电力系统自动装置

第二章同步发电机的自动并列装臵

1、并列操作：电力系统中的负荷随机变化，为保证电能质量，并满足安全和经济运

行的要求，需经常将发电机投入和退出运行，把一台待投入系统的空载发电机经过必要的调节，在满足并列运行的条件下经开关操作与系统并列，这样的操作过

程称为并列操作。

2、并列操作的方法？

1）准同步并列：发电机在并列合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并列点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。

准同步并列的优点是并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低；不足是并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。

2）自同步并列：将未加励磁、接近同步转速的发电机投入系统，随后给发电机加上励磁，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拉入同步，完成并列操作。

自同步并列的优点是并列过程中不存在调整发电机电压、频率的问题，并列时间短且操作简单，在系统电压和频率降低的情况下，仍有可能将发电机并入系统，容易实现自动化；不足是并列发电机未经励磁，并列时会从系统中吸收无功而造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。

3、同步点：在发电厂和变电所中，两侧均有电源可以进行并列操作的断路器称为同

步点。

4、GO S= 3 G 3 sys =2n （f Gf sys ）=2 n fs

f s= f G-f sys称为滑差频率，3 s = 3 G 3 sys称为滑差角频率，简称滑差。称

S变化360°所用的时间为滑差周期Ts,Ts=2 n/| 3』=1/1 fs|

5、发电机并列操作应遵循的原则：（准同步，自同步均适用）

（1）并列瞬间，发电机的冲击电流应尽可能小，不应超过允许值。

（2）并列后，发电机应能迅速进入同步运行，暂态过程要短。

6、发电机准同步并列的实际条件：（1 ）待并发电机与系统电压幅值接近相等，

电压差不应超过额定电压的5%^ 10%; （2）在断路器合闸瞬间，待并发电机电

压与系统电压的相位差应接近零，误差不应大于5°；（3）待并发电

机电压与系统电压的频率应接近相等，频率差不应超过额定频率的

0.2% 〜0.5%。

7、如果不满足准同步并列的条件，会产生怎样的后果？

如果不满足并列条件，将产生冲击电流，引起发电机产生振荡，严重时冲击电流产生的电动力会损坏发电机，振荡导致发电机失步，造成并列不成功。

8、简述准同步并列的过程。

9、合闸脉冲命令：导前时间脉冲U t.ad 即合闸命令。

10、恒定导前时间：

tad=RC 导前时间不随频率、压差改变，是一个固定的数值。（目的是使断路器主触头闭合时S =0°）

ad

当 | w s.set| ;频差不满足要

求；

当7 > t ad ，即 「二比：丄先出现时，有| w S| < | w s.set| ，频差满足要

求；

当'=tad , "：：：和同时出现时，有| CD S| = | 3S.set|。频差刚好满足要 求。

14、 为使在3 =0°合闸，频差大小检查是在180°v 3v 360°区间进行的，所 以在0°< 3

V 180°区间进行鉴别频差方向并且发出相应调速脉冲。

15、 Z ZQ-5型自动准同期装臵，由合闸部分，调频部分，调压部分和电源部分四 部分组

成。

(1) 合闸部分：检查并列条件，当并列点处两侧的压差、频差均满足要求的 情况下，导前(3 =0。)tad 时间自动发出合闸脉冲命令，使断路器主触 头闭合时3 =0°;当压差或频差不满足要求时，闭锁合闸命令。

(2) 调频部分：鉴别频差方向，当发电机频率高于系统频率时， 应发减速脉 冲；当发电机频率低于系统频率时，应发增速脉冲。

(3) 调压部分：鉴别压差方向，当发电机电压高于系统电压时发降压脉冲， 当发电机电压低于系统电压时发升压脉冲，使发电机电压区域系统电压； 当压差满足并列条件时解除压差闭锁。

