第5讲船舶同步发电机并联运行.

• 2、相位不等、电压和频率相同的情形 • ☆尽管电压的幅值相等，但因相位不等、其
电压的向量差不为零，在两发电机间仍将产 生环流Ii； • 电压差为：☆环流Ii与电压差△U间的向量关 系见图，环流可分解成有功分量和无功分量； • ☆环流有功分量的作用使相位超前的机组输 出有功、自身受到制动，同时使相位滞后的 机组吸收有功、自身受到加速，最终使两机 组的相位差趋于一致。
• •
货两工况下，用电量相差3倍以上。为使发电机的经 济运行，船舶电站常用多台发电机并联满足负荷大 幅度变化的供电。 2、为保证供电的连续性。 运行的机组的检修和维护需要由备用机组替换，也 要通过并联操作来完成。
通常有三种情况下要并车操作
一是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。
⑶ 仅当频率不一致时 U2 U1
f2 f1 U2 f2
ΔU f1
U1
Biblioteka Baidu

a) t = 0 时刻
b) 经Δ t 时间后
图 3-3 频率不一致时并车相量图
并车瞬间所产生的冲击电流同样具有自整步作用。 要求： Δf < ±0.5 Hz
• 三、实用的并车条件 • 理论上或简单地说，并车三条件，是电压幅
值相等、频率相等、相位差为零。实际上在 待并发电机与电网之间总存在误差。因此， 实用的并车条件是： • ① U 10%Un 电压幅值偏差在±10％以内；
⑴. 仅当电压不等时并车
ACB1 IPH I1 U1
G1
ΔU
ACB2 I2 f 1 =f 2
U
2
Δ U=U2 -U1 U
0 = 0
IPH
1
Xa1 ’ ’
Xa2 ’’ U2
-IP
G2
H
a) 等值电路图 图 3-1 电压不等时并车图
b) 相量图
并车瞬间所产生的冲击电流具有均压作用。 要求： ΔU < ±10 % UN
船舶同步发电机组采用多机并联运行优点： 1、提高了发电机组的工作效率。 2、维护、检修发电机组方便。 3、保证供电的高可靠性 同步发电机组的并车方式分为二类：
自同步并车方式和准确同步并车方式。
自同步并车是一种简单的并车方式，它的操 作过程是：原动机将未经励磁的待并发电机的转 速带到接近同步转速时，将发电机主开关合闸， 并立即给发电机加上励磁，依靠机组间自整步作 用而拉入同步，使待并发电机与电力系统并联运 行。自同步并车操作主要优点是过程简单，发生 事故时合闸迅速，但由于待并发电机的定子是在 无电压下与电网并联，实际上式一个感性负载， 因此合闸时冲击电流、冲击转矩和母线电压的下 降都很大。由于船舶电力系统容量小，采用自同 步并车不能保证电能质量，因此船舶电力系统一 般不用自同步并车方式，这种方式仅在陆地电力 系统使用。
• 2、说明 • 在上述的四个条件中，相序必须满足，其他
条件可以允许稍有差别。一般如果不是新安 装的发电机或检修后安装的发电机，则第一 条都是满足的，无需检查。因此同步发电机 在进行并车操作时，就是要监测和调整待并 发电机的电压、频率和相位，在满足电压、 频率和并车后待并发电机浮接在电网上，既 不向电网提供功率，也不从电网吸收功率， 其电压与电网(或运行机组)的电压完全重合， 机组同步运行。
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，把发电机组投入并联运行的过程称为 并车。
• 为什么发电机要采用并联运行？ • 1、为满足船舶高负荷运行工况用电量的需求。 • 因工况不同全船的用电量也不一样，在停泊和装卸
• 一、发电机的并联运行理想条件 • 1、理想的并车条件： • ① U U 待并发电机的电压与电网电压
g n
的有效值相同； • ② f g fn 待并发电机的电压频率与电网 电压的频率相同； • ③ g n 待并发电机的电压相位(或初 相位)与电网电压的相位一致; • ④ 待并发电机的电压与电网(或运行机)电 压的相序一致。
准同步并车方式是目前船舶上普遍采用的一 种并车方式，要求待并机组和运行机组两者的电 压、频率和相位都调整到十分接近的时候，才允 许合上待并发电机主开关。采用这一方式进行并 车引起的冲击电流、冲击转矩和母线电压的下降 都很小，对船舶电力系统不会产生不利影响。但 是，采用此方法并车时，对操作者的素质要求较 高，因为某种原因造成非同步并车时，则冲击电 力大，最严重时其冲击电流与机端三相短路电流 相同，所以并车操作应严格而细心，这也是准同 步并车方式的不足。
⑵ 仅当相位不一致时
U2
Δ U
U1 IPH
U2
Δ U
U1 IPHP
0
IPHQ I’PHQ
0
IPH
U1 = U2 f1 = f2
I’PHP 图 3-2 a) 相位不一致时并车相量图
- IPH
b) 环流 IPH 的有功分量与无功分量
并车瞬间所产生的冲击电流具有自整步作用。 要求： δ < ± 15°
• 二、发电机并联运行条件的分析 • 1、电压不等、频率和相位相同的情形 • ☆当S2合上时，在两发电机间构成的回路中
将产生一(称为平衡电流)的环流Ii； • ☆由于回路阻抗近似为纯感性，所以环流Ii 滞后△U约90°； • ☆(若)环流Ii对待并机的电磁反应是“去磁” 作用，使其端电压有所降低：对运行机是 “增磁”作用，使其端电压有所增加；最终 使两发电机的电压趋于相等。
• 3、频率不等、电压和相位相同的情形 • 在这种情形下，由于发电机的转速不同、
即频率不同，过△t后将出现、出现环流， 环流的影响同上分析。 • 动态过程有所不同，它是一震荡调整的过 程。 • 实际并车操作遇到的条件：是上述三种情 况的综合，即电压幅值、频率和相位均存 在偏差，必须限制偏差才能保证投入并联 的成功，否则会破坏电网的正常运行，并 对电网设备和投入发电机组(包括发电机的 原动机)造成机械损坏。