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第三章 同步发电机自动并列装置 第一节 概述 一、电力系统并列操作的意义 并列操作：将同步发电机投入电力系统并列运行的操作。 同期点：在发电厂内，凡可以进行并列操作的断路器。如：发电机出口断路器，发电机双绕组变压器组的高压侧断路器，发电机三绕组变压器组的各侧断路器都是同期点；母线联络断路器、旁路母线断路器都可以作为同期点。但母线分段断路器一般不作为同期点。 ①发电厂：经常进行的操作， ②系统：正常运行时，负荷增加，备用机组迅速投入系统， ③系统：事故时，会失去部分电源，也要求将备用机组快速投入电力系统以制止系统的频率崩溃，均要对发电机进行同步操作，将发电机组安全可靠、准确快速地投入系统参加并列运行。 ①单台发电机与电力系统并列运行， ②系统中分开运行的线路断路器正确投入， 提高电力系统的稳定性及线路负荷的合理经济分配。 电力系统运行中任意母线电压的瞬时值： u=Umsin(ωt+φ)， δ0=ωt+φ 上式反映了电网运行中该母线电压的幅值、频率、相角。 这三个状态量常被指定为运行母线电压的三个状态量。 什么是并列？ 同步发电机投入电力系统并列运行的操作，或者电力系统解列的两部分进行并列运行的操作称为并列操作或同期操作。 并列分为①发电机并列和②系统并列两种。 ①发电机并列是将发电机与系统连接的断路器闭合使发电机投入电力系统运行的操作。 ②系统并列是将连接两个系统联络线上的断路器闭合使两个分开的系统并联运行的操作。 对并列的基本要求是： (1)冲击电流不超过允许值，应尽可能小，不超过(1～2)IN ; (2)并列后应能迅速进入同步运行。 ①所谓冲击电流是指并列断路器合闸时通过断路器主触头的电流。 一般冲击电流幅值较高而持续时间较短。 发电机并列时冲击电流会在定子绕组中产生电动力,其值与冲击电流的平方成正比。 冲击电流太大时，过大的电动力可能造成定子绕组损坏，如造成定子绕组端部开断等。 还可能造成电力系统中其它设备损坏或电力系统振荡。 ②这里所谓“进入同步运行”是指 刚并入电力系统的发电机组与系统内的发电机组以相同的电气角速度旋转， 或两个刚并列的系统内的发电机组以相同的电气角速度旋转。 如果并列时冲击电流超过允许值或不能被拉入同步，就会对机组的安全造成危害。 当机组容量与系统容量相比足够大时还会对系统产生扰动，造成系统振荡。 出现上述情况时,必须立即将刚刚并列的两部分解列. 由于并列操作不当可能造成设备损坏或系统振荡,只有有丰富经验的运行人员才允许进行手动并列操作. 二、并列的方法 准同期并列和自同期并列 1.准同期并列 准同期并列是待并机组并列前， 转子先加励磁电流，并调整到使发电机电压与系统电压相等；同时调整发电机转速使发电机的频率与系统频率相等。 当上述两个条件满足时，在相位重合前一定时刻发出合闸脉冲，合上发电机与系统之间的断路器，这种并列称为准同期并列。 准同期并列的优点： 在正常情况下，并列时产生的冲击电流比较小，对系统和待并发电机均不会产生什么危害。 准同期并列的缺点： 因同期时需调整待并发电机的电压和频率，使之与系统电压，频率接近，这就要花费一定时间，使并列时间加长，不利于系统发生事故出现频率缺额时及时投入备用容量。 2.自同期并列 是将一台未加励磁电流、接近同步转速的发电机直接投入系统，随后再给发电机加上励磁电流，在原动机转矩、同步力矩的作用下将发电机拖入同步，完成并列操作。 ①自同期并列的优点 操作简单、并列迅速、易于实现自动化。 ②自同期并列的缺点 是冲击电流大、对电力系统扰动大，不仅会引起电力系统频率振荡，而且会在自同期并列的机组附近造成电压瞬时下降（因为并列发电机未经励磁，并列时会从系统中吸收无功功率）。 自同期并列只能在电力系统事故、频率降低时使用。因结构简单在中小型水轮机组中有使用。 由于自同期并列合闸时发电机尚无励磁，所以在断路器闭合的瞬间相当于电力系统通过发电机定子绕阻金属性三相短路，冲击电流较大，其最大冲击电流的周期分量： （一）准同期并列的理想条件 设并列前发电机电压瞬时值为 uG=UGsin(ωGt+φG) 式中UG—发电机电压的幅值; ωG—发电机电压的角频率; φG—发电机电压的初相角. 系统电压的瞬时值 uS=USsin(ωSt+φS) 式中US—系统电压的幅值； ωS—系统电压的角频率; φS—系统电压的初相角。 理想条件： 如果调节断路器两侧电压的幅值相等、频率相同、相角一致,断路器两端的电压差ΔU就会等于零。 此时，闭合断路器主触头时冲击电流为零,且并列之后双方会立即同步运行。 这就是同期并列的理想条件。 用数学式表达，即 ①fG=fS ,或ωG=ωS , fD=