同期装置讲义ppt课件.ppt

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1、,同期装置,同期装置,1.1 同期基本概念,各发电机转子间的相角差不越过允许的极限值,发电机出口的折算电压近似地相等,系统中各发电机转子以相同的电角速度旋转,只有满足这些条件。电力系统中的发电机才能并列运行。此时，发电机在系统中的运行又称为同步运行。,三要素,一、同期方式,（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不超过倍的额定电流。 （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。,同步电机并列的基本准则：,发电机的并列有两种方式：即准同期和自同期。,自同期 采用此种方式时，先打开导叶开启机组，当转速接近额定转速时，直接合机组出

2、口断路器，连接机组和和母线（系统），再加励磁，在系统的作用下，使机组进入同步运行状态。,自同期特点1、操作简单，机组并列快，不会造成非同期合闸。2、合闸瞬间，机组会产生很大的冲击电流，对机组和系统会产生强烈的冲击，所以一般只适用于小机组。而目前一般不采用自动期方式。,1.2 同期的基本方式,准同期操作方式,准同期 采用此种方式时，先打开导叶开启机组，当转速满足条件时，加励磁。如果电压、相位、频率满足要求后，发合闸命令，使机组并列上网发电。,准同期特点1、机组不会产生冲电流（或很小），对系统影响小。2、操作要复杂些，手动准同期对运行人员要求较高，可能造成非同期合闸，从而烧坏机组或造成系统故障。3

3、、可以用于线路同期操作。,两种并列方式各有优缺点。水电站一般的应用情况是；,以自动准同期作为发电机正常时的并列方式,以手动准同期作为备用,并均带有非同期闭锁装置。至于自同期，则主要用作事故情况下的并列方式，且一般均采用自动自同期并列，同时要求 发电机定于绕组的绝缘及端部团定情况应良好，端部接头应 无不良现象。,2.2 同期点选择原则,2.1 同期点基本概念 用于同期并列的断路器，即称为同期点。一般说来，如果一个断路器断开后，两侧都有电源且可能不同步，则这个断路器就应该是同期点。,二、同期点选择和同期电压引入,2.2 同期点选择原则发电机的所有断路器都应该是同期点。发电机与变压器间不设断路器的发

4、电机一变压器单元接线，其同期点应设在变压器高压侧断路器上。三绕组变压器或自耦变压器与电源连接的各侧断路器均应作为同期点。低压侧与母线连接的双绕组变压器，一般应有一侧断路器作为同期点。,二、同期点选择和同期电压引入,2.2 同期点选择原则如果双线圈变压器只有一侧作为同期点，那么不作为同期点的一侧断路器合闸回路应经另一侧断路器的常闭辅助触点闭锁。母线分段、联络断路器及旁路断路器均应作为同期点。接在单母线上的对侧有电源的线路断路器均应作为同期点。接于双母线的对侧有电源的线路，可只考虑利用旁路断路器或母线联络断路器进行并列，线路断路器不作为同期点。但对要分裂成两个单独系统运行的双母线和35kV 及以上

5、电压等级的系统主要联络线，则线路断路器应作为同期点。,2.2 同期点选择原则多角形接线和外桥形接线中，与线路相关的两个断路器均应作为同期点。一台半接线的所有断路器均应作为同期点。全厂只有一条线路时，线路断路器可不作为同期点。2.3 同期电压引入 采用准同期方式并列时，需比较待并发电机与系统电压的数值、频率和相位。为此需将待并侧和系统的电压引至同期装置，以便进行比较判断。引入同期装置的电压通常取自不同的电压互感器。,单相电压互感器接线方式两个单相电压互感器构成的V-V接线方式三相三柱式电压互感器构成的星形接线方式三相五柱式电压互感器的接线三个单相电压互感器的接线,2.3.1 PT的接线方式,单相

6、电压互感器接线方式,特点：一次侧不能接地，二次绕组接地， 只能 测量线电压。,两个单相电压互感器构成的V-V接线方式,V-V接线的特点,V-V接线方式又称不完全三角形接线，其一次绕组不能接地，二次绕组接地。V-V接线的特点是：只用两支单相电压互感器就可以获得三个对称的线电压和相对中性点的相电压，但是无法得到相对地的电压。V-V接线以前较广泛地应用于各种电测仪表，目前已经不再使用这种接线方式。,三相三柱式电压互感器构成的星形接线方式,可测量线电压和相电压，但不能测量供绝缘监察的相对地电压二次绕组接地，一次绕组中性点不允许接地。,三相五柱式电压互感器的接线,三个单相电压互感器的接线,三相五柱式及三

