同步发电机的并车运行幻灯片.ppt

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1、同步发电机的并车运行第1页，共40页，编辑于2022年，星期五13.1 并车的条件及分析并车的条件及分析 13.2 同步发电机的手动并车同步发电机的手动并车 13.3 同步发电机自动并车装置的基本原理同步发电机自动并车装置的基本原理教学目的：使学生了解各种并车装置性能和特点；掌教学目的：使学生了解各种并车装置性能和特点；掌握手动并车的原理和操作。握手动并车的原理和操作。教教学学重重点点：掌掌握握同同步步并并车车的的条条件件，手手动动并并车车的的原原理理和操作。和操作。教学难点：自动并车装置的基本原理。教学难点：自动并车装置的基本原理。主要内容第2页，共40页，编辑于2022年，星期五同步发电机

2、准同步并车的四大条件：同步发电机准同步并车的四大条件：相序相序相同相同电压电压相等相等频率频率相等相等相位相位相同。相同。本章重点本章重点第3页，共40页，编辑于2022年，星期五并联运行条件：并联运行条件：待并发电机的电压与电网待并发电机的电压与电网待并发电机的电压与电网待并发电机的电压与电网(或运行机或运行机或运行机或运行机)电压的相序一致；电压的相序一致；电压的相序一致；电压的相序一致；待并发电机的电压与电网电压的有效值相同；待并发电机的电压与电网电压的有效值相同；待并发电机的电压与电网电压的有效值相同；待并发电机的电压与电网电压的有效值相同；(U(U2 2=U=U1 1)待并发电机的电

3、压频率与电网电压的频率相同；待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同；待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同；待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同；(f(f2 2=f=f1 1)待待待待并并并并发发发发电电电电机机机机电电电电压压压压相相相相位位位位(或或或或初初初初相相相相位位位位)与与与与电电电电网网网网电电电电压压压压的的的的相相相相位位位位一一一一致致致致。(2 2=1 1)13.1 并车的条件及分析并车的条件及分析 第4页，共40页，编辑于2022年，星期五两台发电机并联运行两台发电机并联运行实际接线图实际接线图单相等效电路图单相等效电路图并车瞬间发电机等值电抗并车瞬间发电机等

4、值电抗下面将对三种条件逐一分析。下面将对三种条件逐一分析。第5页，共40页，编辑于2022年，星期五假假设设电电网网电电压压低低于于待待并并发发电电机机电电压压，即即U1U2。在在这这种种情情况况下下投投入入G2时，主开关时，主开关2两端存在电压差两端存在电压差 U。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，电压有效值不相同环流环流IPH滞后滞后U2对对G2去磁去磁效应，电压下降；环效应，电压下降；环流流IPH超前超前U1对对G1增磁效增磁效应，电压上升。最终使两应，电压上升。最终使两机并联运行于同一电压。机并联运行于同一电压。频率和初相位相同,电压有效值不相同第6页，共40页，

5、编辑于2022年，星期五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10。两台发电机的电压不等所产生的无功性质环流，对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，两台发动机起均压作用，因此，因此，IPH称为平衡电流，由称为平衡电流，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，因此在电压差较大情况下进行并车，合闸瞬间会差生很大的冲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。击电流。第7页，共40页，编辑于2022年，星期五2)2)频率和电压相同，相位不相同频率和电压相同，相位不相同频率和电压相同，相位不相同频率和电

6、压相同，相位不相同假设待并发电机假设待并发电机电压电压U1的相位超前于的相位超前于电网电压电网电压U2的角度为的角度为。两发电机间仍存。两发电机间仍存在电压差在电压差 U。合闸。合闸后在两机组之间产生后在两机组之间产生环流。环流。第8页，共40页，编辑于2022年，星期五号机，输出有功功号机，输出有功功号机，输出有功功号机，输出有功功率，对原动机为阻力率，对原动机为阻力率，对原动机为阻力率，对原动机为阻力矩，发电机减速。矩，发电机减速。矩，发电机减速。矩，发电机减速。号机，吸收有功功率，号机，吸收有功功率，号机，吸收有功功率，号机，吸收有功功率，对原动机为驱动力矩，对原动机为驱动力矩，对原动机

7、为驱动力矩，对原动机为驱动力矩，发电机加速。发电机加速。发电机加速。发电机加速。自整步力矩自整步力矩自整步力矩自整步力矩拉入同步。拉入同步。拉入同步。拉入同步。去磁效应一致，电压仍去磁效应一致，电压仍去磁效应一致，电压仍去磁效应一致，电压仍相等。相等。相等。相等。第9页，共40页，编辑于2022年，星期五此时并车要求：此时并车要求：15 相相差差太太大大，两两机机间间产产生生冲冲击击电电流流（180最最大大，0最最小小）和和冲冲击击力力矩矩，不不能能牵牵入入同同步步，且且产产生生振振荡荡（转转子子相相对对摆摆动动），导导致致逆逆功功率率跳闸，甚至损坏绕组。跳闸，甚至损坏绕组。第10页，共40页

