新聞主題	同步發(fā)電機(jī)并列操作的方法

 

摘要：同步發(fā)電機(jī)與其他機(jī)組以及市電系統(tǒng)的電壓差、頻差、相角差均在允許的范圍內(nèi)方能進(jìn)行并列運(yùn)行。并聯(lián)運(yùn)行優(yōu)勢(shì)是便于擴(kuò)充能量，互相調(diào)劑，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和靈活性；同時(shí)為設(shè)備的輪流檢修以及其他發(fā)電機(jī)組故障時(shí)提供電力切換和支持。

 

一、并列需要滿足的條件

 

1、待并發(fā)電機(jī)的電壓有效值Ug與電網(wǎng)電壓有效值U相等或接近相等，允許相差±5%的額定電壓值。

（1）調(diào)節(jié)原因：△U越大，沖擊電流越大，相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的突然短路。

（2）調(diào)節(jié)措施：調(diào)整機(jī)端電壓，和電網(wǎng)電壓匹配.

2、待并發(fā)電機(jī)的頻率fg應(yīng)與電網(wǎng)的頻率f相等，但允許相差±0.05～0.1。

（1）調(diào)節(jié)原因：△f會(huì)產(chǎn)生有功沖擊電流，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加或減小，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)軸產(chǎn)生振動(dòng)。將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁極和定子磁極間的相對(duì)速度過(guò)大，相互之間不易拉住，容易失步。

（2） 調(diào)節(jié)方式：調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，使其電網(wǎng)周波匹配；一般是將待并發(fā)電機(jī)的周波略調(diào)高于電網(wǎng)的周波。

3、待并發(fā)電機(jī)電壓的相位與電網(wǎng)電壓的相位相同，即相角相等，一般相角差控制在10°以內(nèi)。

      調(diào)節(jié)原因：電壓的相位不一致，由此而產(chǎn)生的沖擊電流可能達(dá)到額定電流的20～30倍，是非常危險(xiǎn)的。沖擊電流的有功分量的沖擊使柴油機(jī)受到很大的機(jī)械應(yīng)力，這樣非但不能把待并發(fā)電機(jī)拉入同步，而且可能使其它并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)失去同步。

4、待并發(fā)電機(jī)的電壓的相序必須與電網(wǎng)電壓的相序相同。

5、待并發(fā)電機(jī)的電壓的波形必須與電網(wǎng)電壓的波形一致，即均為正弦波形。

 

二、電力系統(tǒng)并列操作

 

      并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子以相同的電角速度旋轉(zhuǎn)，每個(gè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對(duì)電角速度都在允許的極限值以內(nèi)，稱之為同步運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)電機(jī)在沒(méi)有并入電網(wǎng)前，與系統(tǒng)中的其他發(fā)電機(jī)是不同步的。

1、同期并列操作

      電力系統(tǒng)中的負(fù)荷是隨機(jī)變化的，為保證電能質(zhì)量，并滿足安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，需經(jīng)常將發(fā)電機(jī)投入和退出運(yùn)行。把一臺(tái)待投入系統(tǒng)的空載發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)必要的調(diào)節(jié)，在滿足并列運(yùn)行的條件下經(jīng)開(kāi)關(guān)操作與系統(tǒng)并列，這樣的操作過(guò)程稱為并列操作（簡(jiǎn)稱同期）。

2、準(zhǔn)同期并列操作

      在某些情況下，還要求將已解列為兩部分運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行并列，同樣也必須滿足并列運(yùn)行條件才能進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作。這種操作也是并列操作，其并列操作的基本原理與發(fā)電機(jī)并列相同，但調(diào)節(jié)比較復(fù)雜，且實(shí)現(xiàn)的具體方式有一定的差別。圖1（a）表示發(fā)電機(jī)G通過(guò)斷路器QF與系統(tǒng)進(jìn)行并列操作，圖1（b）表示系統(tǒng)的兩個(gè)部分S1和S2通過(guò)斷路器QF3實(shí)現(xiàn)并列操作。

      電力系統(tǒng)這兩種基本并列操作中，以同步發(fā)電機(jī)的并列操作最為頻繁和常見(jiàn)，如操作不當(dāng)或誤操作，將產(chǎn)生極大的沖擊電流，損壞發(fā)電機(jī)，引起系統(tǒng)電壓波動(dòng)，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，破壞系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。采用自動(dòng)并列裝置進(jìn)行并列操作，不僅能減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也能提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。

 

二、電廠的同期點(diǎn)

 

1、同期點(diǎn)