7、个单相电压互感器接线的特点,35kV及以下小电流接地系统普遍采用三相五柱式电压互感器。110kV及以上大电流接地系统则采用三个单相电压互感器组。一、二次绕组中性点及开口三角形绕组一端接地。可测量线电压、相电压、绝缘监察的相对地电压及零序电压。,电压互感器的二次侧接地方式,电压互感器的各个二次绕组均必须有可靠的保护接地，且只允许有一个接地点。二次侧接地属保护接地，是为了防止一次绕组与二次绕组间绝缘损坏后，一次侧高电压串入二次侧，危及人身和设备安全。接地方式的种类有：1、中性线接地，2、 B相接地。发电厂的电压互感器多采用B相接地方式 ，其中性点F作为后备。变电站电压互感器采用中性点接地方式。,电

8、压互感器的变比,大电流接地系统电压互感器的变比,小电流接地系统电压互感器的变比,2.3.2 同期电压引入方式 2.3.2.1 发电机断路器同期点,两侧的电压可取自其两侧互感器的基本二次绕组。,2.3.2.2 变压器高压侧断路器同期点 两侧电压取自安装在变压器高、低压侧的互感器。就丫11接线的变压器而言，其两侧相应相间电压存在30。的相位差。这样，为了使从高、低压侧互感器取得的电压相位与同期点两侧电压的相位相符，就应对引入同期装置的电压相位加以校正。,2.3.2.2 变压器高压侧断路器同期点,在中性点直接接地系统中，为了校正引自互感器电压的相位，可从变压器高压侧互感器接成开口三角形的绕组取得电压

9、(见图2-3)。,2.3.2.2 变压器高压侧断路器同期点,对于中性点不接地系统，为了校正相位，通常采用中间转角变压器。转角变压器接于高压侧互感器的二次绕组，应是Y，d11接线，变比为 /100V。,2.3.2.3 母联和分段断路器同期点 与发电机断路器电压引入方法相似。当与继电保护的接地要求发生矛盾时，可从辅助二次绕组取得电压。如图2-5所示。在110kV及以上中性点直接接地系统中，一般即用此方法取得同期电压。,2.3.2.3 母联和分段断路器同期点 对于中性点不接地系统，为解决接地的矛盾，可通过变比为100100V的单相隔离变压器取得100V同期电压，如图2-6所示。线路上装有三相电压互感

10、器的线路断路器同期点，其同期电压的引入方法与上述相同。,2.3.2.4 线路上装有单相电压互感器的线路断路器同期点,在中性点直接接地系统中，单相电压互感器接于相与地之间。此时可从互感器辅助二次绕组得到100V电压。另一个同期电压可从母线互感器2YH的辅助二次绕组取得。,2.3.2.4 线路上装有单相电压互感器的线路断路器同期点,在中性点不接地系统中，单相电压互感器接在相间电压上，如图2-8所示。此时，互感器一次绕组的额定电压应是相间电压，二次电压则应为100V。同期点另一侧的电压取自母线电压互感器基本二次绕组的相应相间电压。当与继电保护接地要求发生矛盾时，同样可通过单相隔离变压器取得同期电压。

11、,三、准同期并列的条件,（1）断路器两侧的电压差在给定值内； 即 UdUg-Us 电压差给定值 （差值不应超过额定值的510） （2）断路器两侧的电压频率差在给定值内； 即 fdfg-fs 频率差给定值（差值不应超过额定值的0.20.5，即0.10.25HZ） （3）断路器合闸的瞬间相角差为零。 即 dg-s 0 （相位差应小于100，最好在相位差为0时合闸）,3.1 准同期并列的实际条件,3.2 偏离理想条件的后果 3.2.1 仅存在电压幅值差,并列时: 频率 fG=fX； 相角差e=0； 电压幅值UGUX。冲击电流有效值：,Us超前Ih900，冲击电流主要为无功电流分量,出现这种情况时，冲

12、击电动力对发电机定子绕组端部机械产生危害！,3.2.2 仅存在合闸相角差,并列时: 频率 fG=fX；, 相角差e0。, 电压幅值UG=UX；,冲击电流有效值：,冲击电流主要为有功电流分量,当e很小时，可认为Ih超前Us 900，此时产生的冲击电动力，可能使机组联轴受到突然冲击！,3.2.3 仅存在频率差,TS,图2-3 脉动电压,(a) 相量图,(b) 波形图,并列时： UG=UX； fGfX。,事实上在发电机同期并网的三个条件中，电压差和频率差并不是伤害发电机主要因素，真正伤害发电机的是相角差。因此在准同期并网过程中，严格控制相角差在零度时合上断路器。,名词解释: 越前时间（导前时间）：

13、发电机准同步并列时，并列合闸瞬间发电机电压和系统电压之间的相位差应等于零。 考虑到并列断路器都有一个合闸时间，自动准同步装置应该在=00前一段时间发出合闸脉冲，这个提前时间称为导前时间tad 。 由于一个断路器的合闸时间是恒定不变的，所以导前时间也不应随频差、压差改变，是一个固定的值，称之为恒定导前时间。,准同期并列操作方式,手动准同期：操作人员观察同期表，根据经验发合闸命令。一般作为自动准同期的备用方式。自动准同期：当现地控制单元发出合闸命令时，自动准同期装置自动寻找最佳合闸时间，发出合闸令。同时，在不满足同期合闸时，给励磁、调速器发出调整命令，加快合闸时间。,四、准同期并列的操作方式,4.

