船舶电气设备及系统-大连海事大学+第13章+同步发电机的并车运行

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1、第13章同步发电机的并车运行§13.1并车的条件及分析§12.2同步发电机的手动并车§12.3同步发电机自动并车装置的基本原理讨论了同步发电机机准同步并车的四大条件：相序相同、电压相等、频率相等、相位相同。本章重点并联运行的条件为：1.待并发电机的电压与电网(或运行机)电压的相序一致；2.待并发电机的电压与电网电压的有效值相同;(U2=U1)3.待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同;(f2=f1)4.待并发电机的电压相位(或初相位)与电网电压的相位一致。(δ2=δ1)§13.1并车的条件及分析两台发电机并联运行实际接线图单相等效电路图并车瞬间发动

2、机等值电抗下面将对三种条件逐一分析假设电网电压低于待并发电机电压，即U1＜U2。在这种情况下投入G2时，主开关DW2两端存在电压差U。1)频率和初相位相同，电压有效值不相同环流IPH滞后U2对G2去磁效应，环流IPH超前U1对G1增磁效应，最终使两机并联运行于同一电压。频率和初相位相同,电压有效值不相同并车操作时两台发电机组之间的电压差不能超过额定电压的10％。两台发电机的电压不等所产生的无功性质环流，对两台发动机起均压作用，因此，IPH称为平衡电流，由于发电机并车瞬间呈现出的等值电抗很小，因此在电压差较大情况下进行并车，合闸瞬间会差生很大的冲击电

3、流。2)频率和电压相同，相位不相同假设待并发电机电压U1的相位超前于电网电压U2的角度为δ。两发电机间仍存在电压差U。合闸后在两机组之间产生环流。并车时要求相位差一般应在15之内。2号机，输出有功功率，对原动机为阻力矩，减速。1号机，吸收有功功率，对原动机驱动力矩，加速。自整步力矩拉入同步。去磁效应一致，电压仍相等电压和相位相同,频率不相同合闸瞬间两台发电机电压和相位相同，只是频率不同，如果f2>f1，则将超前δ角。3)并车时电压和相位相同，但频率不相同并车时一般要求将两台发电机的频差控制在0.5Hz之内。若在t=0时合闸，将不会产生环流；在

4、t>0时合闸，将出现相位差，产生环流，若频差不大，最终通过自整步力矩拉入同步。若频差较大，难以拉入同步，且随着相位差的变化，产生较大环流和较大的冲击力矩，对发电机和船舶电力系统均不利。同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法并车时检查和调整待并发电机的电压、频率、初相位，在满足并车的条件时合闸，这种方法称为准同步并车。如果由手工完成这个过程，称为手动准同步并车操作；若由自动装置来完成，则称为自动并车操作。手动准同步并车通常采用灯光法和整步表法来检测并车条件。13.2.1同步指示灯法§12.2同步发电机的手动并车合闸时刻:使灯光向“快”（顺时针）的方向旋

5、转，当调节到3～5秒旋转一周后，当指示灯L1最暗而L2、L3同样亮时。1)灯光旋转法f2＞f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为:L1L2L3L1f2＜f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为:L1L3L2L1L1L2L3uL1uL2uL3uL合闸时刻：当灯泡3～5秒明暗一次时,约在接近灯暗区间的中心时。2)灯光明暗法(灯光熄灭法)灯泡明暗的快慢取决于频差的大小,指示灯明暗一次所需的时间TS＝1/f称为频差周期。同步表是一种用来检测待并发电机与电网（汇流排）电压的频率和相位差大小及其方向的仪表，又称整步表。13.2.2同步表法指针旋转一圈所需要的时间为TS＝

6、1/f。同步表按短时工作制设计，一般持续工作时间不大于15min，间隔时间为30min，所以，并车操作过程不宜太长，并车成功后应及时切除。合闸的时刻:同步表向“快”的方向3～5秒旋转一周，在指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。图13-7船舶电站3台发电机同步表接线图电抗器粗同步并车原理电流通常被限制在额定电流的1.2～1.4倍。并车的条件为：电压差U<10％Un,频差f<（1～1.5）Hz,相位差δ<180（一般应小于90）时合闸。13.3.1自动准同步并车原理§12.3同步发电机自动并车装置的基本原理自动并车不作为一个独立装置，而是PM

7、S的一个单元或一部分。大部分船舶电站都装有PMS船舶电站功率管理系统（PMS）（PowerManagementSystem）自动并车装置通常可分为两大部分：一部分为频率预调，一部分为合闸控制。自动并车装置应具有以下功能：1.检测待并发电机电压与电网电压之间的频差和频差符号，并根据频差的大小和符号，向待并发电机发出相应的自动整步的加速或减速信号；2.检测频差、相位差和电压差，当满足允许合闸条件时，适时地发出合闸指令。1)频差脉动电压与相位检测原理频差大频差小频差更小滤波后为正选脉动电压：波形反映出：频差大小，相位关系，电压为零的点即为同相点由波形图可见

8、，当δ0为0时，输出电压为0，但这种波形的脉动电压存在如下问题：电压U1≠U2时，US≠0时，采用US=0来