船舶发电机并车的条件步骤及注意事项
第13章 船舶同步发电机的并联运行
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2020/4/4
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同步指示灯法
灯光明暗法 灯光旋转法
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
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1) 灯光旋转法
2020/4/4
f2＞f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L2L3 L1
f2＜f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L3L2 L1
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船舶电气设备及系统
2020/4/4
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1) 频差脉动电压与相位检测原理
船舶电气设备及系统
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滤波后为正选脉动电压：
US
TS1
TS 2
TS 3
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频差大
频差小
频差更小
US
2U m
sin
S
0
2
S 2 Vft
TS
1 Vf
波形反映出：频差大小，相位关系，电压为零的点即为同相点
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船舶电气设备及系统
2020/4/4
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(3) 合闸控制电路
合闸控制电路把电压差允许鉴别的条件， 频差允许鉴别条件与恒定提前时间(主开关 合闸时间)捕获脉冲通过一个合闸与门,送 出合闸控制信号，使主开关合闸操作。
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船舶电气设备及系统
2020/4/4
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30min，所以，并车操作过程不宜 太长，并车成功后应及时切除。
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第2章 船舶同步发电机并联运行
2019/7/24
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⑶进行频率预调
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。
⑷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， 使同步表指针旋转一周所需时间在3 s~ 5 s左右。
⑸合闸操作
待指针向“快”的方向转到接近红色“同相点” （相 当于手表“11点”与“12点”之间的位置）时，果断 按下合闸按钮。
轮机工程学院船电系
船舶电站及其自动化系统
2019/7/24
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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 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 内的要求。
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。
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船舶电站及其自动化系统
2019/7/24
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合闸的时刻: 同步表向“快”的方向3～5秒旋转一周， 在指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。
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30min，所以，并车操作过程不宜 太长，并车成功后应及时切除。
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第二章 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 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。
规范亦要求至少设置两台船舶主发电机。
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船舶电站及其自动化系统
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两台或两台以上的发电机通过公用母线向 全船负荷供电，这就是通常所说的船舶发 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。
船舶发电机并车的条件步骤及注意事项资料
船舶发电机并车的条件、手动并车的程序、并车操作注意事项一．待并发电机的电压U2与运行发电机（或电网）的电压U1之间需满足以下条件：1.△U=|U1－U2|≤10%U2.△f=|f1-f2|≤±0.5Hz或△T=1/△f≥2s3.δ=|δ1－δ2|≤±15°即电压的有效值偏差在±10%以内；频率偏差在±1%以内（或频差周期大于2秒）；相位差在±15°电角度以内。
二．手动并车程序：1．启动待并发电机组先检查启动条件：冷却水、滑油、燃油、启动气源或电源，然后启动待并机的原动机，使其加速到接近额定转速。
