發電機并聯柜的并列運行條件與操作
發布時間：2025-07-10 點擊：131
操作使用與維護保養
柴油發電機并聯柜的并列運行條件與操作
發電機組投入并列運行的整個過程叫做并列。將一臺發電機組先運行起來，把電壓送至母線上，而另一臺發電機組啟動后，與前一臺發電機組并列，應在合閘瞬間，發電機組不應出現有害的沖擊電流，轉軸不受到突然的沖擊。合閘后，轉子應能很快的被拉入同步。隨著負荷的波動，電力系統中運行的發電機組臺數經常要變動。因此，同步發電機的并列操作是電廠的一項重要操作。另外，在系統發生某些事故時，也經常要求將備用發電機組迅速投入電網運行。可見，并列操作在電力系統中是很頻繁的。電力系統的容量在不斷增大，同步發電機的單機容量也越來越大，大型機組不恰當的并列操作將導致嚴重后果。因此，對同步發電機的并列操作進行研究，提高并列操作的準確度和可靠性，對于系統的可靠運行具有很大的現實意義。
一、發電機并列運行的條件
1、電壓相等
待并發電機的電壓有效值uf與電網的電壓有效值u相等或接近相等，允許相差±5％的額定電壓值。
待并發電機的電壓有效值uf，與電網的電壓有效值u之間的壓差δu，若在允許范圍內，所引起的無功沖擊電流是允許的。否則δu越大，沖擊電流越大，這個過程相當于發電機的突然短路。因此，必須調整兩者間的電壓，使其接近相等后才可并列。
2、頻率相等
待并發電機的周波ff應與電網的周波f相等，但允許相差±0.05～0.1周/秒以內。
若兩者周波不等，則會產生有功沖擊電流，其結果使發電機轉速增加或減小，導致發電機軸產生振動。如果周波相差超出允許值而且較大，將導致轉子磁極和定子磁極間的相對速度過大，相互之間不易拉住，容易失步。因此，在待并發電機并列時，必須調整周波至允許范圍內。通常是將待并發電機的周波略調高于電網的周波，這樣發電機容易拉入同步，并列后可立即帶上部分負荷。
3、相位相等
待并發電機電壓的相位與電網電壓的相位相同，即相角相同。
在發電機并列時，如果兩個電壓的相位不一致，由此而產生的沖擊電流可能達到額定電流的20～30倍，所以是非常危險的。沖擊電流可分解為有功分量和無功分量，有功電流的沖擊不僅要加重汽輪機的負擔，還有可能使汽輪機受到很大的機械應力，這樣非但不能把待并發電機拉入同步，而且可能使其它并列運行的發電機失去同步。
在采用準同期并列時，發電機的沖擊電流很小。所以，一般應將相角差控制在10º以內，此時的沖擊電流約為發電機額定電流的0.5倍。
4、相序相等
待并發電機電壓的相序必須與電網電壓的相序一致。
5、波形相等
待并發電機電壓的波形應與電網電壓的波形一致，如圖1所示。
以上條件中第4項關于相序的問題，要求在安裝發電機的時候，根據發電機規定的轉向，確定好發電機的相序而得到滿足。所以在以后的并列過程中，相序問題就不必考慮了。第5項關于電壓波形的問題，應在發電機生產制造過程中得以保證。
綜上所述，在發電機并列時，主要滿足1～3項的條件，否則將會造成嚴重事故。在并列合閘過程中，發電機與電網的電壓、周波、相位角接近但并不相等時，由此而產生的較小沖擊電流還是允許的。合閘后，在“自整步作用”下，能夠將發電機拉入同步。其并機裝置運行電路圖分別如圖2所示。
圖1 發電機三相電壓波形圖
圖2 發電機并聯運行電路示意圖
二、發電機并列時的操作
投入并聯的過程稱為整步過程，實用的方法有兩種，準確整步法（準同步法），把發電機調整到完全合乎投入并聯條件再進行并聯合閘操作；自整步法（自同步法），先將發電機勵磁繞組經過限流電阻短路，當發電機轉速接近同步速時（小于5%），先合上并聯開關，再立即接入勵磁，依靠定、轉子間的電磁力自動將電機牽入同步。其操作簡單、無復雜設備，合閘有沖擊電流。
1、準同期并列法
（1）燈光明暗法
如圖3所示當發電機滿足并聯運行條件時，三個燈泡不亮，此時合閘并聯運行。當燈泡不滅，則表示不滿足并聯運行條件，需要調整發電機的轉速、電壓和相位。
