新聞主題	發電機準同期并列法的條件和投入步驟

 

摘要：柴發電站由柴油發電機組和配電裝置組成，一般大型發電機房通常設有2-3臺同容量、同型號的發電機組，日常由一臺發電機向電網供電。隨著工業社會的不斷發展電力行業顯得越來越重要，而同期并列是電力系統中經常進行的一項十分重要的操作。錯誤的并列方法會對發電機和系統產生巨大的沖擊，損壞電氣設備，影響電力系統的穩定性，造成成本升高。康明斯公司本文即針對發電機同期并列的原理、條件和過程進行了闡述，同時提出了發電機并車失敗的原因和解決方法。

 

一、并聯運行的條件

 

1、運行條件

      并聯投入時，避免產生大的電流沖擊和轉軸受到突然的扭矩。并聯合閘必須滿足四個條件∶

（1）發電機頻率等于電網的頻率（各國電網頻率大致有兩種∶50Hz或60Hz，我國為50Hz）。

（2）發電機的電壓幅值等于電網電壓的幅值，且波形一致。

（3）發電機的電壓相序與電網的電壓相序相同（發電機相序決定于原動機的轉向，一般是固定的）。

（4）在合閘時，發電機的電壓相角與電網電壓的相角一樣。

2、條件不滿足的危害

（1）發電機和電網之間有環流，定子繞組端部受力變形。

（2）產生拍振電流和電壓，引起電機內功率振蕩。

（3）電機和電網之間有高次諧波環流，增加損耗，溫度升高，效率降低。

（4）電網和電機之間存在巨大的電位差而產生無法消除的環流，危害電機安全運行。

 

二、準確同步法

 

1、操作步驟

      用準同期法進行并列操作，發電機組電壓必須相同，頻率相同以及相位一致，這可通過裝在同期盤上的兩塊電壓表、兩塊頻率表以及同期表和非同期指示燈來監視，并列操作步驟如下：

      將其中一臺發電機組的負荷開關合上，將電壓送至母線上，而另一臺機組處在待并狀態。合上同期開頭，調節待并發電機組的轉速，使它等于或接近同步轉速 （與另一臺機組的頻率相差在半個周波以內），調節待并發電機組的電壓，使其與另一臺發電機組電壓接近，在頻率與電壓均相近時，同期表的旋轉速度是越來越慢 的，同期指示燈也時亮時暗；當待并機組與另一臺機組相位相同時，同期表指針指示向上方正中間位置，同期燈最暗，當待并機組與另一臺機組相位差最大時，同期表指向下方正中位置，此時同期燈最亮，當同期表指針按順時針方向旋轉時，這說明待并發電機的頻率比另一臺機組的頻率高，應降低待并發電機組的轉速，反之當同期表指針按逆時針方向 旋轉時，應增加待并發電機組的轉速。同期表指針順時針方向緩慢旋轉，指針接近同期點時，立即將待并機組的斷路器合閘，使兩臺發電機組并列。并列后切除同期表開關和相關的同期開關。

2、并聯條件檢測法

      將同步發電機調整到符合并聯條件后進行并網操作，分為暗燈法和旋轉燈光法兩種。

（1）暗燈法

      如圖1所示。電網與同步發電機之間的三相并聯開關兩側接燈泡，稱相燈，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△U，=△U，=△U。=0，即可并網合閘。

（2） 燈光旋轉法

      如圖2所示。此方法比暗燈法容易實現并網操作，一個相燈熄滅時，另兩個相燈亮度一樣；調節發電機轉速，使燈光旋轉極其緩慢。當相燈1熄滅，相燈2、相燈3亮度一樣時，即可合閘并網。

 

圖1  暗燈法接線圖和相量圖

圖2  燈光旋轉法接線圖

 

三、自同步法

 

      柴油發電機自同步并聯接線如圖3所示，原理框圖如圖4所示。

1、自同步法的投入步驟

（1）校驗發電機相序，把發電機拖動到接近同步轉速，勵磁繞組經限流電阻短路。

（2）發電機投放電網，立即加直流勵磁電流，此時靠定、轉子磁場間所形成的引力就可把轉子自動牽入同步。缺點合閘后有電流沖擊。

（3）如圖4所示，合閘控制電路把電壓差允許鑒別的條件、頻差允許鑒別條件與恒定提前時間（主開關合閘時間）捕獲脈沖通過一個合閘與門送出合閘控制信號，使主開關合閘操作。