２.启动后检查发电机的三相电压用电压表测待并发电机和电网的电压，观察待并机的电压，看是否建立起额定电压（一般可不必进行调整，因有自动调压器的作用），是否缺相。
３.进行频率预调、精调接通同步表，检测电网和待并发电机的差频大小和方向，通过调速开关调整待并机组转速，使待并机与电网的频率接近。
再将同步表选择开关转向待并机，先调整频差，精确调节待并机的原动机转速，使待并发电机的频率比电网频率稍高（约0.3Hz），此时可看到同步表的指针沿顺时针“快”方向缓慢转根据同步表检测相位差，在将要达到“相位一致”时将主开关合闸，合闸指令应有提前量，提前时间为主开关的固有动作时间。
当同步表指针转到上方11点位置时，立即按下待并机的合闸按钮，此时自动空气断路动，约３ｓ转动一圈。
４.捕捉同相点、进行合闸操作器立即自动合闸，待并发电机投入电网就运行。
５.转移负责此时待并机虽已并入电网，但从主配电板上的功率表可以看出，它尚未带负载，为此，还要同时向相反方向调整两机组的调速开关，使刚并入的发电机加速，原运行的发电机减速，在保持电网频率为额定值的条件下，使两台机组均衡负荷。
６.切除同步表最后断开同步表，并车完毕。
三．并车操作注意事项１.频差不能偏大也不可太小频差偏大，比如调节频差周期为2s，虽然是允许频差，但是由于整步表指针旋转比较快，不易捕捉“同相点”，易造成较大冲击而使并车失败。
第十三章 船舶同步发电机的并联运行
机械功率，可使该发电机输出的有功功率增加；与此同时，将引起另
一台并联机组输出的有功功率自动减少。此外，由于输入的机械功率
的增加使转速升高，而另一台机组因输出的有功功率的减少也使转速
上升，结果将使电网的频率有所升高。如果单独减少一台机组输入的
机械功率，则变化与上述相反。只有同时向相反方向调节两并联机组
图13-7是船舶电站3台发电机同步表接线图。
第十三页，共22页
二、同步表法 同步表是一种用来检测待并 发电机与电网（汇流排）电 压的频率和相位差大小及其 方向的仪表，又称整步表。
指针旋转一圈所需要的时间为
TS＝1/f。
第十四页，共22页
合闸的时刻: 同步表向“快”的方向3～5秒旋转一周，在指 针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。 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30min，所以，并车操作过程不宜太 长，并车成功后应及时切除。
励磁电流，则其变化与上述相反。只有同时反方向调节两发电机的励 磁电流，才能保持电网的电压不变。
第四页，共22页
第三节船舶同步发电机的并联运行条件分析
准确同步并车方式是目前船舶上普遍采用的一种并车方法 。为了使并联运行的交流同步发电机保持稳定地工作，每台 并联运行的发电机必须满足如下4个条件：
（1）待并机组的相序与运行机组（或电网）的相序一致；
第十三章 船舶同步发电机的并联运 行
第一页，共22页
第一节 概述
现代船舶大多采用交流电站，随着船舶吨位、电气化、自 动化程度的提高，电站容量也日益增加。为了满足船舶供 电的可靠性和经济性，一般的船舶电站均配置了两台以上 的同步发电机组做为主电源，并且这两台以上的发电机可 以通过公用母线向全船负荷供电，这就是通常所说的发电
发电柴油机并电操作规程
发电柴油机并电操作规程一、并车条件船用同步发电机并车时，必须满足下列条件：1 电压条件待并发电机的电压与运行发电机的电压大小相等。
2 频率条件待并发电机的频率与运行发电机的频率数值相等。
3 相位条件待并发电机的电压相位与运行发电机的电压相位一致。
并车操作就是要检测和调整待并发电机的电压、频率和相位，使之在满足上述三个条件的瞬间合上主开关（简称合闸），使待并发电机投入运行。
二、发电机的并电操作方式（一）基本手动功能（手动）1、选择基本手动功能时，将功能选择开关置于手动功能位置。
2 、首台发电机的投入选择工作发电机组后，在机旁或集控实启动柴油机，待电压建立起来以后，电压表指示电压正确，频率表指示频率正确，“主开关分闸指示”灯亮。
按下岸电分闸按钮，使岸电停止向汇流排供电，再按下主发电机主开关合闸按钮，主发电机投入供电，“主开关合闸指示”灯亮，正常供电。
提示：当岸电向汇流排供电时，按下主发电机合闸按钮会使岸电自动分离。
3、第二和第三台发电机的投入当汇流排由主发电机供电时，投入其余主发电机时，需经过整步操作才能将其余机组并网发电。
启动待并发电机组，待电压建立起来以后，电压表指示电压正确，频率表指示正确，“主开关分闸指示”灯亮。
在第4屏上，通过并车选择开关，正确选择待并机组。
此时整步表电源指示灯亮，红色指示灯旋转，指示频率和相位偏差。
旋转速度越快，频率相差越多。
白色并车指示灯明暗闪烁，闪烁频率越快，频率相差越多。
手动调节待并车柴油机转速，待整步表上绿色同步指示灯亮（白色并车同步监测指示灯完全熄灭），按下待并发电机合闸按钮，并车操作完成。
并车成功后，增加新并入发电机组柴油机油门，减少原运行发电机组柴油机油门，进行负载转移，通过观察功率表，平均分配各发电机负载。
第三台投入并车的操作与第二台并车的方法一样。
注意：当整步表上绿色同步指示灯不亮时，按下待并发电机合闸按钮，主开关不合闸。
当整步成功后，应及时将并车选择开关至于0位，整步表不能长期工作。
船舶发电机并车的条件步骤及注意事项
船舶发电机并车的条件、手动并车的程序、并车操作注意事项一．待并发电机的电压U2与运行发电机（或电网）的电压U1之间需满足以下条件：△U=|U1－U2|≤10%U△f=|f1-f2|≤±0.5Hz或△T=1/△f≥2sδ=|δ1－δ2|≤±15°即电压的有效值偏差在±10%以内；频率偏差在±1%以内（或频差周期大于2秒）；相位差在±15°电角度以内。
二．手动并车程序：1．启动待并发电机组先检查启动条件：冷却水、滑油、燃油、启动气源或电源，然后启动待并机的原动机，使其加速到接近额定转速。
２.启动后检查发电机的三相电压用电压表测待并发电机和电网的电压，观察待并机的电压，看是否建立起额定电压（一般可不必进行调整，因有自动调压器的作用），是否缺相。
３.进行频率预调、精调接通同步表，检测电网和待并发电机的差频大小和方向，通过调速开关调整待并机组转速，使待并机与电网的频率接近。
