电力系统自动装置-课件.ppt

1、North China Electric Power University同步发电机的自动并列同步发电机的自动并列l齐郑l教5B区102l80798596基本内容基本内容n1、并列操作、同期、同期点的基本概念n2、同步发电机并列操作的原则n3、同步发电机的并列方法n5、同步发电机准同期并列时偏离理想条件 情况下的后果n4、同步发电机准同期并列的条件2022-11-192基本概念基本概念并列操作、同期将发电机投入系统称为并列操作，又称为同期。并列操作是组成电力系统的第一项操作并列操作是组成电力系统的第一项操作同期点每一个有可能进行并列操作的断路器称作同期点。G系统系统QF2022-11-193基

2、本概念基本概念系统系统QF1QF2QF3QF4系统系统QF5结论：不同的运行方式具有不同的同期点结论：不同的运行方式具有不同的同期点方式方式1：G1通过通过QF1并列并列G1G2方式方式2：G1通过通过QF4并列并列方式方式3：G1通过通过QF3并列并列2022-11-194同步发电机并列操作的原则同步发电机并列操作的原则并列操作的基本原则并列操作的基本原则1、同期断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1-2倍的额定电流。2、发电机并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。产生巨大的冲击电流，甚至大于机端短路电流引起系统电压严重下降使电力系

3、统发生振荡以至使系统瓦解并列操作不当的后果并列操作不当的后果2022-11-195同步发电机并列操作的原则同步发电机并列操作的原则并列操作不当，后果很严重！并列操作不当，后果很严重！2022-11-196同步发电机的并列方法同步发电机的并列方法(一一)自同期并列自同期并列发电机升速到接近同步转速发电机升速到接近同步转速把发电机投入系统把发电机投入系统将励磁电流加到转子回路将励磁电流加到转子回路同步运行同步运行异步发电机异步发电机2022-11-197同步发电机的并列方法同步发电机的并列方法并列迅速，操作简单，能够快速向系统注入有功功率从系统吸收大量无功功率，系统电压下降，冲击电流较大事故处理，

4、紧急投入备用机组时优点优点缺点缺点适用情况适用情况2022-11-198同步发电机的并列方法同步发电机的并列方法(二二)准同期并列准同期并列发电机升速到接近同步转速发电机升速到接近同步转速将励磁电流加到转子回路将励磁电流加到转子回路把发电机投入系统把发电机投入系统同步运行同步运行空载电动势空载电动势2022-11-199同步发电机的并列方法同步发电机的并列方法冲击电流小，对系统的扰动小，可以向系统发出无功功率时间较长正常情况下投入发电机时优点优点缺点缺点适用情况适用情况2022-11-1910同步发电机准同期并列的条件同步发电机准同期并列的条件XGSUUUGUXU GUXU发电机电压、电网电压

5、的有效值发电机电压、电网电压的有效值dX 发电机次暂态电抗、系统等值电抗发电机次暂态电抗、系统等值电抗XX最最理想的情况就是理想的情况就是 ，此时，此时 ，QF合闸合闸冲击电流为零。冲击电流为零。0SUGXUU2022-11-1911同步发电机准同期并列的条件同步发电机准同期并列的条件准同期并列的理想条件：准同期并列的理想条件：XGXGff或或3、频率相等、频率相等XGUU1、电压幅值相等、电压幅值相等0e2、相角差为零、相角差为零实际上不可能也没有必要满足理想条件实际上不可能也没有必要满足理想条件2022-11-1912偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-相角差相角差并列时的电气状态：

6、并列时的电气状态：XGffXGUU0e冲击电流最大瞬时值：冲击电流最大瞬时值：max1.8 22sin2ehGdXiUXX GU发电机电压的有效值发电机电压的有效值冲击电流主要为有功电流分量。冲击电流主要为有功电流分量。dX 发电机次暂态电抗、系统等值电抗发电机次暂态电抗、系统等值电抗XX2022-11-1913偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-相角差相角差30 时并列操作的电流波形时并列操作的电流波形2022-11-1914偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-相角差相角差45 时并列操作的电流波形时并列操作的电流波形2022-11-1915偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后

7、果-相角差相角差在相角差不为在相角差不为0的情况下合闸后，将会产生有功性质的的情况下合闸后，将会产生有功性质的冲击电流。冲击电流。我国一般限制角差在我国一般限制角差在10 以内，大型机组在以内，大型机组在2 以内。以内。结论结论相角差越大，冲击电流越大。相角差越大，冲击电流越大。2022-11-1916例题分析例题分析max1.8 22sin22*(0.1250.25)2arcsin0.19911.41.8 2*2*1.05ehGdXeiUXXrad解：例：某发电机的次暂态电抗为0.125，系统等值电抗0.25，最大允许冲击电流为2求：最大合闸相角2022-11-1917偏移理想条件下的后果偏

