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1、1,4.1 概 述,4.1.1 并列操作的意义,并列操作:将同步发电机投入电力系统并列运行 的操作。,在电力系统运行中，同步发电机的并列操作 是一项基本操作。,第4章 同步发电机自动并列原理,2,3,4.1.2 对并列操作的基本要求,并列瞬间，发电机的冲击电流不应超过规定的允许值（其最大瞬时值一般不超过额定电流的12倍）。,并列后，发电机应能迅速进入同步运行状态,暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。,4,4.1.3 并列操作方式,发电机的并列操作方式通常分为准同期和自同期两种。,本章主要介绍自动准同期并列方法,自同期：将未励磁、接近同步转速的发电机投入系统，并同时给发电机加上励磁，在原动机力
2、矩、同步力矩等作用下把发电机拖入同步，完成并列操作。,准同期:发电机在并列合闸前已励磁，当发电机频率、电压相角、电压大小分别和并列点处系统侧的频率、电压相角、电压大小接近相等时，将发电机断路器合闸，完成并列操作。,5,两种并列操作方法的比较：,准同期并列：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，并列时间长且操作复杂。,自同期并列：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；不足是并列发电机未经励磁，并列时会从系统吸收无功而使系统电压降低，同时产生很大的冲击电流。,6,4.2 自动准同期装置的组成,4.2.1 准同期并列的
3、理想条件,7,准同期并列的理想条件为两侧电源电压的三个状态量全部相等，即：（1）待并发电机频率与系统频率相等，即滑差(频差)为零；（2）待并发电机电压与系统电压的幅值相等，即压差为零；（3）断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与系统电压间的瞬时相角差为零。这时，断路器QF主触头间的 值等于零，不但冲击电流等于零，而且并列后发电机与系统立即进入同步运行，不会发生任何扰动现象。,8,4.2.2 并列误差对并列的影响,电压幅值差：同步并列时，只有发电机电压幅值与系统母线电压幅值不相等时产生的冲击电流最大值为,此电压差产生的是无功冲击电流，冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强
4、度最弱，所以须特别注意对它所造成的危害，因此冲击电流必须加以限制。,9,合闸相角差：在并列断路器闭合前的一瞬间，发电机电压与系统电压间存在相角差时产生有功冲击电流，冲击电流的最大值为,当相角差较小时，冲击电流主要为有功电流分量，说明合闸后发电机和电网立刻交换有功功率，使机组联轴受到突然冲击，这对电网和机组都是不利的。,10,滑差：待并发电机的电压频率 与系统电压频率 一般是不相等的，两者的频率差用 表示，即 两电压间的相对电角速度称为滑差角速度（简称滑差)，用 表示。滑差周期：,11,注意：频率差、滑差和滑差周期都可以用来表示待并发电机与系统之间频率差的大小。在有滑差的情况下，将机组投入电网，
5、需经过一段加速或减速的过程，才能使机组与系统在频率上“同步”。加速或减速力矩会对机组造成冲击。滑差越大，并列时的冲击就越大。,12,图4.7 自动准同期装置组成,4.2.3典型自动准同期装置的组成及并列原理,1、自动准同期装置的组成,13,频差控制单元。它的任务是检测 与 间的滑差角频率且调节发电机转速，使它们之间的频率差小于规定值。电压差控制单元。它的功能是检测 与 间的电压差，且调节发电机电压，使它们之间电压差值小于规定值。合闸信号控制单元。检查并列条件，当待并 机组的频率和电压都满足并列条件时，控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器QF的主触头接通时，相角差接近于零或控制在允
6、许范围以内。,14,2.准同期并列装置原理,装置的控制原则是：当频率和电压都满足并列条件时，在 与 重合之前发出合闸信号；使并列断路器QF的主触头接通时，相角差 接近于零或控制在允许范围以内。考虑断路器有一个固有动作时间，必须在两电压相量重合之前发出合闸信号，即取一提前量信号。,15,根据提前量信号的不同，可分为恒定越前时间准同期和恒定越前相角准同期。,恒定越前时间准同期并列所采用的提前量为时间信号，由于这个时间为常数(一般取断路器的合闸时间)，所以称为恒定越前时间。恒定越前相角准同期并列所采用的提前量为某一恒定相角，即在 等于零之前的某一恒定相角发出合闸信号，使断路器合闸瞬间 刚好等于零。,
7、一般并列回路都有固定的时间，因此恒定越前时间并列装置得到广泛应用。,主要介绍利用线性整步电压获取恒定越前时间的准同期并列,16,1）线性整步电压的产生,图4.8 整步电压工作原理电路图,自动并列装置检测并列条件的电压，称为整步电压。,整个电路由电压变换、整形电路、相敏电路、低通滤波电路和射极跟随器组成。,17,整形电路图,18,相敏电路图,19,20,21,图4.10 越前时间的比例微分原理电路图,22,设电平检测器的翻转电平,则电平检测器动作的临界条件用下式来表示：,23,24,当线性整步电压加至比例微分电路的输入端后，经计算电平检测器翻转时间翻转时间值是仅与 及 的数值有关的常量，右端的负号与所取的时间标尺相反，即为“越前时间”，故为恒定越前时间。,25,（2）滑差检测,在 的范围内，线性整步电压越小则对应的角差越大，线性整步电压为顶值时，为零，它们之间是单值关系。所以，当线性整步电压为一定值时，即等于确定了相应的 值，而在 为零之前的角差，称为越前相角，用 表示。,26,滑差检测原理：首先选定一个越前相角，则,27,28,具体实现电路,29,(3)压差检测,30,(4)合闸控制单元原理,逻辑回路图,31,