再将同步表选择开关转向待并机，先调整频差，精确调节待并机的原动机转速，使待并发电机的频率比电网频率稍高（约0.3Hz），此时可看到同步表的指针沿顺时针“快”方向缓慢转根据同步表检测相位差，在将要达到“相位一致”时将主开关合闸，合闸指令应有提前量，提前时间为主开关的固有动作时间。
当同步表指针转到上方11点位置时，立即按下待并机的合闸按钮，此时自动空气断路动，约３ｓ转动一圈。
４.捕捉同相点、进行合闸操作器立即自动合闸，待并发电机投入电网就运行。
５.转移负责此时待并机虽已并入电网，但从主配电板上的功率表可以看出，它尚未带负载，为此，还要同时向相反方向调整两机组的调速开关，使刚并入的发电机加速，原运行的发电机减速，在保持电网频率为额定值的条件下，使两台机组均衡负荷。
６.切除同步表最后断开同步表，并车完毕。
三．并车操作注意事项１.频差不能偏大也不可太小频差偏大，比如调节频差周期为2s，虽然是允许频差，但是由于整步表指针旋转比较快，不易捕捉“同相点”，易造成较大冲击而使并车失败。
船舶发电机并车的条件步骤及注意事项
船舶发电机并车的条件步骤及注意事项条件：1.发电机组的额定容量相同或相近，不能有明显的容量差异。
2.发电机组的发电电压和频率应相同，方便并联运行。
3.发电机组的相序应一致，避免相序错误造成损坏。
4.各发电机组的励磁系统应保持稳定，以确保输出电压稳定。
5.发电机组的负荷特性应一致，防止出现负载分配不均衡的情况。
步骤：1.检查各发电机组的机油、燃油、电池电量等工作状态，确保正常运行。
2.依次启动各个发电机组，并观察其运行状态，保持稳定。
3.检查各发电机组的输出电压和频率是否一致，必要时进行调整。
4.检查各发电机组的相序是否一致，避免相序错误造成相互损坏。
5.检查各发电机组的负载特性是否一致，避免出现负载分配不均衡的情况。
6.通过并联开关将各发电机组连接在一起，注意保持相序一致。
7.检查并校对发电机组的频率和电压输出，确保稳定和一致。
8.协调发电机组的负载分配，使各发电机组的负荷相对均衡。
注意事项：1.在并车过程中，应严格按照船舶的操作规程进行操作，确保安全可靠。
2.并车前应检查各发电机组的运行状态和工作参数，确保正常运行。
3.在并车过程中，应观察各发电机组的运行情况，及时发现和处理异常情况。
4.并车后应注意监测发电机组的运行状态，确保负载分配均衡，防止过载或欠载。
5.并车后应定期进行维护保养，对发电机组进行检查和维修，保持其良好的工作状态。
6.在并车过程中，应根据需要调整发电机组的励磁参数，确保输出电压稳定。
7.如有需要，可以使用自动并车控制系统来实现并车操作，提高操作效率和可靠性。
并车操作是船舶发电系统重要的一环，正确的并车操作可以确保船舶电力系统的稳定工作。
以上是并车的条件、步骤和注意事项，希望能对您有所帮助。
第02章-船舶同步发电机的并联运行
它是脉动电压的数学表达式。脉动电压的瞬时值波 形为实线部分，虚线表示脉动电压振幅变化的曲 线。
在自动并车装置中，最有实际意义的是 脉动电压振幅变化的规律。
通过对Us整流（取正半波）、滤波（滤掉(w1+w2) 的谐波部分）后，由1、2两端获得的电压波形就 是脉动电压振幅变化曲线的正半波部分。其数学 表达式为 Us＝2Um sin(w1-w2)t/2=2Um sinwst/2=2Um sin/2
当灯光亮、暗变化较慢，并且灯泡完全熄灭时， 恰好是相位完全一致的时候，也就是并车操作中 需要捕捉的合闸时刻。
2）灯光旋转法：
将指示灯按图(b)接线。 当待并发电机的频率f1高于电网频率fw时，它们之间相对 运动的角速度为2（f1一fw ）。如图(c)所示，若令电网电 压矢量静止，则待并发电机电压矢量以频差角速度 ws＝ 2（f1一fw ）。反时针方向旋转。
3） 同步表进行准同步并车：
同步指示灯只是做为一种辅助并车指示，实船上主 要采用整步表来指示待并机与电网的电压相位差、 频率差及其方向。
粗同步并车法：
采用电抗器限制冲击电流，保证拉入同步的一种并 车法。（条件放宽） 并车电抗器：功能：限流，按 =180时并车，将IPH 限制在Ie(1.2----1.8Ie) （因为粗同步电抗器也是按短时工作制设计的，所 以并车完成后，一定要切除，否则电抗器就可能被 烧毁。）
（3）捕捉合闸时刻，要考虑主开关固有动作 时间，相应地提前发指令。
组成：见框图
二 脉动电压及其与自动并车
条件的关系
1 脉动电压的形成
所谓脉动电压指待并发电机电压频率与电网电压频 率不一致但相差不大，并发电机电压与电网电压幅 值相等，这样的两个交流电压之差。
船舶同步发电机的并联运行
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
自动准同步并车原理 频率预调
自动并车装置需要有一个频差符号自动检 测和调速控制电路来取代上述手动操作， 称为频率预调
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
自动准同步并车原理
自动并车 装置分为
✓ 频率预调 ✓ 合闸控制
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
自动准同步并车原理
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
自动准同步并车原理 频差脉动电压与相位检测原理
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
U = U2 – U1
并车的条件及分析 Conditions and analysis of parallel operation
两台发电机并联运行
频率和初相位相同，电压有效值不相同
• 环流IPH滞后U2对G2去磁效应 • 环流IPH超前U1对G1增磁效应
两机并联运行于同一电压
并车的条件及分析 Conditions and analysis of parallel operation
自动准同步并车原理 频率预调
检测频差方向 移相法
当待并机频率低于电网频率（即f <0）
U S 到达最大值时间较 U S 提前
利用两个鉴幅器即可检测出频差方向
U S UW U S
UW
Uf
频率高
UW U S
UW US
频率低
同步发电机自动并车装置的基本原理 Basic principles
第5讲船舶同步发电机并联运行.