8、，编辑于2022年，星期五电压和相位相同电压和相位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频率不相同频率不相同合合合合闸闸闸闸瞬瞬瞬瞬间间间间两两两两台台台台发发发发电电电电机机机机电电电电压压压压和和和和相相相相位位位位相相相相同同同同，只只只只是是是是频频频频率率率率不同，如果不同，如果不同，如果不同，如果f f2 2ff1 1，则将超前，则将超前，则将超前，则将超前 角。角。角。角。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，但频率不相同第11页，共40页，编辑于2022年，星期五若在若在若在若在t=0t=0时合闸，将不会产生时合闸，将不会产生时合闸，将不会

9、产生时合闸，将不会产生环流；在环流；在环流；在环流；在t0t0时合闸，将出时合闸，将出时合闸，将出时合闸，将出现相位差，产生环流，若现相位差，产生环流，若现相位差，产生环流，若现相位差，产生环流，若频差不大，最终通过自整频差不大，最终通过自整频差不大，最终通过自整频差不大，最终通过自整步力矩拉入同步。若频差步力矩拉入同步。若频差步力矩拉入同步。若频差步力矩拉入同步。若频差较大，难以拉入同步，且较大，难以拉入同步，且较大，难以拉入同步，且较大，难以拉入同步，且随着相位差的变化，产生随着相位差的变化，产生随着相位差的变化，产生随着相位差的变化，产生较大环流和较大的冲击力较大环流和较大的冲击力较大环

10、流和较大的冲击力较大环流和较大的冲击力矩，对发电机和船舶电力矩，对发电机和船舶电力矩，对发电机和船舶电力矩，对发电机和船舶电力系统均不利。系统均不利。系统均不利。系统均不利。第12页，共40页，编辑于2022年，星期五要求：要求：控制两台发电机的频差ff 0.5Hz0.5Hz（T=1/fT=1/f）。频差小（不是越。频差小（不是越小越好、难调）则自整步作用使两机小越好、难调）则自整步作用使两机牵入同步；频差大则无法牵入同步。牵入同步；频差大则无法牵入同步。通常以通常以0.25Hz0.25Hz最好。最好。第13页，共40页，编辑于2022年，星期五补充说明：补充说明：相相序序不不一一致致会会引引

11、起起很很大大的的环环流流烧烧坏坏发发电电机机，该该条条件件一一般般(除除检检修修）可可满满足足，航航行行并并车车不不必必检测。检测。合合闸闸：最最理理想想合合闸闸时时机机是是待待并并发发电电机机的的电电流流为为零零时时。并并车车时时任任何何一一个个条条件件不不满满足足都都会会产产生生冲冲击击电电流流，相相位位和和频频率率条条件件不不满满足足还还会会产产生生冲击转矩。冲击转矩。第14页，共40页，编辑于2022年，星期五并车时检查和调整待并发电机的电压、频率、初相并车时检查和调整待并发电机的电压、频率、初相位，在满足并车的条件时合闸，这种方法称为位，在满足并车的条件时合闸，这种方法称为准同准同步

12、并车步并车。手动准同步并车操作；手动准同步并车操作；自动并车操作。自动并车操作。12.2 12.2 同步发电机的手动并车同步发电机的手动并车 检测这两个并车条件（频率和相位）的方法有检测这两个并车条件（频率和相位）的方法有同步指同步指同步指同步指示灯法和整步表法。示灯法和整步表法。示灯法和整步表法。示灯法和整步表法。调压器可保证电压条件，并车时只要调整待并机的调压器可保证电压条件，并车时只要调整待并机的频率和相位。但是，不应在电网负载波动较大时进行频率和相位。但是，不应在电网负载波动较大时进行并车。并车。第15页，共40页，编辑于2022年，星期五同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法同步指示

13、灯的连接方法分为明暗法和旋转法 手动准同步并车通常采用灯光法和整步表法来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。检测并车条件。一、同步指示灯法一、同步指示灯法 12.2 12.2 同步发电机的手动并车同步发电机的手动并车 第16页，共40页，编辑于2022年，星期五1)1)灯光旋转法灯光旋转法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第17页，共40页，编辑于2022年，星期五

14、第18页，共40页，编辑于2022年，星期五结论：结论：频差大于，灯光顺时针旋转；频差大于，灯光顺时针旋转；频差小于，灯光逆时针旋转；频差小于，灯光逆时针旋转；灯光明暗旋转快说明频差大、慢说明灯光明暗旋转快说明频差大、慢说明频差小；频差小；L1灯光明暗度说明相位差的大小。灯光明暗度说明相位差的大小。L1L2L3uL1uL2uL3uL第19页，共40页，编辑于2022年，星期五2)2)2)2)灯光明暗法灯光明暗法灯光明暗法灯光明暗法(灯光熄灭法灯光熄灭法灯光熄灭法灯光熄灭法 )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,指示灯明暗一次所需的时指示灯明暗一次所需的时间间T TS