(4) 电源部分：为准同步装臵提供直流电源。

第三章 同步发电机的自动调节励磁装臵

11、 整步电压：包含同步条件信息量的电压称为整步电压。

整步电压分为正弦整步电压和线性整步电压。

12、 13、

并列断路器两侧电压瞬时值之差称为滑差电压， 如何用整步电压来检查同步条件？ 频差大小的检验？

)方法：比较导前时间脉冲和导前相角脉冲出现的先后次序 2)

频差大小的检查原理 U s =U G- U sys

设恒定导前时间所对应的相角为

在某一滑差3 S 下有 3ad =|

| It 3 t

,恒定导前相角所对应的时间为 St 二 G)S tad

整定 &d —

tad 式中-1.为的整定滑差 整理可得如下关系

1、与同步发电机励磁回路电压的建立、调整及必要时使其电压消失的有关设备和电路的

总称为励磁系统。由两部分组成：

（1）励磁功率单元——向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流。

（2）励磁调节器——按照发电机及电力系统运行的要求，根据输入信号和给定的调节准则自动调节控制功能单元输出的励磁电流。

2、同步发电机的励磁调节通常包括励磁调节器（AER、继电强行励磁装臵（AEI）、

自动灭磁装臵（AEA等。

励磁调节器用于在正常运行或电力系统发生事故时调节励磁电流，以满足运行的要求。

继电强行励磁装臵作为励磁调节器强行励磁作用的后备措施，并作为某些不能满足强行励磁要求的励磁调节器补充措施，使励磁电压迅速升到最大值，保证电力系统的稳定运行装臵。

自动灭磁装臵用于在发电机或发电机—变压器组中的变压器发生故障时，为防止继续向故障点供给短路电流，加大故障的损坏程度，使发电机转子回路的励磁电流尽快降到零的一种装臵。

3、同步发电机的励磁方式有哪几种？各有何特点？直流励磁机供电；交流励磁机经半导体整流供电；静止电源供电。直流励磁机特点：结构简单，但靠机械整流子换向，有炭刷和整流子等转动接触部件，维护量大，造价高，励磁系统的容量受限制。

交流励磁机经半导体整流（无刷）特点

1）励磁系统的容量不受限制。2）不受电网干扰，所以可靠性高。

3 ）取消了滑环和炭刷，维护量小。由于不存在火花问题，不易引起火灾。

4）因为没有炭粉和铜末引起电机线圈污染，故绝缘的寿命较长。

5）无法对励磁回路进行直接测量，如转子电流、电压，转子绝缘等。6）无法对

整流元件等的工作情况进行直接监测。7）对整流元件等的可靠性要求高，静止电源供电（自并励）特点：

1）结构简单、可靠性高、造价低、维护量小。2）没有励磁机，缩短了机组长度，可减少电厂土建造价3）直接用可控硅控制转子电压，可获很快的励磁电压响应速度。4）保护配合较复杂

4、直流励磁机系统分为他励与自励两种。

5、无刷励磁：由于整流器和发电机转子是相对静止的，所以不需要由滑环和碳刷将整流

器的输出和转子绕组连接起来，可以直接连接在一起，因此这种系统称为无刷励磁。

6、自励交流励磁机静止整流励磁系统与交流励磁机旋转整流励磁系统（无刷励磁）的区

别？

自励交流励磁机静止整流励磁系统是有刷励磁，交流励磁机旋转整流励磁系统为无刷励磁。

7、静止电源供电方式的励磁系统分为自并励和自复励两种。

8、同步发电机的励磁调节方式，有何根本区别？

1）按电压偏差的比例调节：是一个负反馈调节，将被调量与给定值比较得到的偏差电压放大后，作用于调节对象，力求使偏差值趋于零，所以是一种“无差“调节方式。

2）补偿型励磁调节，输入量并非是被调量，它只补偿定子电流和功率因数引起端电压的变化，仅起到补偿作用，调节的结果是有差的。

第一种调节方法由变换机构、测量机构、放大机构和执行机构四部分组成。

为了便于测量，设臵了端电压变换机构；测量机构是测量发电机端电压K U G与给