电抗器粗同步并车原理
电抗器粗同步并车原理图 当待并发电机启动后，大致调节一下频率，观 察一下电压差别不大，至于相位甚至可以不考虑， 只要相位差不是180度就可以接通接触器，使发电 机通过粗同步电抗器DK与电网并联。
这时尽管电压差、频率差和相位差比起准同步的 三个条件要相差较多，但因为DK阻抗很大，它限制了 并车时由于三个条件不满足所产生的冲击电流，使冲 击电流数值不会超过发电机额定电流的1.2-1.8倍， 发电机不会进行保护动作。当发电机通过电抗器DK与 电网并联后，由于机组间的自整步作用，很快就会被 拉入同步。观察同步表，当指针固定在“同步”标记 位置时，就可以合上主开关，将电抗器短路，使发电 机不再通过电抗器，而是直接与电网并联运行。
目前实船上常用的检测频差、相位差 获得同步合闸时刻的方法一般采用同步表 法和同步指示灯法。
1、同步表法
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、频率差及频差方向 。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。
指针式同步表
指针式同步表又叫电磁式同步表，是通过指 针的转动情况，检测待并机与电网间的相位差和 频率差。
1) 灯光旋转法
f2＞f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L2L3 L1 f2＜f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L3L2 L1 合闸时刻: 使灯光向“快”（顺时针）的方向旋转， 当调节到3～5秒旋转一周后，当指示灯L1最暗而L2、 L3同样亮时。
U 2Usin
2
A2 A10
U1 2U sin 2
第5讲 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， 一般的船舶电站均装设有两台以上的同步 发电机组作为主电源。两台以上的发电机 同时向电网供电，叫做发电机组的并联运 行，把发电机行？
船舶同步发电机并联运行
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3
实时监测与调整
对各发电机的负载情况进行实时监测，根据监测 结果及时调整负载分配，确保系统高效运行。
减小并联运行对船舶电网的影响
抑制谐波
采用滤波器、有源滤波器等设备抑制谐波，减小并联运行对船舶 电网的干扰和影响。
优化无功补偿
采用无功补偿装置对系统进行无功补偿，减小无功损耗和电压波动， 提高电网的供电质量和稳定性。
当转子在原动机的驱动下旋转时，磁 场和电场相互作用，产生三相交流电。
并联运行的电气原理
并联运行的电气连接
船舶同步发电机通过断路器和并联开关连接在一起，形成一个并联 运行的电网。
并联运行的电气特性
并联运行的电气特性包括电压、频率和相位角的一致性，这些特性 对并联运行的稳定性至关重要。
并联运行的自动控制
为了实现自动并联运行，需要采用自动准同期装置，该装置能够自动 调节发电机的电压、频率和相位角，使其与电网保持一致。
并联运行的稳定性分析
01
02
03
稳定性概念
稳定性是指在受到扰动后， 系统能够恢复到原来的运 行状态的能力。
稳定性判据
对于船舶同步发电机并联 运行系统，稳定性可以通 过分析系统的动态特性和 静态特性来判别。
02
船舶同步发电机并联运行原理
同步发电机的工作原理
同步发电机的基本结构
同步发电机由转子、定子和励磁系统 组成，通过磁场和电场的相互作用产 生电能。
同步发电机的发电原理
同步发电机的运行特性
同步发电机的运行特性包括电压、频 率、功率因数等，这些特性可以通过 调节励磁电流和原动机的输入功率进 行控制。
案例三：某船的并联运行效果评估
船电设备——第十三章同步发电机的并列运行
并列运行条件： 各机组间相序、电压、频率、初相位相同
船舶发电机并列运行特点： 通常为同型号同容量机组并联，故要求各 机组间负荷均匀分配
2
返回
13.1 船舶同步发电机的（投入）并联运行条件分析
当待并机组G1与电网运行机组G2之间同步条件： （1）相序一致
（2）电压幅值相等（U1=U2） （3）电压的初相位相同（δ1= δ2） （4）电压的频率大小相等（f1=f2）
