新聞主題	同步發電機并列操作的方法

 

摘要：同步發電機與其他機組以及市電系統的電壓差、頻差、相角差均在允許的范圍內方能進行并列運行。并聯運行優勢是便于擴充能量，互相調劑，具有良好的經濟性和靈活性；同時為設備的輪流檢修以及其他發電機組故障時提供電力切換和支持。

 

一、并列需要滿足的條件

 

1、待并發電機的電壓有效值Ug與電網電壓有效值U相等或接近相等，允許相差±5%的額定電壓值。

（1）調節原因：△U越大，沖擊電流越大，相當于發電機的突然短路。

（2）調節措施：調整機端電壓，和電網電壓匹配.

2、待并發電機的頻率fg應與電網的頻率f相等，但允許相差±0.05～0.1。

（1）調節原因：△f會產生有功沖擊電流，使發電機轉速增加或減小，導致發電機軸產生振動。將導致轉子磁極和定子磁極間的相對速度過大，相互之間不易拉住，容易失步。

（2） 調節方式：調節柴油機轉速，使其電網周波匹配；一般是將待并發電機的周波略調高于電網的周波。

3、待并發電機電壓的相位與電網電壓的相位相同，即相角相等，一般相角差控制在10°以內。

      調節原因：電壓的相位不一致，由此而產生的沖擊電流可能達到額定電流的20～30倍，是非常危險的。沖擊電流的有功分量的沖擊使柴油機受到很大的機械應力，這樣非但不能把待并發電機拉入同步，而且可能使其它并列運行的發電機失去同步。

4、待并發電機的電壓的相序必須與電網電壓的相序相同。

5、待并發電機的電壓的波形必須與電網電壓的波形一致，即均為正弦波形。

 

二、電力系統并列操作

 

      并列運行的同步發電機，其轉子以相同的電角速度旋轉，每個發電機轉子的相對電角速度都在允許的極限值以內，稱之為同步運行。一般來說，發電機在沒有并入電網前，與系統中的其他發電機是不同步的。

1、同期并列操作

      電力系統中的負荷是隨機變化的，為保證電能質量，并滿足安全和經濟運行的要求，需經常將發電機投入和退出運行。把一臺待投入系統的空載發電機經過必要的調節，在滿足并列運行的條件下經開關操作與系統并列，這樣的操作過程稱為并列操作（簡稱同期）。

2、準同期并列操作

      在某些情況下，還要求將已解列為兩部分運行的系統進行并列，同樣也必須滿足并列運行條件才能進行開關操作。這種操作也是并列操作，其并列操作的基本原理與發電機并列相同，但調節比較復雜，且實現的具體方式有一定的差別。圖1（a）表示發電機G通過斷路器QF與系統進行并列操作，圖1（b）表示系統的兩個部分S1和S2通過斷路器QF3實現并列操作。

      電力系統這兩種基本并列操作中，以同步發電機的并列操作最為頻繁和常見，如操作不當或誤操作，將產生極大的沖擊電流，損壞發電機，引起系統電壓波動，甚至導致系統振蕩，破壞系統穩定運行。采用自動并列裝置進行并列操作，不僅能減輕運行人員的勞動強度，也能提高系統運行的可靠性和穩定性。

 

二、電廠的同期點

 

1、同期點

      在發電廠內，安裝有很多的斷路器，凡可以進行并列操作的斷路器，都可作為電廠的同期點。

（1）通常發電機的出口斷路器都是同期點，見圖1（a）。

（2）發電機一變壓器組用高壓側斷路器作為同期點，見圖1（b）；

（3）雙繞組變壓器用低壓側斷路器作為同期點；

（4）母聯斷路器、旁路斷路器都應設為同期點。

      同期點的設置要考慮系統、發電廠、變電站在各種運行方式下操作的靈活方便，也應具體考慮并列操作過程中調節的可行性。

2、并列的特征

      電力系統中可以并列操作的同期點按并列的特征不同，可分為差頻并網和同頻并網兩類。

（1）差頻并網的特征

      在并網之前，同期點斷路器兩側是沒有電氣聯系的兩個獨立的系統，它們在并列前是不同步的，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（三相發電機相位角示意圖如圖2所示）。在進行并列操作時需要滿足電壓、頻率、相位三個條件。例如在發電廠將同步發電機投入系統參與并列運行，或在變電站內將已完全解列的兩個系統連接起來均為差頻并網。

（2）同頻并網的特征

      并列前同期點斷路器兩側電源已存在電氣聯系，電壓可能不同，但頻率相同，且存在一個固定的相角差。如圖1（b）中，若電源S1和S2為兩個已有聯絡的系統，再通過斷路器QF3并列（合環）。在開環點兩側的電壓數值不相同，但頻率相同，而且兩電壓間存在一個相角差。這個相角差實質上是正在運行線路等值電路的功角，其數值取決于并列前兩個電源間連接電路的電抗和傳輸的有功功率值，傳輸功率越大、線路阻抗越大，相角差越大。因此，同頻并網主要應考慮相角條件的限制。

 

圖1  發電機并列操作基本方法

圖2  發電機相位角示意圖

 

 

三、同步發電機并列操作的方法

 

在電力系統中，并列方法主要有準同期并列和自同期并列兩種。

（1）準同步并列。

      先給待并發電機加勵磁，使發電機建立起電壓，調整發電機的電壓和頻率，在接近同步條件時，合上并列斷路器，將發電機并入電網。若整個過程是人工完成的，稱手動準同期并列；若是自動進行的，稱自動準同期并列。

      準同期并列的優點是并列時產生的沖擊電流較小，不會使系統電壓降低，并列后容易拉入同步，因而在系統中廣泛使用。

（2）自同期并列。

      自同期并列的操作是將未加勵磁電流的發電機的轉速升到接近額定轉速，首先投入斷路器，然后立即合上開關供給勵磁電流，隨即將發電機拉入同步。

      自同期并列方式的主要優點是操作簡單、速度快，在系統發生故障、頻率波動較大時，發電機組仍能并列操作并迅速投入電網運行，可避免故障擴大，有利于處理系統事故，但因合閘瞬間發電機定子吸收大量無功功率，導致合閘瞬間系統電壓下降較多。因此，《繼電保護和安全自動裝置技術規程》（GB 14285-1993）規定“在正常運行情況下，同步發電機的并列應采用準同期方式；在故障情況下，柴油發電機可以采用自同期方式。

 

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