浅谈发电机并网系统（一）

　　摘要：发电厂发电机常常用作备用电源以应付并到电网的机组、供电设备故障，设备检修。当电网发生机组故障时，备用发电机应在最短时间内启动，向电网输送合格的电能，为用电设备提供电源，同时断开故障机组与电网连接的主开关。并列是非常重要的操作，发电机的非同期并列，会产生很大的冲击电流，不但会危及机组自身的安全，还会使电网产生波动、破坏稳定性。因此要求同期装置和控制、保护装置齐全可靠。
　　关键词：发电机 并网 解列
　　Abstract: The power plant generator serves as the emergency power supply to deal with frequently and to the electrical network unit, the generating plant breakdown, the equipment overhaul.When the electrical network breaks down unit, the emergency generator should start in the shortest time, transports the qualified electrical energy to the electrical network, provides the power source for the current collector, simultaneously separates the main switch which the breakdown unit and the electrical network connect.Compound is the extremely important operation, the generator non-same time compound, can produce the very big surge current, not only can endanger unit own security, but also can cause the electrical network to have the undulation, the destruction stability.Therefore request same time equipment and control, protective device complete reliable
　　一、发电机并列运行的条件
　　（一）、待并发电机的电压有效值Uf与电网的电压有效值U相等或接近相等，允许相差 5％的额定电压值。
　　待并发电机的电压有效值Uf，与电网的电压有效值U之间的压差ΔU，若在允许范围内，所引起的无功冲击电流是允许的。否则ΔU越大，冲击电流越大，这个过程相当于发电机的突然短路。因此，必须调整两者间的电压，使其接近相等后才可并列。
　　（二）、待并发电机的周波f1应与电网的周波f相等，但允许相差 0.05 0.1周/秒以内。
　　若两者周波不等，则会产生有功冲击电流，其结果使发电机转速增加或减小，导致发电机轴产生机械振动，造成机组损坏。如果周波相差超出允许值而且较大，将导致转子磁极和定子磁极间的相对速度过大，相互之间不易拉住，容易失步。因此，在待并发电机并列时，必须调整周波至允许范围内。通常是将待并发电机的周波略调高于电网的周波，这样发电机容易拉入同步，并列后可立即带上部分负荷。
　　（三）、待并发电机电压的相位φf与电网电压的相位φ相同，即相角相同。
　　在发电机并列时，如果两个电压的相位不一致，由此而产生的冲击电流可能达到额定电流的20 30倍，所以是非常危险的。冲击电流可分解为有功分量和无功分量，有功电流的冲击不仅要加重汽轮机的负担，还有可能使汽轮机受到很大的机械应力，这样非但不能把待并发电机拉入同步，而且可能使其它并列运行的发电机失去同步。
　　在采用准同期并列时，发电机的冲击电流很小。所以，一般应将相角差控制在10º以内，此时的冲击电流约为发电机额定电流的0.5倍。
　　（四）、待并发电机电压的相序必须与电网电压的相序一致。
　　发电机发出电源的相序与电网相序相同。否则，不但发电机不能进入同步，而且会产生很大的拍振电流，使发电机绕组承受过大的电动力，使线圈变形绝缘短路，将发电机烧毁。
　　（五）、待并发电机电压的波形应与电网电压的波形一致。
　　波形相同，发电机和电网同样是正弦波波形。
　　以上条件中第4项关于相序的问题，要求在安装发电机的时候，根据发电机规定的转向，确定好发电机的相序而得到满足。所以在以后的并列过程中，相序问题就不必考虑了。第5项关于电压波形的问题，应在发电机生产制造过程中得以保证。
　　综上所述，在发电机并列时，主要满足1 3项的条件，否则将会造成严重事故。在并列合闸过程中，发电机与电网的电压、周波、相位角接近但并不相等时，由此而产生的较小冲击电流还是允许的。合闸后，在＂自整步作用＂下，能够将发电机拉入同步。发电机与电网并列运行时，由于电网的容量远远大于发电机的容量，所以发电机工作状态的变化不会影响电网电压和频率，因此在发电机与电网并列时，可认为电网电压和频率是不变的。待并发电机以电网为基准，通过增减励磁电流来调整发电机的输出电压，改变汽轮发动机的转速来调整频率，调节瞬时速率来满足相位差，在基本满足并列条件的瞬间，闭合发电机的主断路器使发电机投入系统，这就是发电机并列过程。
　　为了直观判断是否满足并列条件，发电机的同期屏上安装有电压差表、两组同期指示灯和同期表用以检查和监视，同时配备有自动准同期装置。通过电压差表可以测得待并发电机的端电压与电网间的电压差；通过同期指示灯的暗、亮可以检查发电机与电网侧的频率和相序；当待并发电机的频率高于电网的运行频率时，同期表指针就顺时针快速旋转；反之，则逆时针方向旋转。频率差得越大，同期表的指针转得越快，频率差减小时指针旋转减慢，当两侧频率差减小到一定程度后，频率非常接近，指针位置与同期点的夹角即是两侧电压的相位差。当上述仪表指示满足并列条件时，即可进行手动和准同期自动并列操作。
