同步发电机的并车运行1323

•补充说明： 相序不一致会引起很大的环流烧坏发
电机，该条件一般(除检修）可满足，航行 并车不必检测。
合闸：最理想合闸时机是待并发电机的
电流为零时。并车时任何一个条件不满足 都会产生冲击电流，相位和频率条件不满 足还会产生冲击转矩。
•§12.2 同步发电机的手动并车
• 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 法称为准同步并车。
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•精品课件
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•灯光明暗旋转快说明频差大、慢说
明频差小；
•L1灯光明暗度说明相位差的大小。
•2) 灯光明暗法(灯光熄灭法 )
•灯泡明暗的快慢取决于频差的大小,指示灯明暗一次所 需的时间TS＝1/f称为频差周期。
•2) 灯光明暗法(灯光熄灭法 )
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性能： • A．灯光很亮说明待并机与电网相位差很大、熄灭 说明相位差很小或为零，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。 •合闸： 调待并机的调速开关（即调油门），使灯光明 暗变化慢（周期为3～5秒），灯光熄灭后（接近灯暗区 中心）（ΔU为30%Ue灯灭，从熄灭到亮为暗区），合 闸并车。 •合•缺闸点时刻：：灯当光灯明泡3暗～不5秒能明说暗明一f次2是时快,约还在是接慢近。灯暗区间的中心
• 由波形图可见，当δ0为0时，输出电压为0，但这 种波形的脉动电压存在如下问题：
(1) 电压U1≠U2时，US ≠0时，采用US =0来判断δ0=0 就会出现错误，船舶电网电压波动较大，这是客 观存在现象。
(2) 无法从中获得频差方向，从而无法判断待并机频 率高于还是低于电网频率。
(3) 脉动电压与相位差δ的关系是正弦关系，而不是 线性关系。
•为了克服正弦脉动电压的缺陷，提出采用 三角波频差脉动电压， US 与δ的关系成线性 关系，并且不受电压差和波形失真的影响。
•(2) 频率预调
•手动并车时，人们借助同步灯或同步表旋转 方向来判断待并机的频率是高于或低于电网 频率，从而决定待并机加速或减速、调节频 差满足并车要求并抓取相位差为零的时刻， 而自动并车装置则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ห้องสมุดไป่ตู้率预调。
•电压和相位相同,频率不相同
•若在t=0时合闸，将不会 产生环流；在t>0时合闸， 将出现相位差，产生环流 ，若频差不大，最终通过 自整步力矩拉入同步。若 频差较大，难以拉入同步 ，且随着相位差的变化， 产生较大环流和较大的冲 击力矩，对发电机和船舶 电力系统均不利。
•要求：控制两台发电机的频差Δf≤± 0.5Hz（T=1/Δf）。频差小（不是越 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。 通常以0.25Hz最好。
•检测频差方向通常采用移相法： •取电网电压，其中事先移相成为 •待并机电压 与 和 的脉动 •电压分别 和 。当待并机频率高 于电网频率(即f >0), 到达最大值 时间较 提前，而待并机频率低于电 网频率(即f<0), 到达最大值时间 较 提前,利用两个鉴幅器即可检测
出频差方向。
•频率高
•鉴幅器 •鉴幅器
同步发电机的并车运行 1323
• 本章重点
•同步发电机准同步并车的四大条件： ➢ 相序相同 ➢ 电压相等 ➢ 频率相等 ➢ 相位相同。
•§13.1 并车的条件及分析
•并联运行条件：
✓ 待并发电机的电压与电网(或运行机)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； (U2=U1)
•一、同步指示灯法
•同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法
•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
•uL3 •uL
•uL1
•uL2
•L1
•L3
•L2
•结论：
•频差大于０，灯光顺时针旋转；
•频差小于０，灯光逆时针旋转；
时。
•13.2.2 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。
•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。
•《钢质海船建造及入级规范》规定：
•客船及1000总吨以上的货船在一般情况下均应设有应急电源。 •(1)应急电源 •船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组。 •小应急电源(蓄电池）的容量应能保证连续供电30分钟。
•(2) 应急发电机组
•一般位于防撞舱壁以后、舱壁甲板以上和机舱以外的艇甲 板上。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。
手动准同步并车操作； 自动并车操作。
• 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 进行并车。
•检测这两个并车条件（频率和相位）的方法有同步 指示灯法和整步表法。
•§12.2 同步发电机的手动并车
• 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。
•图13-7 船舶电 站3台发电机同 步表接线图
•电抗器粗同步并车原理
•电流通常被限制在额定电流的1.2～1.4倍。并车的条件为 ：电压差U<10％Un,频差f <（1～1.5）Hz,相位差δ<180 （一般应小于90）时合闸。
•§12.3 同步发电机自动并车装置的基本原理 •13.3.1 自动准同步并车原理
• 2.检测频差、相位差和电压差，当满足允许合闸 条件时，适时地发出合闸指令。
•自动并车装置通常可分为两大部分：一部 分为频率预调，一部分为合闸控制。
•1) 频差脉动电压与相位检测原理
•滤波后为正选脉动电压：
•频差大
•频差小
•频差更小
• 波形反映出：频差大小，相位关系，电压为零的 点即为同相点。
•(3)应急发电机的自动起动控制装置
• 应急发电机必须设有自动起动装置，以 保证在主电源不能供电的情况下能自动起 动，并自动合闸向应急电网供电，而一旦 主电网恢复供电，则应急发电机立即自动 停止工作。应急柴油发电机组的起动方式 一般采用起动电动机带动，起动电动机的 电源由应急蓄电池组提供。
•精品课件
•大部分船舶电站都装有PMS船舶电站功率管理系统 （PMS）（Power Management System）
•自动并车不作为一个独立装置，而是PMS的一个 单元或一部分。
•自动并车装置应具有以下功能：
• 1.检测待并发电机电压与电网电压之间的频差和 频差符号，并根据频差的大小和符号，向待并发 电机发出相应的自动整步的加速或减速信号；
•加速 •&
•&
•减速
•频率低
•(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。
•13.3.2 船舶电站自动整步器
•采用模块式的船舶电站自动整步器的实例
• 船舶应急发电机组
• 自整步力矩拉入同步 。
• 去磁效应一致，电压
•
此时并车要求：Δ δ ≤ ± 15° • 相差太大，两机间产生冲击电流（ 180°最大， 0°最小）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 。
•3) 并车时电压和相位相同，但频率不相同
•合闸瞬间两台发电机电压和相位相同，只是频 率不同，如果f2>f1，则将超前δ角。
• 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％。
•2) 频率和电压相同，相位不相同
• 假设待并发电 机电压U1的相位超 前于电网电压U2的 角度为δ。两发电 机间仍存在电压差 U。合闸后在两机 组之间产生环流。
• １号机，输出有功功 率，对原动机为阻力 矩，发电机减速。
• ２号机，吸收有功功 率，对原动机为驱动 力矩，发电机加速。
•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，Ｇ２电压下降
；环流IPH超前U1对G1 增磁效应，电压上升。
最终使两机并联运行于
同一电压。
• 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， 因此，IPH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。
✓ 待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同； (f2=f1)
✓ 待并发电机电压相位(或初相位)与电网电压的相位一 致。(δ2=δ1)
•两台发电机并联运行
•下面将对三种条件逐一分析。
•实际接线图
•单相等效电路图
•—并车瞬间发电机等值电抗
•1) 频率和初相位相同，电压有效值不相同
•假设电网电压低于待并发电机电压，即U1＜U2。在这种 情况下投入G2时，主开关ＱＦ2两端存在电压差U。