（2）燈光旋轉法
如圖4所示，有兩相交叉接線，一相燈滅，另兩相燈光亮度不變，滿足并聯條件，合閘運行。若頻率不等，燈光交替亮暗，形成燈光旋轉。根據頻率超前和滯后，燈光旋轉方向不同，可以判斷兩者頻率高低關系。
圖3 發電機并列——燈光明暗法
圖4 發電機并列——燈光旋轉法
2、自動同步并列法
系統電壓和發電機電壓分別經過電壓互感器降壓后送入自動準同期裝置（結構外觀圖如圖5、圖6所示），自動同期裝置由均頻控制單元均壓控制單元和合閘控制單元三部分組成。均頻控制單元自動檢測發電機電壓與系統電壓頻率差的方向，發出增速或減速信號送到機組調速器的頻率給定環節自動調節，發電機電壓的頻率使頻率差減小。均壓控制單元自動檢測發電機電壓與系統電壓的幅值差的方向，發出升壓或降壓信號送到發電機勵磁調節器的電壓給定環節，自動地調節發電機電壓的幅值使幅值差減小。合閘控制單元自動檢測發電機電壓與系統電壓之間的頻率差和幅值差，在頻率差和幅值差均小于整定值時，在相角差σ=0前一個發電機斷路器的合閘時間（恒定越前時間），發出合閘信號送到發電機斷路器的控制回路使斷路器合閘。
圖5 發電機并機柜一次系統圖
圖6 發電機并機柜剖面圖
三、并列合閘的注意事項
為防止不同期并列，在下列三種情況時不準合閘：
1、組合式三相同期表s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s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0.2秒的時間，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s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。
總結：
發電機的并列操作非常重要，在一定程度上關系到整個發電廠與電網的安危。因此，要求操作人員必須具有豐富的現場經驗和實際工作的鍛煉；要求在操作時注意力必須高度集中，密切監視有關機組及聯絡線的表計變動情況；抓住機會穩、準地進行發電機的并列操作，確保待并發電機安全可靠地并入電網運行。
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一、發電機并列運行的條件
1、電壓相等
待并發電機的電壓有效值uf與電網的電壓有效值u相等或接近相等，允許相差±5％的額定電壓值。
待并發電機的電壓有效值uf，與電網的電壓有效值u之間的壓差δu，若在允許范圍內，所引起的無功沖擊電流是允許的。否則δu越大，沖擊電流越大，這個過程相當于發電機的突然短路。因此，必須調整兩者間的電壓，使其接近相等后才可并列。
2、頻率相等
待并發電機的周波ff應與電網的周波f相等，但允許相差±0.05～0.1周/秒以內。
若兩者周波不等，則會產生有功沖擊電流，其結果使發電機轉速增加或減小，導致發電機軸產生振動。如果周波相差超出允許值而且較大，將導致轉子磁極和定子磁極間的相對速度過大，相互之間不易拉住，容易失步。因此，在待并發電機并列時，必須調整周波至允許范圍內。通常是將待并發電機的周波略調高于電網的周波，這樣發電機容易拉入同步，并列后可立即帶上部分負荷。
3、相位相等
待并發電機電壓的相位與電網電壓的相位相同，即相角相同。
在發電機并列時，如果兩個電壓的相位不一致，由此而產生的沖擊電流可能達到額定電流的20～30倍，所以是非常危險的。沖擊電流可分解為有功分量和無功分量，有功電流的沖擊不僅要加重汽輪機的負擔，還有可能使汽輪機受到很大的機械應力，這樣非但不能把待并發電機拉入同步，而且可能使其它并列運行的發電機失去同步。