      在發(fā)電廠內(nèi)，安裝有很多的斷路器，凡可以進(jìn)行并列操作的斷路器，都可作為電廠的同期點(diǎn)。

（1）通常發(fā)電機(jī)的出口斷路器都是同期點(diǎn)，見(jiàn)圖1（a）。

（2）發(fā)電機(jī)一變壓器組用高壓側(cè)斷路器作為同期點(diǎn)，見(jiàn)圖1（b）；

（3）雙繞組變壓器用低壓側(cè)斷路器作為同期點(diǎn)；

（4）母聯(lián)斷路器、旁路斷路器都應(yīng)設(shè)為同期點(diǎn)。

      同期點(diǎn)的設(shè)置要考慮系統(tǒng)、發(fā)電廠、變電站在各種運(yùn)行方式下操作的靈活方便，也應(yīng)具體考慮并列操作過(guò)程中調(diào)節(jié)的可行性。

2、并列的特征

      電力系統(tǒng)中可以并列操作的同期點(diǎn)按并列的特征不同，可分為差頻并網(wǎng)和同頻并網(wǎng)兩類。

（1）差頻并網(wǎng)的特征

      在并網(wǎng)之前，同期點(diǎn)斷路器兩側(cè)是沒(méi)有電氣聯(lián)系的兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，它們?cè)诓⒘星笆遣煌降?，存在頻率差、電壓差。由于頻率的不同，使得兩電源之間的相角差也不斷地變化（三相發(fā)電機(jī)相位角示意圖如圖2所示）。在進(jìn)行并列操作時(shí)需要滿足電壓、頻率、相位三個(gè)條件。例如在發(fā)電廠將同步發(fā)電機(jī)投入系統(tǒng)參與并列運(yùn)行，或在變電站內(nèi)將已完全解列的兩個(gè)系統(tǒng)連接起來(lái)均為差頻并網(wǎng)。

（2）同頻并網(wǎng)的特征

      并列前同期點(diǎn)斷路器兩側(cè)電源已存在電氣聯(lián)系，電壓可能不同，但頻率相同，且存在一個(gè)固定的相角差。如圖1（b）中，若電源S1和S2為兩個(gè)已有聯(lián)絡(luò)的系統(tǒng)，再通過(guò)斷路器QF3并列（合環(huán)）。在開(kāi)環(huán)點(diǎn)兩側(cè)的電壓數(shù)值不相同，但頻率相同，而且兩電壓間存在一個(gè)相角差。這個(gè)相角差實(shí)質(zhì)上是正在運(yùn)行線路等值電路的功角，其數(shù)值取決于并列前兩個(gè)電源間連接電路的電抗和傳輸?shù)挠泄β手?，傳輸功率越大、線路阻抗越大，相角差越大。因此，同頻并網(wǎng)主要應(yīng)考慮相角條件的限制。

 

圖1  發(fā)電機(jī)并列操作基本方法

圖2  發(fā)電機(jī)相位角示意圖

 

 

三、同步發(fā)電機(jī)并列操作的方法

 

在電力系統(tǒng)中，并列方法主要有準(zhǔn)同期并列和自同期并列兩種。

（1）準(zhǔn)同步并列。

      先給待并發(fā)電機(jī)加勵(lì)磁，使發(fā)電機(jī)建立起電壓，調(diào)整發(fā)電機(jī)的電壓和頻率，在接近同步條件時(shí)，合上并列斷路器，將發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)。若整個(gè)過(guò)程是人工完成的，稱手動(dòng)準(zhǔn)同期并列；若是自動(dòng)進(jìn)行的，稱自動(dòng)準(zhǔn)同期并列。

      準(zhǔn)同期并列的優(yōu)點(diǎn)是并列時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流較小，不會(huì)使系統(tǒng)電壓降低，并列后容易拉入同步，因而在系統(tǒng)中廣泛使用。

（2）自同期并列。

      自同期并列的操作是將未加勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速升到接近額定轉(zhuǎn)速，首先投入斷路器，然后立即合上開(kāi)關(guān)供給勵(lì)磁電流，隨即將發(fā)電機(jī)拉入同步。

      自同期并列方式的主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、速度快，在系統(tǒng)發(fā)生故障、頻率波動(dòng)較大時(shí)，發(fā)電機(jī)組仍能并列操作并迅速投入電網(wǎng)運(yùn)行，可避免故障擴(kuò)大，有利于處理系統(tǒng)事故，但因合閘瞬間發(fā)電機(jī)定子吸收大量無(wú)功功率，導(dǎo)致合閘瞬間系統(tǒng)電壓下降較多。因此，《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》（GB 14285-1993）規(guī)定“在正常運(yùn)行情況下，同步發(fā)電機(jī)的并列應(yīng)采用準(zhǔn)同期方式；在故障情況下，柴油發(fā)電機(jī)可以采用自同期方式。

 

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