同步发电机准同期并列运行

一、并列操作的意义

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，被称为并列或同期操作。 随着负荷的波动，电力系统中发电机运行的台数也经常要变化。 因此，同步发电机的并列操作是电厂的一项重要操作，另外，当系统发生事故时，也常要求将备用发电机组迅速投入电网运行。可见，在电力系统运行中并列操作是较为频繁的。电力系统的容量在不断增大，同步发电机的单机容量也越来越大，大型机组不恰当的并列操作将导致严重后果。因此，对同步发电机的并列操作进行研究，提高并列操作的准确度和可靠性，对于系统的可靠运行具有很大的现实意义。

同步发电机的并列运行方法可以分为准同期并列运行和自同期并列两种。 在电力系统正常运行情况下，一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行。自同期并列方法法已经很少采用，只有当电力系统发生事故时，为了迅速投入水轮发电机组，过去曾采用自同期并列方法。随着自动控制技术的进步，特别是微型数字式自动并列方法已日趋成熟，现在也可以用准同期法快速投运水轮发电机组。

二、准同期并列条件

待并发电机组先加励磁电流，调节其端电压的状态参数使之符合并列条件，再合上断路器QF，这种操作为准同期并列。

发电机准同期并列的理想条件为并列断路器两侧电源电压三个状态量全部相等，即

（1） GX（2）U G U X（3） e 0或 fGfX（即频率相等）

（即电压幅值相等） （即相角差为零）

这是，并列合闸的冲击电流等于零，斌且并列后发电机G与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。

但是，实际运行中待并发电机组的调节系统很难实现上边提到的理想条件调节。因此，三个条件很难同时满足。其实在实际操作中也没有这样苛求的必要。

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因为并列合闸时只要求冲击电流较小、不危及电气设备，合闸后发电机组能迅速拉入同步运行，对待并发电机和电网运行的影响较小，不致引起不良后果。

因此，现实情况中同步电机并列应遵循的原则：

（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1～2倍的额定电流。

（2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。

三、准同期并列装置

准同期并列装置主要组成部件

1、控制单元

为了使待并发电机组满足并列条件，准同期并列装置主要有下列三个单元组成。 （1）频率差控制单元。它的任务是检测UG与UX间的滑差角频率S，且调节待并发电机的转速，使发电机电压的频率接近于电网频率。

（2）电压控制单元。它的功能是检测UG与UX间的电压差，且调节发电机电压

UG，使它与UX间的电压差值小于规定允许值，促使并列条件的形成。

••••（3）合闸信号控制单元。检查并列条件，当待并机组的频率和电压都满足并列条件时，合闸控制单元就选择合适的时间发出合闸信号，使并列断路器QF的主触

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头接通时，相角差e接近于零或控制在允许范围以内。 2、自动化程度分类

准同期并列装置主要组成部件如上图所示，同步发电机的准同期并列装置按自动化程度可分为：

（1）半自动并列装置。这种并列装置没有频率差控制和电压差控制功能，只有合闸信号控制单元。并列时，待并发电机的频率和电压由运行人员监视和调整，当频率和电压都满足并列条件时，并列装置就在合适的时间发出合闸信号。它与手动合闸的区别仅仅是合闸信号由该装置经判断后自动发出，而不是由运行人员手动发出。

（2）自动并列装置。自动并列装置中设置了频率差控制单元、电压差控制单元和合闸信号控制单元。由于发电机一般都配有自动电压调节装置，因此在有人值班的发电厂中，发电机的电压往往由运行人员直接操作控制，不需配置电压差控制单元，从而简化了并列装置的结构；在无人值班的发电厂中，自动准同期并列装置需设置具有电压自动调节功能的电压差调整单元。同步发电机并列时，发电机的频率或频率和电压都由并列装置自动调节，使它与电网的频率、电压间的差值减小。当满足并列条件是，自动选择合适时机发出合闸信号，整个并列过程毋需运行人员参与。

四、准同期并列合闸信号的控制逻辑

准同期并列合闸信号的控制逻辑结构图

在准同期并列操作中，合闸信号控制单元是准同期并列转装置的核心部件，所以准同期并列装置原理也往往是指该控制单元的原理。其控制原则适当频率和

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电压都满足并列条件的情况下，在UG与UX两相量重合之前发出发出合闸信号。两电压相量重合之前的信号称为提前量信号。按提前量的不同，准同期并列装置可以分为恒定越前相角和恒定越前时间两种原理。

••五、恒定越前时间并列装置的整定计算

恒定越前时间并列装置需要整定的参数如下： 1、越前时间tYJ

tYJtCtQF

式中 tC：自动装置合闸信号输出回路的动作时间； tQF：并列断路器的合闸时间。

tYJ主要决定于tQF，其值随断路器的类型而不同

2、允许电压差

UG与UX间允许电压差一般定为(0.1～0.15)U

N 3、允许滑差角速度

由于装置输出回路和断路器的合闸时间存在着分散性(误差)，并列时难免具有合闸相角差，这就使并列时的允许滑差角速度SY受到限制。

六、总结

通过上述文字的描述，我们了解了同步发电机准同期并列的原理，也知道了，在并列断路器两侧电源电压近似频率相等、幅值相等、相角相等时才能将同步发电机并到正在运行的电力系统中，从而使并网过程的冲击电流最小，减少对电力系统的损害，同时认识到了它在电力系统并列运行操作中的重要意义。

七、参考文献

[1]天津大学孙雅明主编.电力系统自动控制与装置.北京:水利电力出版社,1990 [2]华北电力学院编.电力系统自动化原理与技术.北京:电力工业出版社,1981 [3]杨冠城主编.电力系统自动装置原理（第四版）.北京:中国电力出版社,2007

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