一般调整到同步表指针向快的方向旋转且转一圈的时间为46s即可准备合闸4当同步表指针到达11点位置时果断合闸11点并车法5并车完毕后应关闭同步表开关以免烧坏6并车成功后应立即进入负载分配与频率调整的操作步序19第五节模拟式船舶同步发电机自动并车装置的基本原理返回自动并车装置自动完成手动并车操作的全过程它由频率预调并车条件监视和提前时间或提前相角捕获电路等组成图138是其原理框图
准同步并车条件
（1）电压幅值差：U1－U2=ΔU< 10% UN （2）电压的初相位差：δ10 － δ20= δ < 15° （3）电压的频率差：f1－ f2 =Δf< 0.5Hz
3
实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，其 结果将使待并发电机与电网（运行机）之间形成电压差，从而 会在合闸瞬间产生冲击环流IPH
7
对待并机G1： IPH 中与U1同相位的有功分量IPHp→有功输出↑→G1转速↓
对待并机G2： IPH 中与U2反方向的有功分量－IPHp→有功输出↓→G2转速↑ 结论： 当Δf＝0、ΔU＝0，Δδ>0时，并车合闸瞬间所产生的环流 具有整步作用。最终使得并联运行的两台发电机达到相位一 致而进入同步运行。
U1 U2 \ f1 f 2 \ 10 20
第五节船舶同步发电机并联运行分解
返回
二、船舶同步发电机手动并车和解列
准同步并车法：观察和调整发电机的电压、频 率和初相位，使之完全满足并车条件后并车。 手动准同步并车法：依靠操作人员观察、 判断进行并车操作； 自动准同步并车：依靠自动装置完成并车。 注意：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。方法是通过主配电 板的控制屏上“调速开关”调节原动机的转 速使待并机的频率接近运行机的频率（ Δf＜ ±0.5Hz ） 粗同步法：频率条件相同，相位条件较宽。
②相位不等：会引起有功环流，此环流可使相位相 等。频率和相位不等都会造成有功环流（通过转矩 调节相等）
• 1．自整步作用 • 2．要求：δ＜ ± 15° • 相差太大（180°最大），两机间产生冲击电流和冲 击力矩，不能牵入同步，且产生振荡（转子相对摆动）， 导致逆功率跳闸，甚至损坏绕组。
频率不等：会引起有功环流，此环流可使频率相等。 但可能引起过载或逆功率。
同步表的指针位置反映相位差，指 针转动快慢和转向反映待并机与电网的 频差大小和方向。
1505、1514、1520～1524、1547～1573
接线与操作：接线 如图，接通同步表，调节 待并机油门，使指针朝 “快”的方向以3～5s转 的速度旋转，在“11点” 处合闸。 注意：同步表是短时工作 制(15分钟),并车后应断 电。
同步表外观
③电抗器粗同步并车原理
粗同步： 并车条件适 当放宽。 原理： 并车时先通 过三相空心电 抗器连接，经 过延时（拉入 同步），然后 再合闸。 注意：电抗器X 是短时制。
• • • • • •
并车失败的原因： 1）电网电压、频率波动太大； 2）网上原有发电机处空载状态； 3）并车操作不当； 4）未能及时转移负载。 1575～1578
第三章船船同步发电机的并联运行
第三章船船同步发电机的并联运行学习目标知识目标1．能正确叙述和理解船舶同步发电机的并联运行条件；2．能正确理解和掌握船舶同步发电机的并联运行方法；3．能简单叙述同步发电机的无功功率的调整的基本原理；4．能正确理解和掌握同步发电机的频率及有功功率的自动调整原理及工作特点。
能力目标1．会进行船舶同步发电机的手动和自动并车；2．会进行船舶同步发电机的同步调整；3．会进行船舶同步发电机的功率、频率调整。
第一节同步发电机并联运行的条件一、概述两台以上的发电机同时工作，通过共同的公共母线供电给全船的电力负荷称为并联运行。
(一)并联运行的优点因为并联运行有如下两个优点，所以船舶电站的发电机都采用并联运行的方式。
1．船舶电力负荷随船舶工况的变动而经常变动，例如航行工况与停泊无装卸工况的负荷差别很大，我们知道，对发电机来说，一般都设计成在接近满负荷使用时具有最高的效率，因此，船舶电站总是设计成两台以上的发电机组成，在小负荷时，适宜于单机运行，而负荷大时，则采用两台或两台以上发电机并联运行，这样能保证在各种不同工况下，运行中的发电机都能在高效率下工作。
2．为了保证供电的可靠性和连续性，船舶电站总设置有备用发电机组，当要检修运行中的发电机组时，先将备用机组起动并与电网并联后，再转移负载，将所检修的运行机组的负载转移在备用机组上后，再从电网解列，这样可以保证不停电的检修运行中的发电机组。