　　二、发电机并列时的操作
　　发电机并列的方法有两种，即：准同期并列法和自同期并列法。目前广泛采用准同期并列法。准同期并列法分为手动、半自动及自动三种，一般采用半自动或自动这两种操作方法，下面分别叙述三种操作方法。
　　（一）、手动并列操作办法：
　　1、汽轮机定速后，检查待并断路器的出口隔离开关合好、电力系统电压正常，检查待并断路器气压、液压机构正常、控制电源合好，检查发电机灭磁开关的控制电源及灭磁开关合好。发电机手动升压操作正常，发电机升压过程中应注意切换三相定子电流均等于零、三相定子电压应平衡、零序电压为零、转子正负对地电压等于零。
　　2、检查图四准同期并列操作盘＂同步表投入开关＂（4-1）1STK在＂停止＂位置，其
　　1、3接点断开。与此同时，同步检查继电器TJJ进入闭锁状态。
　　3、将图四准同期并列操作盘＂同期表投入开关＂（4-1）1STK右转至＂投入＂位置，控制屏的组合式三相同期表S就有了电压和周波的指示（图                                  一）。此时，通过调整发电机的电压及频率，使之与电网的电压及频率相近或基本一致。
　　4、当发电机电压升至额定时，应该核对转子空载参数。
　　6、将图四准同期并列操作盘手、自动选择开关放在＂手动＂位置（4-3右旋90º），将操作直流开关放＂ 1检定＂（4-4）位置。同时，将待并断路器（109开关）的操作把手置于＂预备合闸＂位置，做好并列合闸的准备，这时开关的绿色指示灯发出闪光。待指针快接近同期点时（考虑到开关操作机构有大约0.2秒的动作时间、相位角接近10º时），迅速将待并断路器（109开关）的操作把手右转至合闸位置，此时该开关的红色指示灯发平光，绿色指示灯熄灭，这表明待并发电机并列成功。
　　7、发电机并列后，应将图三＂分同期开关＂TK（4-2）、图四准同期并列操作盘上的同期表投入开关（4-1）1STK、手、自动准同期选择开关（4-3）及操作直流开关的操作把手（4-4）恢复原位，然后接带负荷，使发电机按正常运行方式运行。
　　图一    ZZQ-3A型准同期装置和组合式三相同期表
　　图二    发电机和110KV线路单线图
　　图三    发电机表计盘
　　（二）、半自动并列操作办法：
　　1、汽轮机定速后，检查待并断路器的出口隔离开关合好、电力系统电压正常，检查待并断路器气压、液压机构正常、控制电源合好，检查发电机灭磁开关的控制电源及灭磁开关合好。发电机手动升压操作正常，发电机升压过程中应注意切换三相定子电流均等于零、三相定子电压应平衡、零序电压为零、转子正负对地电压等于零。
　　2、检查图四准同期并列操作盘＂同步表投入开关＂（4-1）1STK在＂停止＂位置，其
　　1、3接点断开。与此同时，同步检查继电器TJJ进入闭锁状态。
　　3、将图四准同期并列操作盘＂同期表投入开关＂（4-1）1STK右转至＂投入＂位置，控制屏的组合式三相同期表S就有了电压和周波的指示（图一）。此时，通过调整发电机的电压及频率，使之与电网的电压及频率相近或基本一致。
　　4、当发电机电压升至额定时，应该核对转子空载参数。
　　6、将图四准同期并列操作盘手、自动选择开关放在＂自动＂位置（4-3左旋90º），将操作直流开关放＂ 1检定＂（4-4）位置，按下并列按钮（4-5）。当同步检查继电器TJJ鉴定压差、频差、相位角均合格时，根据整定的导前时间，发出合闸脉冲，这时开关的绿色指示灯发出闪光。迅速将待并断路器（109开关）的操作把手右转至合闸位置，此时该开关的红色指示灯发平光，绿色指示灯熄灭，这表明待并发电机自动并列成功。
　　7、发电机并列后，应将图三＂分同期开关＂TK（4-2）、图四准同期并列操作盘上的同期表投入开关（4-1）1STK、手、自动准同期选择开关及（4-3）操作直流开关的操作把手（4-4）恢复原位，然后接带负荷，使发电机按正常运行方式运行。
　　图四    准同期并列操作盘
　　（三)、自动并列操作办法：
　　1、汽轮机定速后，检查发变组待并断路器的出口隔离开关合好、电力系统电压正常，检查发变组待并断路器气压、液压机构正常、控制电源合好，检查发电机灭磁开关的控制电源及灭磁开关合好。
　　3、检查同期装置完好，合上同期装置电源。
　　4、调整发电机电压，使其略高于额定电压（自动调整）。调整发电机电压、转速使得发电机电压、频率、相角符合并网条件。
　　5、在图八DEH自动控制画面选择＂自动同期＂。检查DEH允许同期并网，按下＂自动同期投入＂按钮，视指示灯亮，由自动同步装置自动调节同步转速，此时操作人员无法改变目标值。
　　6、在图五励磁系统画面选择＂同期投入＂（5-3），检查＂同期投入＂灯灭，发电机已自动并入系统，DEH以阀位自动控制方式，使机组带负荷至控制值。
　　7、退出同期装置，断开同期装置的电源。
　　图五    励磁系统简图
　　图六    发-变-线系统图
　　图七    发电机并列同期表
　　图八    DEH自动控制
　　图九    发电机并列装置同期屏
　　三、为防止不同期并列，在下列三种情况时不准合闸：
　　1.组合式三相同期表S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S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0.2秒的时间，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S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。
　　四、对操作人员的要求
　　发电机的并列操作非常重要，在一定程度上关系到整个发电厂与电网的安危。因此，要求操作人员必须具有丰富的现场经验和实际工作的锻炼；要求在操作时注意力必须高度集中，密切监视有关机组及联络线的表计变动情况；抓住机会稳、准地进行发电机的并列操作，确保待并发电机安全可靠地并入电网运行。