康明斯动力（深圳）有限公司

 

新闻主题	发电机准同期并列法的条件和投入步骤

 

摘要：柴发电站由柴油发电机组和配电装置组成，一般大型发电机房通常设有2-3台同容量、同型号的发电机组，日常由一台发电机向电网供电。随着工业社会的不断发展电力行业显得越来越重要，而同期并列是电力系统中经常进行的一项十分重要的操作。错误的并列方法会对发电机和系统产生巨大的冲击，损坏电气设备，影响电力系统的稳定性，造成成本升高。康明斯公司本文即针对发电机同期并列的原理、条件和过程进行了阐述，同时提出了发电机并车失败的原因和解决方法。

 

一、并联运行的条件

 

1、运行条件

      并联投入时，避免产生大的电流冲击和转轴受到突然的扭矩。并联合闸必须满足四个条件∶

（1）发电机频率等于电网的频率（各国电网频率大致有两种∶50Hz或60Hz，我国为50Hz）。

（2）发电机的电压幅值等于电网电压的幅值，且波形一致。

（3）发电机的电压相序与电网的电压相序相同（发电机相序决定于原动机的转向，一般是固定的）。

（4）在合闸时，发电机的电压相角与电网电压的相角一样。

2、条件不满足的危害

（1）发电机和电网之间有环流，定子绕组端部受力变形。

（2）产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡。

（3）电机和电网之间有高次谐波环流，增加损耗，温度升高，效率降低。

（4）电网和电机之间存在巨大的电位差而产生无法消除的环流，危害电机安全运行。

 

二、准确同步法

 

1、操作步骤

      用准同期法进行并列操作，发电机组电压必须相同，频率相同以及相位一致，这可通过装在同期盘上的两块电压表、两块频率表以及同期表和非同期指示灯来监视，并列操作步骤如下：

      将其中一台发电机组的负荷开关合上，将电压送至母线上，而另一台机组处在待并状态。合上同期开头，调节待并发电机组的转速，使它等于或接近同步转速 （与另一台机组的频率相差在半个周波以内），调节待并发电机组的电压，使其与另一台发电机组电压接近，在频率与电压均相近时，同期表的旋转速度是越来越慢 的，同期指示灯也时亮时暗；当待并机组与另一台机组相位相同时，同期表指针指示向上方正中间位置，同期灯最暗，当待并机组与另一台机组相位差最大时，同期表指向下方正中位置，此时同期灯最亮，当同期表指针按顺时针方向旋转时，这说明待并发电机的频率比另一台机组的频率高，应降低待并发电机组的转速，反之当同期表指针按逆时针方向 旋转时，应增加待并发电机组的转速。同期表指针顺时针方向缓慢旋转，指针接近同期点时，立即将待并机组的断路器合闸，使两台发电机组并列。并列后切除同期表开关和相关的同期开关。

2、并联条件检测法

      将同步发电机调整到符合并联条件后进行并网操作，分为暗灯法和旋转灯光法两种。

（1）暗灯法

      如图1所示。电网与同步发电机之间的三相并联开关两侧接灯泡，称相灯，若三相相灯同明同暗，说明相序正确；当三组相灯同时熄灭时，表示电压差△U，=△U，=△U。=0，即可并网合闸。

（2） 灯光旋转法

      如图2所示。此方法比暗灯法容易实现并网操作，一个相灯熄灭时，另两个相灯亮度一样；调节发电机转速，使灯光旋转极其缓慢。当相灯1熄灭，相灯2、相灯3亮度一样时，即可合闸并网。

 

图1  暗灯法接线图和相量图

图2  灯光旋转法接线图

 

三、自同步法

 

      柴油发电机自同步并联接线如图3所示，原理框图如图4所示。

1、自同步法的投入步骤

（1）校验发电机相序，把发电机拖动到接近同步转速，励磁绕组经限流电阻短路。

（2）发电机投放电网，立即加直流励磁电流，此时靠定、转子磁场间所形成的引力就可把转子自动牵入同步。缺点合闸后有电流冲击。

（3）如图4所示，合闸控制电路把电压差允许鉴别的条件、频差允许鉴别条件与恒定提前时间（主开关合闸时间）捕获脉冲通过一个合闸与门送出合闸控制信号，使主开关合闸操作。