8、移理想条件下的后果-电压差电压差XUGUhIXGff0eXGUU并列时的电气状态：并列时的电气状态：冲击电流最大瞬时值：冲击电流最大瞬时值：dSdXGhXUXUUi 55.228.1max冲击电流主要为无功电流分量。冲击电流主要为无功电流分量。GUXU发电机电压、电网电压的有效值发电机电压、电网电压的有效值dX 发电机直轴次暂态电抗发电机直轴次暂态电抗2022-11-1918偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-电压差电压差在电压差不为在电压差不为0的情况下合闸后，将会产生无功性质的的情况下合闸后，将会产生无功性质的冲击电流。冲击电流。我国一般限制电压差在我国一般限制电压差在5%-10%以

9、内，大型机组在以内，大型机组在0.1%以内。以内。结论结论电压差越大，冲击电流越大。电压差越大，冲击电流越大。2022-11-1919偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-滑差滑差XUGUSUGXj2tX1tGe并列时的电气状态：并列时的电气状态：XGUU0eXGff断路器断路器QF两侧的电压差为脉两侧的电压差为脉动电压：动电压：21sinsintUtUuXmXGmGS021tUttUuXGSXGXGmGS2cos2cos2sin2脉动电压的幅值脉动电压的幅值2022-11-1920偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-滑差滑差Su 是幅值为是幅值为 ,频率接频率接近工频的交流电压波形

10、。近工频的交流电压波形。SU2sin22sin22sin22sin2emXemGSmGXGmGSUUtUtUUXGSSSf22ST脉动电压周期脉动电压周期 、滑差频率、滑差频率 、滑差角频率、滑差角频率 都可以都可以用于表示待并发电机的频率与电网之间或两并列电网频用于表示待并发电机的频率与电网之间或两并列电网频率之间的相差程度。率之间的相差程度。SSfST2022-11-1921偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-滑差滑差此时的合闸相角差是时间的函数，与发出合闸时间有关。此时的合闸相角差是时间的函数，与发出合闸时间有关。若发出合闸信号的时刻不恰当，就会产生较大的冲击电若发出合闸信号的时刻

11、不恰当，就会产生较大的冲击电流，若发出合闸信号的时刻恰当，就会在流，若发出合闸信号的时刻恰当，就会在QF两侧电压相两侧电压相量重合时合闸，冲击电流为零。量重合时合闸，冲击电流为零。若并列时频率差较大，即使合闸相角差很小，满足要求，若并列时频率差较大，即使合闸相角差很小，满足要求，也需要发电机经历一段时间的加速或者减速过程，才能也需要发电机经历一段时间的加速或者减速过程，才能实现同步。加速或减速力矩会对机组造成冲击，严重时实现同步。加速或减速力矩会对机组造成冲击，严重时甚至会导致失步。甚至会导致失步。2022-11-1922偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-滑差滑差发电机发出发电机发出功

12、率功率发电机吸收发电机吸收功率功率2022-11-1923偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-滑差滑差滑差偏移理想条件时滑差偏移理想条件时并网后，需经过加速或减速的振荡过程，力矩将会对机组造成冲击有可能出现在功角达到180时，滑差频率还没有降到零，机组会运行到功角大于180 的区域，失去稳定性我国一般限制滑差周期在1016s之间2022-11-1924同步发电机准同期并列的条件同步发电机准同期并列的条件t*结论结论压差、角差、滑差三者中，压差与其他两个无关，但是角差和滑差相关压差、角差、滑差不为零的影响冲击电流并列后振荡压差0有，无功性质没有角差0有，有功性质有，不会导致失稳滑差0没有有

13、，会导致失稳2022-11-1925同步发电机准同期并列的条件同步发电机准同期并列的条件例1：某汽轮发电机的并列冲击电流不能大于机端三相短路电流的十分之一，在发电机电压幅值、频率与系统电压相等的前提下，试求最大允许并列误差角度。73.505.0arcsin21*1012sin2 XX解：2022-11-1926同步发电机准同期并列的条件同步发电机准同期并列的条件sTsradrad7.42)3(/33.105.0%20*5.0199.0)2(4.11199.005.1*2*28.1)25.0125.0(*1*2arcsin2)1(解：例2：某发电机的次暂态电抗为0.125，系统等值电抗0.25，

