电力系统自动化教学课件作者李俊瑞第2章.ppt

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1、第2章同步发电机并列运行124332.1概述2.2准同期并列运行原理及条件分析2.3数值角差、整步电压与越前时间2.4自动准同期装置的基本要求返回2.1概述目前电力系统中采用的并列方法可以分为:准同期并列、自同期并列和非同期并列3种。它们的使用条件与使用情况均不相同，现分述如下。2.1.1准同期并列准同期并列要求在合闸前调节待并机组或待并系统，同时满足以下3个条件。(1)频率条件。应使待并电机的频率接近系统频率，一般频率差应不超过0.2%~0.5%。(2)电压条件。应使待并电机与系统的电压接近相等，一般电压差应不超过5%~10%。(3)相

2、角条件。下一页返回2.1概述当上述两个条件已被调节得符合要求时，就应在断路器两侧的电压相角重合前，稍微提早一些时间给断路器发出合闸脉冲，以便在合闸瞬间，断路器两侧的电压相角的相角差恰好趋于零，这时的冲击电流最小。准同期并列合闸后冲击电流很小，能马上拉入同步，对系统的扰动也很小。因此，目前在电力系统中应用最广。2.1.2自同期并列自同期并列只适用于把电机并入系统，对于系统两个部分间的并列不能采用。其操作过程是将未经励磁的电机升速到接近同步转速，在不超过允许滑差的条件下，先把电机投入系统，随即将励磁电流加到转子中去。上一页下一页返回2.1概述

3、在正常情况下，经过1~2s后，即可拉入同步。自同期并列对于相角及电压条件没有要求，而转速条件亦可以放得很宽。通常的允许滑差，在正常时为2%~3%，事故情况下可达10%。自同期并列的最大特点是并列过程迅速，操作简单，实际上避免了误操作的可能性，而且宜于实现操作过程的自动化。2.1.3非同期并列不检查上述的3个并列条件，而直接将电机投入系统的方法称为非同期并列。这种并列方法可能带来较大的冲击电流。在最不利的情况下，当两者之间的电压相角差达到180°时，冲击电流可以比发电机的出u短路电流大一倍，同时带来巨大的电动力效应。上一页返回2.2准同期并

4、列运行原理及条件分析2.2.1准同期并网理想条件图2-1(a)表示发电机G1欲与母线W并列运行时，必须利用断路器QF1进行并列操作;图2-1(b)说明，当系统两部分系统联络线要实现同步运行时，也必须利用断路器QFA进行并列操作。理想的同步并列的条件如下。(1)待并发电机频率与母线频率相等，即滑差(频差)为零。(2)断路器主触头闭合瞬间，待并发电机电压与母线电压间的瞬时相角差为零，即角差为零。(3)待并发电机电压与母线电压的幅值相等，即压差为零。下一页返回2.2准同期并列运行原理及条件分析2.2.2准同期条件的分析准同期条件是指图2-1(a

5、)中，QF1触头闭合前的瞬间，发电机G1与母线W(视作无穷大)间的滑差、角差与电压差值。1.滑差图2-1（a）中，QF1按准同期条件合上之前，待并发电机G1的电压其频率fg与发电厂母线电压及其频率fs一般是不相等的。在并列过程中，两者的频率差用fss表示。显然，可令:上一页下一页返回2.2准同期并列运行原理及条件分析当两个交流电压的频率不等(但较接近)且具有公用接地点时，如图2-2(a)所示，一般用两个有相对旋转速度的矢量来表示它们，见图2-2(b)。两个交流电压间的瞬时相角差δ就是图中两矢量间的夹角;两电压矢量间的相对电角速度称为滑差角

6、速度(简称滑差)，用表示。于是得:上一页下一页返回2.2准同期并列运行原理及条件分析滑差也可以用坐标值表示，即:滑差或滑差周期都可以用来确定地表示待并发电机与系统之间频率差的大小。上一页下一页返回2.2准同期并列运行原理及条件分析我国在发电厂进行正常人工手动并列操作时，一般限制滑差周期在10~16s范围内。2.角差如果并列断路器触头闭合的瞬间，角差δ则前述同步并列的条件(2)完全得到满足。因相角差而产生的并列冲击也为零。但是断路器是由机械构件组成的，每次的闭合时间不可能完全一样，只能按照断路器机构的平均闭合时间进行整定;同时自动准同期装置

7、-也可能出现误差，这使得发电机不能每次都在δ=0瞬间并列，图2一3(c)表示，△f=0,△U=0,而只有同步并列的条件(2)不能满足时，在并列断路器闭合前瞬间，电机电压与母线电压间存在着相角差δ的电压矢量图。上一页下一页返回2.2准同期并列运行原理及条件分析图中的将对发电机产生冲击电流，冲击电流的最大值为：此时的冲击电流属有功冲击电流，其矢量图见图2-4。图2-3(c)中的δ角一般称并列(或合闸)误差角，它产生的有功冲击电流对汽轮机组的安全与寿命影响较大，机组容量越大，对δ值的限制越严。另一方面断路器动作时间的误差等因素，使并列允许滑差值

8、与允许并列误差角间可能形成某种制约关系。上一页下一页返回2.2准同期并列运行原理及条件分析3.压差图2-3(b)是只有同步并列的条件(3)得不到满足，发电机电压幅值与母线电压幅值不相等时的情形