15、S1/1/f f称为频差周期。称为频差周期。第20页，共40页，编辑于2022年，星期五性能：性能：A灯灯光光很很亮亮说说明明待待并并机机与与电电网网相相位位差差很很大大、熄熄灭灭说说明明相相位差很小或为零，灯光明暗度说明相位差的大小；位差很小或为零，灯光明暗度说明相位差的大小；B灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。合合闸闸：调调待待并并机机的的调调速速开开关关（即即调调油油门门），使使灯灯光光明明暗暗变变化化慢慢（周周期期为为35秒秒），灯灯光光熄熄灭灭后后（接接近近灯灯暗暗区区中中心心）（U为为30%Ue灯灭，从熄灭到亮为暗区），合闸并车。灯灭，

16、从熄灭到亮为暗区），合闸并车。缺点缺点：灯光明暗不能说明灯光明暗不能说明f2是快还是慢。是快还是慢。2)2)2)2)灯光明暗法灯光明暗法灯光明暗法灯光明暗法(灯光熄灭法灯光熄灭法灯光熄灭法灯光熄灭法 )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,约在接近灯暗区间的中心时。约在接近灯暗区间的中心时。第21页，共40页，编辑于2022年，星期五同步表是一种用来检同步表是一种用来检测待并发电机与电网测待并发电机与电网（汇流排）电压的频（汇流排）电压的频率和相位差大小及其率和相位差大小及其方向的仪表，又称整方向的仪表，又称整步表。步表。13.2.2 13.2.2 同步表法同步

17、表法 指针旋转一圈所需要的时间为指针旋转一圈所需要的时间为T TS S1/1/f f。第22页，共40页，编辑于2022年，星期五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15min，间隔时间为，间隔时间为30min，所以，并车操作过程不宜太长，所以，并车操作过程不宜太长，并车成功后应及时切除。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，在秒旋转一周，在指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。第23页，共40页，编辑于2022年，星期五图13-7 船

18、舶电站3台发电机同步表接线图第24页，共40页，编辑于2022年，星期五电抗器粗同步并车原理电流通常被限制在额定电流的1.21.4倍。并车的条件为：电压差U10Un,频差f（11.5）Hz,相位差0),),到达最大值时间较到达最大值时间较 提前，而待并机频率低于电网频率提前，而待并机频率低于电网频率(即即 f0),),到达最大值时间较到达最大值时间较 提前提前,利用利用两个鉴幅器即可检测出频差方向。两个鉴幅器即可检测出频差方向。&鉴幅器&鉴幅器加速减速频率高频率低第34页，共40页，编辑于2022年，星期五(3)合闸控制电路合闸控制电路 合闸控制电路把电压差允许鉴别的条件，频差合闸控制电路把电

19、压差允许鉴别的条件，频差允许鉴别条件与恒定提前时间允许鉴别条件与恒定提前时间(主开关合闸时主开关合闸时间间)捕获脉冲通过一个合闸与门捕获脉冲通过一个合闸与门,送出合闸控送出合闸控制信号，使主开关合闸操作。制信号，使主开关合闸操作。第35页，共40页，编辑于2022年，星期五采用模块式的船舶电站自动整步器的实例 13.3.2 船舶电站自动整步器船舶电站自动整步器 第36页，共40页，编辑于2022年，星期五船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组。船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组。钢质海船建造及入级规范钢质海船建造及入级规范规定：规定：客船及客船及10001000总吨以上的货船在

20、一般情况下均应设有应急电源。总吨以上的货船在一般情况下均应设有应急电源。(1)(1)应急电源应急电源船舶应急发电机组船舶应急发电机组小应急电源小应急电源(蓄电池）的容量应能保证连续供电蓄电池）的容量应能保证连续供电3030分钟。分钟。第37页，共40页，编辑于2022年，星期五一一般般位位于于防防撞撞舱舱壁壁以以后后、舱舱壁壁甲甲板板以以上上和和机机舱舱以以外外的的艇艇甲甲板板上上。要求带动应急发电机的原动机应具有较好的独立性和机动性。要求带动应急发电机的原动机应具有较好的独立性和机动性。(2)(2)应急发电机组应急发电机组第38页，共40页，编辑于2022年，星期五 应应急急发发电电机机必必

21、须须设设有有自自动动起起动动装装置置，以以保保证证在在主主电电源源不不能能供供电电的的情情况况下下能能自自动动起起动动，并并自自动动合合闸闸向向应应急急电电网网供供电电，而而一一旦旦主主电电网网恢恢复复供供电电，则则应应急急发发电电机机立立即即自自动动停停止止工工作作。应应急急柴柴油油发发电电机机组组的的起起动动方方式式一一般般采采用用起起动动电电动动机机带带动动，起起动动电电动动机机的的电电源源由由应应急急蓄蓄电电池组提供。池组提供。(3)(3)应急发电机的自动起动控制装置应急发电机的自动起动控制装置第39页，共40页，编辑于2022年，星期五按按时时间间原原则则和和速速度度原原则则进进行行程程序序控控制制的。的。当船舶主电网因故失电时，该自动控制装置经当船舶主电网因故失电时，该自动控制装置经0 06060秒（时间可调）延时后自动投入工作，对应秒（时间可调）延时后自动投入工作，对应急柴油发电机组实现自动起动。急柴油发电机组实现自动起动。ZK-135ZK-135控制装置的功能控制装置的功能第40页，共40页，编辑于2022年，星期五