在采用準同期并列時，發電機的沖擊電流很小。所以，一般應將相角差控制在10º以內，此時的沖擊電流約為發電機額定電流的0.5倍。
4、相序相等
待并發電機電壓的相序必須與電網電壓的相序一致。
5、波形相等
待并發電機電壓的波形應與電網電壓的波形一致，如圖1所示。
以上條件中第4項關于相序的問題，要求在安裝發電機的時候，根據發電機規定的轉向，確定好發電機的相序而得到滿足。所以在以后的并列過程中，相序問題就不必考慮了。第5項關于電壓波形的問題，應在發電機生產制造過程中得以保證。
綜上所述，在發電機并列時，主要滿足1～3項的條件，否則將會造成嚴重事故。在并列合閘過程中，發電機與電網的電壓、周波、相位角接近但并不相等時，由此而產生的較小沖擊電流還是允許的。合閘后，在“自整步作用”下，能夠將發電機拉入同步。其并機裝置運行電路圖分別如圖2所示。
圖1 發電機三相電壓波形圖
圖2 發電機并聯運行電路示意圖
二、發電機并列時的操作
投入并聯的過程稱為整步過程，實用的方法有兩種，準確整步法（準同步法），把發電機調整到完全合乎投入并聯條件再進行并聯合閘操作；自整步法（自同步法），先將發電機勵磁繞組經過限流電阻短路，當發電機轉速接近同步速時（小于5%），先合上并聯開關，再立即接入勵磁，依靠定、轉子間的電磁力自動將電機牽入同步。其操作簡單、無復雜設備，合閘有沖擊電流。
1、準同期并列法
（1）燈光明暗法
如圖3所示當發電機滿足并聯運行條件時，三個燈泡不亮，此時合閘并聯運行。當燈泡不滅，則表示不滿足并聯運行條件，需要調整發電機的轉速、電壓和相位。
（2）燈光旋轉法
如圖4所示，有兩相交叉接線，一相燈滅，另兩相燈光亮度不變，滿足并聯條件，合閘運行。若頻率不等，燈光交替亮暗，形成燈光旋轉。根據頻率超前和滯后，燈光旋轉方向不同，可以判斷兩者頻率高低關系。
圖3 發電機并列——燈光明暗法
圖4 發電機并列——燈光旋轉法
2、自動同步并列法
系統電壓和發電機電壓分別經過電壓互感器降壓后送入自動準同期裝置（結構外觀圖如圖5、圖6所示），自動同期裝置由均頻控制單元均壓控制單元和合閘控制單元三部分組成。均頻控制單元自動檢測發電機電壓與系統電壓頻率差的方向，發出增速或減速信號送到機組調速器的頻率給定環節自動調節，發電機電壓的頻率使頻率差減小。均壓控制單元自動檢測發電機電壓與系統電壓的幅值差的方向，發出升壓或降壓信號送到發電機勵磁調節器的電壓給定環節，自動地調節發電機電壓的幅值使幅值差減小。合閘控制單元自動檢測發電機電壓與系統電壓之間的頻率差和幅值差，在頻率差和幅值差均小于整定值時，在相角差σ=0前一個發電機斷路器的合閘時間（恒定越前時間），發出合閘信號送到發電機斷路器的控制回路使斷路器合閘。
圖5 發電機并機柜一次系統圖
圖6 發電機并機柜剖面圖
三、并列合閘的注意事項
為防止不同期并列，在下列三種情況時不準合閘：
1、組合式三相同期表s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s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0.2秒的時間，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s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。
總結：
發電機的并列操作非常重要，在一定程度上關系到整個發電廠與電網的安危。因此，要求操作人員必須具有豐富的現場經驗和實際工作的鍛煉；要求在操作時注意力必須高度集中，密切監視有關機組及聯絡線的表計變動情況；抓住機會穩、準地進行發電機的并列操作，確保待并發電機安全可靠地并入電網運行。
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