(二)同步发电机并联运行的条件为了使并联运行的交流同步发电机保持稳定地工作，每台并联运行的发电机必须满足如下的电气方面的条件:1．各发电机电压的相序应该一致。
2．各发电机的电压大小(有效值)应该相等。
3．各发电机电压的相位应该一致。
4．各发电机电压的频率应该一致。
由于船舶电站在建造时，三相相序已正确接好，各机组的三相相序已分别通过主开关与电网或汇流排的三相相序分别对应接好，只要不是人为的错误换接，那么船舶发电机并联时要求相序相同的条件，事实上已经得到满足，因此三相发电机的三相电流相序一旦接好后，不得改动。
船舶柴油发电机并机(车)
船舶柴油发电机并车在船上通常有三种情况需要并车操作。
一是需要满足电网负荷的需求，当单机负荷达到80%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；二是当进出港靠离码头或进出狭水道等的机动航行状态时，为了船舶航行的安全，需要两台发电机并联运行；三是当需要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。
准同步并车方式是目前船舶上普遍采用的一种并车方法。
为了使并联运行的交流同步发电机保持稳定地工作，每台并联运行的发电机必须满足如下条件：（1）待并机组的相序与运行机组（或电网）的相序一致；（2）待并机组的电压与运行机组（或电网）的电压大小相等；（3）待并机组电压的初相位与运行机组（或电网）电压的初相位相同；（4）待并机组电压的频率与运行机组（或电网）电压的频率大小相等。
由于在发电机组安装时已经对发电机的相序与电网的相序进行测定，保证相序一致的条件。
因此并车操作就是检测和调整待并发电机组的电压、频率和相位，使之在满足上述三个条件的瞬间通过发电机主开关的合闸投入电网。
这样就可以保证在并车合闸时没有冲击电流，并且并车后能保持稳定的同步运行。
实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，而且必须有一定的频差才能快速投入并联运行。
一、当频率相等、初相位一致、电压不相等时，两台发电机并车瞬间将在两机组间产生一个无功性质的环流、对两台发电机起到均压作用。
由于发电机在并车瞬间呈现很小的等值电抗，因此当电压差较大时，合闸瞬间会产生很大的冲击电流，对两台发电机和电力系统均不利。
巨大的冲击电流产生的冲击电动力，会损伤发电机电枢绕组、主开关触头，使汇流排变形等。
一般并车操作时，电压差△U不得超过额定电压的10%。
二、待并机组与运行机组电压相等、频率相等，但初相位不同，两台发电机并车瞬间在待并机主开关的动、静触头间会有一电压差，在两机组间会出现滞后电压差90°的环流，此时的环流不再是纯无功性质。
08 船舶同步发电机的并车
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同步發電機組的併車方式分為兩類:準同步方式和自 同步方式 1.準同步併車
準同步併車方式是目前船舶上普遍採用的一種併車方式， 要求待併機組和運行機組兩者的電壓、頻率和相位都要 調整到十分接近的時候，才允許和上待併發電機主開關。 採用這一方式進行併車引起的衝擊電流、衝擊轉矩和母 線電壓下降都很小。最嚴重時可與機端三相短路電流相 同，所以併車操作應嚴格而細心，這是準同步併車方式 的缺點。
對發電機G 而言，與其輸出電流 I I H 2 2 同相的 的正方向相同，可分解 為與 U
2
及與U 垂直的無功分量 有功分量I H1 2 。對於發電機G 而言，環流I 的負 I
H2 1 H
才與G 的輸出電流 I 的正方向 值-I H 1 1 相同，如圖3 中虛線所示。 它亦可以 反相的有 分解 為兩個向量，即與U
15
3.假設電壓相等、相位相等，但頻率不相等
如圖 4 所示，當合閘瞬間 t=0 時，兩台發電機的電壓向量是 向量將超前 重合的。但是過△t時間後，因為f1>f2，所以U 2 一個角度 δ ，相位差 δ=2π(f1-f2)△t ，同樣產生一個電壓 U 1 差 U ，其結果與前一情況類似，也會出現環流。如果併車 時兩機組頻率相差不大，但由於自整步的作用，能互相拉 入同步。但如果兩機組間頻率相差太大，則由於自整步的 作用不夠，將造成失步而跳閘，嚴重時可能造成全船斷電。 所以，在併車時希望控制頻差在△f<± 0.5Hz以內，為安全可 靠。
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一.理想的併車條件
