准同期并列的理想条件：或3、频率相等1、电压幅值相等2、相角差为零实际上不可能也没有必要满足理想条件偏移理想条件下的后果----相角差并列时的电气状态：冲击电流最大瞬时值：发电机电压的有效值冲击电流主要为有功电流分量。发电机次暂态电抗、系统等值电抗偏移理想条件下的后果----相角差30°时并列操作的电流波形偏移理想条件下的后果----相角差45°时并列操作的电流波形偏移理想条件下的后果----相角差在相角差不为0的情况下合闸后，将会产生有功性质的冲击电流。我国一般限制角差在10°以内，大型机组在2°以内。结论相角差越大，冲击电流越大。例题分析☆例：某发电机的次暂态电抗为0.125，系统等值电抗0.25，最大允许冲击电流为求：最大合闸相角偏移理想条件下的后果----电压差并列时的电气状态：冲击电流最大瞬时值：冲击电流主要为无功电流分量。发电机电压、电网电压的有效值发电机直轴次暂态电抗偏移理想条件下的后果----电压差在电压差不为0的情况下合闸后，将会产生无功性质的冲击电流。我国一般限制电压差在5%-10%以内，大型机组在0.1%以内。结论电压差越大，冲击电流越大。偏移理想条件下的后果----滑差并列时的电气状态：断路器QF两侧的电压差为脉动电压：脉动电压的幅值偏移理想条件下的后果----滑差是幅值为,频率接近工频的交流电压波形。脉动电压周期、滑差频率、滑差角频率都可以用于表示待并发电机的频率与电网之间或两并列电网频率之间的相差程度。偏移理想条件下的后果----滑差此时的合闸相角差是时间的函数，与发出合闸时间有关。假设发出合闸信号的时刻不恰当，就会产生较大的冲击电流，假设发出合闸信号的时刻恰当，就会在QF两侧电压相量重合时合闸，冲击电流为零。假设并列时频率差较大，即使合闸相角差很小，满足要求，也需要发电机经历一段时间的加速或者减速过程，才能实现同步。加速或减速力矩会对机组造成冲击，严重时甚至会导致失步。偏移理想条件下的后果----滑差发电机发出功率发电机吸收功率偏移理想条件下的后果----滑差☆滑差偏移理想条件时★并网后，需经过加速或减速的振荡过程，力矩将会对机组造成冲击★有可能出现在功角到达180°时，滑差频率还没有降到零，机组会运行到功角大于180°的区域，失去稳定性我国一般限制滑差周期在10－16s之间同步发电机准同期并列的条件☆结论☆★压差、角差、滑差三者中，压差与其他两个无关，但是角差和滑差相关★压差、角差、滑差不为零的影响冲击电流并列后振荡压差≠0有，无功性质没有角差≠0有，有功性质有，不会导致失稳滑差≠0没有有，会导致失稳同步发电机准同期并列的条件☆例1：某汽轮发电机的并列冲击电流不能大于机端三相短路电流的十分之一，在发电机电压幅值、频率与系统电压相等的前提下，试求最大允许并列误差角度。同步发电机准同期并列的条件☆例2：某发电机的次暂态电抗为0.125，系统等值电抗0.25，断路器合闸时间0.5s，最大误差时间为20％，并列装置最大误差时间0.05s，最大允许冲击电流求：最大合闸相角，允许滑差角频率，滑差周期偏移理想条件下的后果----滑差注意★满足冲击电流要求的允许滑差★满足稳定要求的允许滑差★取最小值准同期并列原理☆电压幅值差控制☆滑差控制☆角差控制恒定越前时间恒定越前相角准同期并列原理☆恒定越前时间☆恒定越前相角准同期并列原理★微分预报法优点：简单缺点：误差较大准同期并列原理☆例3：假设断路器完成合闸动作需要的时间是0.1s，0s时发电机和系统电压相位差为7.2°，0.04s时相位差为6.2°，发电机频率大于系统频率且滑差为匀速，那么合闸时刻为____s.0.040.1880.2880.138微机型自动准同期装置☆自动准同期装置功能功能一：自动检查待并发电机与母线之间的压差及频差是否符合并列条件，在满足这两个条件时，能够提前发出合闸信号，使断路器主触头在角差为零时闭合功能二：当压差不满足条件时，进行均压操作(利用励磁调节器)；当频差不满足条件时，进行均频操作(利用调速器)微机型自动准同期装置自动准同期装置逻辑结构或非门与门&压差不允许越前时间合闸信号频差不允许微机型自动准同期装置同期断路器G频差控制单元压差控制单元合闸控制单元加速减速升压降压合闸PTPT自动准同期装置组成微机型自动准同期装置☆电压差检测微机型自动准同期装置☆

频率差检测★

方法1：直接测量降压滤波CPUu总线整形二分频定时/计数★

方法2：通过角差间接测量微机型自动准同期装置☆

相角差检测电压变换异或门UgUs电压变换整形方波整形方波CPU总线微机型自动准同期装置☆

相角差检测微机型自动准同期装置☆

相角差检测0abcUgUsUgUsUsUg微机型自动准同期装置☆

模拟式装置：线形整步电压微机型自动准同期装置★

一、滑差加速度☆两个特殊情况如果滑差加速度过大，说明转子转速不稳定，转轴的驱动能量较大，合闸后暂态过程严重，甚至可能失步。★

二、滑差接近零如果滑差接近零，有可能角差常时间稳定在一个较大的值，延长了同期等待时间，此时应适当调快发电机的频率，增加滑差，但不能过大。电网准同期并列★待并两个电网频率相等，即滑差为零★待并两个电网电压的幅值相等，即压差为零★断路器主触头闭合瞬间，待并两个电网电压间的瞬时相角差为零，即角差为零☆