2、组成

      由自动准同步装置和自动调频调载装置配合完成。

3、功能

① 检测待并发电机电压与电网电压之间的频率和频差符号，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。

 3、注意事项

      为防止不同期并列，在下列3种情况时不准合闸：

1、组合式三相同期表的指针转动不平稳而且有跳动现象，不准合闸。因为这可能其内部的接点有卡阻现象；

2、若组合式三相同期表的指针在接近同期点时出现停滞现象，不准合闸。因为此时虽然满足并列条件，但由于开关操作机构动作需要约0.2s的时间，若在此时间内发电机与电网之间的电压、周波及相角差有变化，则会使开关的合闸在不同期点上；

3、若组合式三相同期表的指针转动过快时，不准合闸。因为此时待、并发电机与电网的周波相差很大，不易掌握开关合闸操作的时间，容易造成在不同期点上合闸。

      发电机的并列操作在一定程度上关系到整个发电厂与电网的安危，要求操作人员必须具有丰富的现场经验；在操作时密切监视有关机组及联络线的表计变动情况；确保待并发电机安全可靠地并入电网运行。

 

图3  同步发电机并联接法线路图

图4  柴油发电机自动并车装置原理图

 

四、发电机并车失败的原因及排除

 

1、并车失败的原因

      交流同步发电机并车失败的原因通常有以下几方面：

① 电网参数波动太大：由于有较大负载波动，引起电网功率、频率、电压大幅度波动，当并车合闸时产生较大的冲击电流而使主开关跳闸，所以并车时应断开剧烈波动的负载，待并车完成后再接通负载。

② 由于自动调频调载装置故障而无法合理分配负载或者手动并车时负载转移不及时使逆功率继电器动作引起主开关跳闸。

③ 操作不当，没有满足并联运行的条件就随意并车而引起大的冲击电流使主开关跳闸。

④ 自动并车装置故障，无法给主开关发出合闸指令，该装置控制逻辑如图5所示。

⑤ 均压线故障或均压线接线端钮松脱。

2、故障查找

（1）排除怀疑项

通过试验，就是在电网参数平稳，波动不大的情况下，两台发电机也不能互相自动准同步并车，那就排除了电网不稳的原因。手动准同步并车以后，随着负载的变化发电机能够完成功率的自动分配，说明自动调频调载装置也是正常的，也排除了它的原因。能够手动准同步并车合闸，说明能够满足并联运行的条件，主开关也没有问题。检查均压线与接线端钮也是正常的。通过上述分析，基本可以确定造成这种故障现象的原因是自动并车装置出现了问题，无法发出合闸指令。

（2）确定怀疑项

① 自动并车装置不能发出合闸指令一般有以下几个原因：

      装置本身出现故障。

       机组运行不稳定，无法寻觅同步投入条件。

      合闸电路有故障，不能合闸。

② 如图6所示，并联运行模块EP200的输入电源是通过接在发电机单相电路中的电流互感器提供的。图中并联单机开关打开时为并联运行，闭合时为单机运行。

③ 在1#发电机运行时把2#发电机启动起来，调试到准同步状态，按下并车按钮，测量并联运行模块EP200的并联单机开关两端，发现2台发电机的并联单机开关均为闭合状态。而并联单机开关的打开是通过并车按钮控制一个接触器来实现的。按下并车按钮，检查发现接触器不动作，检查从按钮到接触器接线正常，线圈控制电压正常，确定是接触器故障。换新接触器，恢复接线，并车试验，并车恢复正常。

 

图5  柴油发电机组同期并列系统控制逻辑

图6  发电机并联运行接线图

 

总结：

      随着科技的发展，柴发电站的自动化程度越来越高，信息技术和其它高新技术也都是建立在电能应用基础之上的。这就要求我们的柴发电站管理人员除了要不断地提高自己的专业技能，同时也要对发电机房的主要机电设备加强维护管理，既要会操作，也要充分了解它们性能特点，工作原理，才能做到科学管理、精心维护、精确保养，才能精确地了解设备的工作状态，发现问题时能够下手，敢于下手。确保柴油发电机组及配电系统始终处于良好的技术状态，确保柴发电站安全营运。

 

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