《電機技術》4.2.2 同步電機的并列運行任務手冊

同步發(fā)電機的并列運行【任務要求】知識點技能點并列運行的優(yōu)點并列運行的條件并列運行的方法理解并列運行的優(yōu)點掌握并列運行的條件掌握并列運行的方法重點難點并列運行的方法并列運行的方法【任務清單】任務1：并列運行的意義1、單機供電的缺點：不能保證供電質(zhì)量(電壓和頻率的穩(wěn)定性)和可靠性(發(fā)生故障就得停電)；無法實現(xiàn)供電的靈活性和經(jīng)濟性。這些缺點可通過多機并聯(lián)來改善。2、通過并聯(lián)可將幾臺電機或幾個電站并成一個電網(wǎng)?，F(xiàn)代發(fā)電廠都是把幾臺同步發(fā)電機并聯(lián)起來接在共同的匯流排上，一個地區(qū)總有多個發(fā)電廠并聯(lián)起來組成一個強大的電力系統(tǒng)(電網(wǎng))。所謂并列是指將兩臺或更多臺發(fā)電機分別接在電力系統(tǒng)對應的母線上，或通過變壓器、輸電線接在電力系統(tǒng)的公共母線上，共同向負荷供電。電網(wǎng)供電優(yōu)點：

①提高了供電可靠性。一臺電機故障或檢修不會引起停電事故。

②提高了供電的經(jīng)濟性和靈活性。若水電廠與火電廠并聯(lián)，在枯水期和旺水期兩種電廠可以調(diào)配發(fā)電。用電高峰期和低谷期可靈活決定投入電網(wǎng)的發(fā)電機數(shù)量，提高發(fā)電效率和供電靈活性。