14、1.1 手动准同期特点手动准同期的主要缺点是：并列时间较长；最佳合闸瞬间的选择与运行人员的经验相和操作水平有关，无法保证在最佳条件下并列；不能实现机组的自动起动和并列;在水电站中一般只作为备用的并列方式。,4.1 手动准同期,4.1.2 同期表 常用的同期表为组合式同期表。如图所示，同期有三部分组成：频差检测部分、电压检测部分、同期检测部分。 1、频差检测：同期表左侧的指针指出系统和机组的频率差的大小。向“”偏转，表示系统频率大于机组频率，反之表示系统频率低于机组频率，偏差越大，指针偏离中间位置越大。,、压差检测：同期表右侧的指针指出系统和机组的压差的大小。向“”偏转，表示系统电压大于机组电压

15、，反之表示系统电压低于机组电压。偏差越大，指针偏离中间位置越大。,3、同期检测：同期表中间为同期检查结果指示。当同期表指针顺时针方向旋转时，表示待并发电机频率比系统高，应减低待并发电机转速；当同期表指针逆时针方向旋转时，表示待并发电机转速太低，应加快待并发电机的转速。指针偏离同期点指示出相位的差值大小。同时，指针的转速反映相位差值变化的快慢。,同步检查继电器,作用：为防止非同期合闸，一般在同期的自动、手动回路中安装有同步检查继电器。 如果同步点两侧电压相角差超过同步检测继电器整定的动作角度时，继电器动作，常开触点打开，断开合闸脉冲回路，断路器就无法合闸。只有当相角差小于整定角度时，常开触点才会

16、闭合，允许发出合闸脉冲。这样就防止了非同期合闸，起到了闭锁作用。,4.1.3 手动准同期操作基本步骤（1）选定同期点SS切换到准同期位置，将两侧电压引入同期小母线。（2）选择SA1“粗调”。（3）选择SA1“精调”。（4）发合闸脉冲操作SA。由于断路器及其合闸接触器存在固有动作时间，合闸脉冲应在相位差0之前一段时间发出。（5） SS、SA1切换至断开位置。相应接点、回路复归，同期操作完成。,4.2.1 两个功能 自动检查待并发电机和系统的电压差和频率差，在满足准同期并列条件时自动提前发出合闸脉冲，使断路器触头在相位差0瞬间接通。 当电压差或频率差不满足要求时，自动对待并发电机发出调压或调速脉冲

17、，以加快自动并列的过程。,4.2 自动准同期,4.2.2 自动准同期装置,自动准同期装置按自动化程度分为：（1）半自动准同期并列装置没有频差调节和电压调节功能，只有合闸信号控制单元；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，并列装置就会在合适的时刻发出合闸信号。（2）自动准同期并列装置设置了频率控制单元、电压控制单元和合闸信号控制单元；待并发电机的频率或电压都由并列装置自动调节；当满足并列条件时，自动选择合适时机发出合闸信号。,4.2.3 ZZQ-5型自动准同期装置 自动准同步装置可分为四个部分合闸部分调频部分调压部分电源部分,合闸部分的主要作用是：自动检测并调

18、节待并发电机和系统间频率差、电压差，在发电机电压和系统电压相角差=0之前提前一个恒定的导前时间发合闸脉冲命令，保证合闸瞬间=0。为了完成上述功能，合闸部分由以下五个单元构成（1）线性整步电压的获得单元。（2）导前时间脉冲的形成单元。（3）频差检测单元。（4）压差控制单元。（5）合闸逻辑单元。,准同期并列合闸信号控制逻辑结构,五、 自动自同期,自同期 就是把未励磁而转速接近同步转速的机组投入系统，并随即（或经一定延时）加上励磁。优点：简单，迅速，在系统电压降至0.50.6倍额定电压，频率降至45HZ时仍可用自同期。缺点：产生大冲击电流，投入瞬间系统电压下降，无法实现两个系统并列或系统统一部分与另一部分并列。同期方式（3种）：手动，半自动（合闸自动），全自动,5.1 自同期并列条件 在故障情况下为加速故障处理，可以采用自同期方式。5.2 自同期并列存在的问题 大容量机组自同期缺乏经验，而且电力系统的某些运行方式又可能对自同期并列产生不利影响。同时无阻尼绕组水轮发电机的自同期也较不利。此外，自同期时，发电机能否被拉入同步等。,5.3 自同期并列的要求1、在冷状态下，冲击电磁力矩不超过发电机出口三相突然断路时数值一半。2、自同步时，电网电压降低值和恢复时间要通过电网电压计算试验决定。3、冲击电流在定子端部引起电动力，要求不超过出口三相突然短路时的最大力矩。,