2、組成

      由自動準同步裝置和自動調頻調載裝置配合完成。

3、功能

① 檢測待并發電機電壓與電網電壓之間的頻率和頻差符號，并根據頻差的大小和符號，向待并發電機發出相應的自動整步的加速或減速信號。

② 檢測頻差、相位差和電壓差，當滿足允許合閘條件時，適時地發出合閘指令。

 3、注意事項

      為防止不同期并列，在下列3種情況時不準合閘：

1、組合式三相同期表的指針轉動不平穩而且有跳動現象，不準合閘。因為這可能其內部的接點有卡阻現象；

2、若組合式三相同期表的指針在接近同期點時出現停滯現象，不準合閘。因為此時雖然滿足并列條件，但由于開關操作機構動作需要約0.2s的時間，若在此時間內發電機與電網之間的電壓、周波及相角差有變化，則會使開關的合閘在不同期點上；

3、若組合式三相同期表的指針轉動過快時，不準合閘。因為此時待、并發電機與電網的周波相差很大，不易掌握開關合閘操作的時間，容易造成在不同期點上合閘。

      發電機的并列操作在一定程度上關系到整個發電廠與電網的安危，要求操作人員必須具有豐富的現場經驗；在操作時密切監視有關機組及聯絡線的表計變動情況；確保待并發電機安全可靠地并入電網運行。

 

圖3  同步發電機并聯接法線路圖

圖4  柴油發電機自動并車裝置原理圖

 

四、發電機并車失敗的原因及排除

 

1、并車失敗的原因

      交流同步發電機并車失敗的原因通常有以下幾方面：

① 電網參數波動太大：由于有較大負載波動，引起電網功率、頻率、電壓大幅度波動，當并車合閘時產生較大的沖擊電流而使主開關跳閘，所以并車時應斷開劇烈波動的負載，待并車完成后再接通負載。

② 由于自動調頻調載裝置故障而無法合理分配負載或者手動并車時負載轉移不及時使逆功率繼電器動作引起主開關跳閘。

③ 操作不當，沒有滿足并聯運行的條件就隨意并車而引起大的沖擊電流使主開關跳閘。

④ 自動并車裝置故障，無法給主開關發出合閘指令，該裝置控制邏輯如圖5所示。

⑤ 均壓線故障或均壓線接線端鈕松脫。

2、故障查找

（1）排除懷疑項

通過試驗，就是在電網參數平穩，波動不大的情況下，兩臺發電機也不能互相自動準同步并車，那就排除了電網不穩的原因。手動準同步并車以后，隨著負載的變化發電機能夠完成功率的自動分配，說明自動調頻調載裝置也是正常的，也排除了它的原因。能夠手動準同步并車合閘，說明能夠滿足并聯運行的條件，主開關也沒有問題。檢查均壓線與接線端鈕也是正常的。通過上述分析，基本可以確定造成這種故障現象的原因是自動并車裝置出現了問題，無法發出合閘指令。

（2）確定懷疑項

① 自動并車裝置不能發出合閘指令一般有以下幾個原因：

      裝置本身出現故障。

       機組運行不穩定，無法尋覓同步投入條件。

      合閘電路有故障，不能合閘。

② 如圖6所示，并聯運行模塊EP200的輸入電源是通過接在發電機單相電路中的電流互感器提供的。圖中并聯單機開關打開時為并聯運行，閉合時為單機運行。

③ 在1#發電機運行時把2#發電機啟動起來，調試到準同步狀態，按下并車按鈕，測量并聯運行模塊EP200的并聯單機開關兩端，發現2臺發電機的并聯單機開關均為閉合狀態。而并聯單機開關的打開是通過并車按鈕控制一個接觸器來實現的。按下并車按鈕，檢查發現接觸器不動作，檢查從按鈕到接觸器接線正常，線圈控制電壓正常，確定是接觸器故障。換新接觸器，恢復接線，并車試驗，并車恢復正常。

 

圖5  柴油發電機組同期并列系統控制邏輯

圖6  發電機并聯運行接線圖

 

總結：

      隨著科技的發展，柴發電站的自動化程度越來越高，信息技術和其它高新技術也都是建立在電能應用基礎之上的。這就要求我們的柴發電站管理人員除了要不斷地提高自己的專業技能，同時也要對發電機房的主要機電設備加強維護管理，既要會操作，也要充分了解它們性能特點，工作原理，才能做到科學管理、精心維護、精確保養，才能精確地了解設備的工作狀態，發現問題時能夠下手，敢于下手。確保柴油發電機組及配電系統始終處于良好的技術狀態，確保柴發電站安全營運。

 

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