③提高了供電質(zhì)量。電網(wǎng)容量大(相對于單臺發(fā)電機或個別負載可視為無窮大)，單臺發(fā)電機投入與停機、個別負載變化對電網(wǎng)影響甚微，衡量供電質(zhì)量的電壓和頻率可視為恒定不變的常數(shù)。同步發(fā)電機并聯(lián)到電網(wǎng)后其電壓、頻率和電網(wǎng)一致不能單獨變化。任務2：并列運行的要求同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)合閘時，為了避免產(chǎn)生巨大的沖激電流，以防止同步發(fā)電機受到損壞，電力系統(tǒng)受到嚴重干擾，應滿足下列條件：1、發(fā)電機的激磁電動勢應與電網(wǎng)電壓大小相同，相位相同，即：2、發(fā)電機電壓的頻率應與電網(wǎng)的頻率相等。3、對三相發(fā)電機，還要求其相序和電網(wǎng)相一致。任務3：并列運行的方法投入并聯(lián)所進行的調(diào)節(jié)和操作過程稱為整步，實用的整步方法由2種：（1）準整步法，準整步法包括同步表法和燈光法，其中燈光法又有兩種接法：直接接法和交叉接法；（2）自整步法。準確整步法的含義：將發(fā)電機調(diào)整到完全符合并列條件后的合閘操作過程，即讓待并列發(fā)電機首先應處在空載勵磁狀態(tài)下工作，然后調(diào)節(jié)發(fā)電機使其滿足一定的條件再并入電力系統(tǒng)。準確整步法的優(yōu)點是投入瞬間電網(wǎng)和電機沒有（或很少）沖擊；缺點是整步手續(xù)比較復雜，時間長，要求有較高的精確性，需要較長時間進行調(diào)整。任務4：直接接法(燈光黑暗法)直接法是把三個同步指示燈分別跨接在電網(wǎng)和發(fā)電機的對應相之間，即接在之間。這時作用在每一組同步指示燈上的電壓就等于電網(wǎng)的相電壓和發(fā)電機對應的相電壓之差。若三相相燈同明同暗，說明相序正確；當三組相燈同時熄滅時，表示電壓差，即可并網(wǎng)合閘。當待并車的發(fā)電機頻率與電網(wǎng)頻率不同時，兩邊電壓將有不同的旋轉(zhuǎn)速度，即發(fā)電機和電網(wǎng)兩組電壓之間將有相對運動。設電網(wǎng)電壓相量取作固定不動，發(fā)電機的電壓相量按照雙方頻率之差轉(zhuǎn)動。在不同瞬間兩組相量有不同的位置，各組同步指示燈上所受的電壓將不斷地變化，于是同步指示燈的燈光便忽亮忽暗地閃爍。在不同的瞬間，三組指示燈所受的電壓總相等，指示燈將同時明、暗，明、暗變化的頻率就是發(fā)電機與電網(wǎng)相差的頻率。調(diào)節(jié)發(fā)電機原動機的轉(zhuǎn)速使燈光明暗頻率很低時，就可以準備合閘。應在三組燈全暗時合閘，此時開關兩側(cè)電位差已很小，即發(fā)電機與電網(wǎng)電壓差DU?0。任務5：交叉接法（燈光旋轉(zhuǎn)法）把一組燈直接跨線接在A和A’之間，而把另二組燈交叉跨接在B和C’及C和B’之間。下面用相量圖分析各組燈上的電壓，設發(fā)電機的頻率f’大于電源頻率f。可見，在不同的時刻加于三組同步燈的電壓各不相等。先是第1組燈最亮，接著輪到第2組燈最亮，然后是第3組最亮，燈光按逆時針方向旋轉(zhuǎn)；如果發(fā)電機的頻率低于電網(wǎng)頻率，則燈光將按順時針方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)燈光旋轉(zhuǎn)方向，適當調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速，使燈光旋轉(zhuǎn)速度變得很低，就可準備合閘。當直接跨接在開關兩端的同步指示燈熄滅，而另外兩組燈亮度相同的時刻迅速合上開關，即完成投入并聯(lián)運行的操作。以上兩種方法顯然是交叉接法較好，因為從燈光的轉(zhuǎn)向可明確指示操作者應將轉(zhuǎn)速調(diào)高還調(diào)低。任務6：同步表法同步表法是在儀表的監(jiān)視下，調(diào)節(jié)待并發(fā)電機的電壓和頻率，使之符合電力系統(tǒng)并列的條件。電力系統(tǒng)的電壓和待并發(fā)電機的電壓分別由電壓表V1和V2監(jiān)視，調(diào)節(jié)待并發(fā)電機的勵磁電流，可達到調(diào)節(jié)電壓的目的。電力系統(tǒng)的頻率和待并發(fā)電機的頻率分別由頻率表PF1和PF2監(jiān)視，調(diào)節(jié)待并發(fā)電機的原動機轉(zhuǎn)速，可以達到調(diào)節(jié)頻率的目的。同步表若指針指向快，則表明待并發(fā)電機的頻率高于電力系統(tǒng)的頻率，此時應減小原動機轉(zhuǎn)速，反之亦然。調(diào)節(jié)待并發(fā)電機的勵磁和轉(zhuǎn)速，使儀表V2和PF2的讀數(shù)與V1和PF1的讀書分別相同，同步表的指針指針偏轉(zhuǎn)緩慢。當同步表的指針接近紅線時，表示待并發(fā)電機與電力系統(tǒng)已達同步，滿足并列條件，應迅速合閘，完成并列操作。任務7：自整步法準確整步法要求操作人員具有熟練的技能，特別在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，采用該方法較為困難。可以采用自整步法。在相序正確的前提下，起動未加勵磁的發(fā)電機，當其轉(zhuǎn)速接近同步速(相差2％～5％)時，合上同步開關，將發(fā)電機并網(wǎng)，然后加上發(fā)電機勵磁將發(fā)電機牽入同步。在沒有接通勵磁電流的情況下將發(fā)電機接入電網(wǎng)，再接通勵磁并調(diào)節(jié)勵磁強弱，依靠定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速，并車過程即告結(jié)束。此法優(yōu)點是操作簡單迅速，不需增添復雜的設備，缺點是合閘及投入勵磁時有較大的沖擊電流