理想並車條件是待併機的電壓 u 2U sin(wt ) 與運行機(或 電網)的電壓 u1 2U1 sin(t 1 ) 之間需同時滿足如下列條件: 1)電壓的有效值相等，即U1=U2； 2)頻率相等，即f1=f2； 3)相位或初相角，即δ1=δ2； 4)相序一致。
并车
并车在船上通常有三种情况需要并车操作。
一是需要满足电网负荷的需求，当单机负荷达到80%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；二是当进出港靠离码头或进出狭水道等的机动航行状态时，为了船舶航行的安全，需要两台发电机并联运行；三是当需要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。
准同步并车方式是目前船舶上普遍采用的一种并车方法。
为了使并联运行的交流同步发电机保持稳定地工作，每台并联运行的发电机必须满足如下条件：（1）待并机组的相序与运行机组（或电网）的相序一致；（2）待并机组的电压与运行机组（或电网）的电压大小相等；（3）待并机组电压的初相位与运行机组（或电网）电压的初相位相同；（4）待并机组电压的频率与运行机组（或电网）电压的频率大小相等。
由于在发电机组安装时已经对发电机的相序与电网的相序进行测定，保证相序一致的条件。
因此并车操作就是检测和调整待并发电机组的电压、频率和相位，使之在满足上述三个条件的瞬间通过发电机主开关的合闸投入电网。
这样就可以保证在并车合闸时没有冲击电流，并且并车后能保持稳定的同步运行。
实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，而且必须有一定的频差才能快速投入并联运行。
一，当频率相等、初相位一致、电压不相等时，两台发电机并车瞬间将在两机组间产生一个无功性质的环流、对两台发电机起到均压作用。
由于发电机在并车瞬间呈现很小的等值电抗，因此当电压差较大时，合闸瞬间会产生很大的冲击电流，对两台发电机和电力系统均不利。
巨大的冲击电流产生的冲击电动力，会损伤发电机电枢绕组、主开关触头，使汇流排变形等。
一般并车操作时，电压差△U不得超过额定电压的10%。
二，待并机组与运行机组电压相等、频率相等，但初相位不同，两台发电机并车瞬间在待并机主开关的动、静触头间会有一电压差，在两机组间会出现滞后电压差90°的环流，此时的环流不再是纯无功性质。
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船舶发电机并车的条件、手动并车的程序、并车操作注意事项一．待并发电机的电压U2与运行发电机（或电网）的电压U1之间需满足以下条件：
1.△U=|U1－U2|≤10%U
2.△f=|f1-f2|≤±0.5Hz或△T=1/△f≥2s
3.δ=|δ1－δ2|≤±15°
即电压的有效值偏差在±10%以内；频率偏差在±1%以内（或频差周期大于2秒）；相位差在±15°电角度以内。
二．手动并车程序：
1．启动待并发电机组
先检查启动条件：冷却水、滑油、燃油、启动气源或电源，然后启动待并机的原动机，使其加速到接近额定转速。
２.启动后检查发电机的三相电压
用电压表测待并发电机和电网的电压，观察待并机的电压，看是否建立起额定电压（一般可不必进行调整，因有自动调压器的作用），是否缺相。
３.进行频率预调、精调
接通同步表，检测电网和待并发电机的差频大小和方向，通过调速开关调整待并机组转速，使待并机与电网的频率接近。
再将同步表选择开关转向待并机，先调整频差，精确调节待并机的原动机转速，使待并发电机的频率比电网频率稍高（约0.3Hz），此时可看到同步表的指针沿顺时针“快”方向缓慢转
根据同步表检测相位差，在将要达到“相位一致”时将主开关合闸，合闸指令应有提前量，提前时间为主开关的固有动作时间。
当同步表指针转到上方11点位置时，立即按下待并机的合闸按钮，此时自动空气断路动，约３ｓ转动一圈。
４.捕捉同相点、进行合闸操作器立即自动合闸，待并发电机投入电网就运行。
５.转移负责
此时待并机虽已并入电网，但从主配电板上的功率表可以看出，它尚未带负载，为此，还要同时向相反方向调整两机组的调速开关，使刚并入的发电机加速，原运行的发电机减速，在保持电网频率为额定值的条件下，使两台机组均衡负荷。
６.切除同步表
最后断开同步表，并车完毕。
三．并车操作注意事项
１.频差不能偏大也不可太小
频差偏大，比如调节频差周期为2s，虽然是允许频差，但是由于整步表指针旋转比较快，不易捕捉“同相点”，易造成较大冲击而使并车失败。