14、断路器合闸时间0.5s，最大误差时间为20，并列装置最大误差时间0.05s，最大允许冲击电流2求：最大合闸相角，允许滑差角频率，滑差周期2022-11-1927偏移理想条件下的后果偏移理想条件下的后果-滑差滑差注意注意满足冲击电流要求的允许滑差满足稳定要求的允许滑差取最小值2022-11-1928准同期并列原理准同期并列原理电压幅值差控制电压幅值差控制滑差控制滑差控制角差控制角差控制恒定越前时间恒定越前相角2022-11-1929准同期并列原理准同期并列原理恒定越前时间恒定越前时间间同期断路器合闸动作时回路延时同期装置合闸信号输出QFCQFCYJttttt恒定越前相角恒定越前相角YJt*202

15、2-11-1930准同期并列原理准同期并列原理tii1微分预报法微分预报法优点：简单优点：简单缺点：误差较大缺点：误差较大ddt*2022-11-1931准同期并列原理准同期并列原理例3：假设断路器完成合闸动作需要的时间是0.1s，0s时发电机和系统电压相位差为7.2，0.04s时相位差为6.2，发电机频率大于系统频率且滑差为匀速，则合闸时刻为 _ s.sts188.01.025/2.7/2504.0/)2.62.7(度解：采用微分预报法2.65.200.042.70.1880.2880.13875.32022-11-1932微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置自动准同期装置功能自动准同期

16、装置功能功能一：自动检查待并发电机与母线之间的压功能一：自动检查待并发电机与母线之间的压差及频差是否符合并列条件，在满足这两个条差及频差是否符合并列条件，在满足这两个条件时，能够提前发出合闸信号，使断路器主触件时，能够提前发出合闸信号，使断路器主触头在角差为零时闭合头在角差为零时闭合功能二：当压差不满足条件时，进行均压操作功能二：当压差不满足条件时，进行均压操作(利用励磁调节器利用励磁调节器)；当频差不满足条件时，进；当频差不满足条件时，进行均频操作行均频操作(利用调速器利用调速器)2022-11-1933微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置自动准同期装置逻辑结构自动准同期装置逻辑结构或非

17、门与门&压差不允许越前时间合闸信号频差不允许2022-11-1934微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置同期断路器G频差控制单元压差控制单元合闸控制单元加速减速升压降压合闸PTPT自动准同期装置组成自动准同期装置组成2022-11-1935微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置NuTdtuUNGTGG1202NuTdtuUNSTSS1202电压差检测电压差检测SGUUU2022-11-1936微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置 频率差检测频率差检测 方法方法1：直接测量：直接测量降压滤波CPUu总线整形二分频定时/计数 方法方法2：通过角差间接测量：通过角差间接测量tdtdii12

18、022-11-1937微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置 相角差检测相角差检测电压变换异或门UgUs电压变换整形方波整形方波CPU总线2022-11-1938微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置 相角差检测相角差检测11,2,iixiiiixii2022-11-1939微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置 相角差检测相角差检测20abcUgUsUgUsUsUg2022-11-1940微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置 模拟式装置：线形整步电压模拟式装置：线形整步电压2022-11-1941微机型自动准同期装置微机型自动准同期装置 一、滑差加速度一、滑差加速度两个特殊情况两个

19、特殊情况dtd如果滑差加速度过大，说明转子转速不稳定，转轴的驱动能量较大，合闸后暂态过程严重，甚至可能失步。二、滑差接近零二、滑差接近零如果滑差接近零，有可能角差常时间稳定在一个较大的值，延长了同期等待时间，此时应适当调快发电机的频率，增加滑差，但不能过大。2022-11-1942电网准同期并列电网准同期并列待并两个电网频率相等，即滑差为零待并两个电网电压的幅值相等，即压差为零断路器主触头闭合瞬间，待并两个电网电压间的瞬时相角差为零，即角差为零准同期并列的条件：准同期并列的条件：变电站1变电站2电网1电网22022-11-1943电网准同期并列电网准同期并列均压的方法：利用同期断路器所在变电站的无功补偿或变压器分接头调压。均频方法：利用调频电厂机组调频。恒定越前时间：同期断路器的时间2022-11-1944本章总结本章总结1、自同期、准同期并列的差异、自同期、准同期并列的差异2、准同期并列的条件、准同期并列的条件3、恒定越前时间、恒定越前相角、恒定越前时间、恒定越前相角4、准同期装置工作原理、准同期装置工作原理2022-11-1945