如果频差太小，指针转一周时间较长（列如10s），则会拖延并车时间。
所以频差周期调节到３～５s为宜，既迅速又成功。
还要注意：１.当接通整步表时可能会出现表针只在某一位置震动而不旋转的情形，这表明频率差太大，应试调节待并机频率（加速或减速），以使频差减小、指针能够转移；２.如果指针呆滞、缓慢迂回、
没有确定的转向，这说明两频率接近相等，频差几乎为零，此时很难捕捉同相点。
为缩短并车时间，应调节待并机使之加速３～５ｓ转一圈。
２.尽量避免逆功率
虽然不论整步表指针是向“慢”（f2＜f1）或向“快”（f2＞f1）的方向转，只要达到允许频差都可以合闸。
但“慢”的方向易造成逆功率跳闸，所以最好是调节到向“快”（f2＞f1）的方向。
这样，合闸后待并机就能立即分担一点负荷。
３.按合闸按钮应有适当的提前量
并车时应考虑有适当的提前量，以保证主开关触头闭合时恰好是同相位，尽量减小合闸冲击电流。
发电机主开关的固有动作时间：对于电磁铁合闸机构一般可按０.１ｓ计，电动机合闸机构可按０.３ｓ计，再分别加上手按按钮的操作时间，可按０.１ｓ计。
即电磁铁合闸的主开关提前两应为０.２ｓ，电动机合闸的主开关提前量应为０.４ｓ。
对于顺时针旋转为快的同步表，若同步表指针按钟表分针计算，则同步表转一圈为３ｓ时，电磁铁合闸应在56min的时刻，电动机合闸应在52min的时刻。
因此，实际合闸操作时，只要同步表指针转一圈的时间在３～５ｓ间，合闸提前量可掌握在：１.电磁铁合闸操作机构可在57min时刻合闸；２.电动机合闸操作机构可在53.5min时刻合闸。
４.绝对禁止180°反向合闸
不能在指针转到“同相点”反向180°处合闸，这时冲击电流最
大，不仅可能照成合闸失败，而且还会引起供电的机组跳闸，造成全船断电。
５.不能在大于允许频差时合闸
如果频差太大（频率周期小于２s）时并车，合闸后转速快的机组剩余动能很大，两机所产生的整部力矩可能不足于将其拉入同步，结果将由于失步产生很大冲击而导致跳闸断电。
因为在允许频差下合闸，合闸后是靠整步力矩将两机组拉入同步。
对于频率稍快的发电机产生制动性力矩可使其减速，频率稍慢的发电机产生驱动性力矩可使其加速，因此合闸后很快可进入同步运行。
这与单独调节一台并联发电机有功功率的情况类似，当加大一台机的油门时，机组转速瞬时加快，输出电功率增大，电磁反转矩减小（相当于增加了以驱动转矩）而转速加快。
所以整部操作时，频差周期不应小于２ｓ。
６.合闸时应避开突然扰动
在按下合闸按钮前，如果遇到电网电压幅度或频率突然发生波动应暂缓合闸操作，待稳定后再操作，不然可能会使并车失败。
７.并车完毕及时断开同步表
因为同步表是按短时工作制设计的，所以只允许短时（15min）通电使用。
总之，不论是由于操作不当或外部扰动，只要是在较大的频差或相位下合闸都有可能造成并车失败。
船舶发电机并车失败的原因及并车时应注意的问题
1．电网参数波动太大：并车时，若负载剧烈变动(例如多台起货机正在工作)，引起电网功率(电流)，频率、电压大幅度波动，就难以使待并发电机电压、频率、相位与电网的电压、频率、相位一致。
因此，当并车合闸时，会产生巨大的冲击电流而使主开关跳闸。
有时由于负
载变化太大，各台发电机无法及时合理分配负载，而使逆功率继也器动作，造成并车失败。
因此，应当避免在负载剧烈波动时并车，或者并车时断开剧烈波动的负载，待并车完毕后再接通负载。
2．操作不当，未满足并联运行条件：在粗同步并车中，常误以为采用并车电抗器就可以随意并车。
实际上当相位差大于90度合闸时，此时虽有并车电抗器限制电流，但冲击电流仍可使发电机主开关跳闸。
因此，采用粗同步法并车时，应将待并发电机与电网的频差限制在0．5Hz之内、相位差在90度以内。
实际操作时，最好使待并发电机的频率稍高于电网频率，其电压相位超前电网电压相30度之内合闸。
3．空载并车：电网上原有发电机处于空载状态时，若再并上一台发电机，它们难以稳定工作，电网稍有波动，就会形成逆功率运行，引起跳闸。
另外，从经济的观点来看，也应避免两台发电机空载并联运行。
一般来说，电网上运行的发电机应带50％以上额定负载方可并联另一台发电机。
4．并车装置或均压线不正常：有时可能由于并车装置有故障或均压线接错而使并车失败。
对于新建造或经过大修的发电机，要重新检查相序及均压线的极性是否正确，所有接线端钮是否固紧；对于已经工作一段时期的电站，则应检查并车装置，如电抗器、电抗器接触器、均压线接触器、主开关的主副触头的接触是杏良好。
经过检查，确认完全正常后再并车。