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：Thepowerplantgeneratorservesastheemergencypowersupplytodealwithfrequentlyandtotheelectricalnetworkunit，thegeneratingplantbreakdown，theequipmentoverhaul。Whentheelectricalnetworkbreaksdownunit，theemergencygeneratorshouldstartintheshortesttime，transportsthequalifiedelectricalenergytotheelectricalnetwork，providesthepowersourceforthecurrentcollector，simultaneouslyseparatesthemainswitchwhichthebreakdownunitandtheelectricalnetworkconnect。Compoundistheextremelyimportantoperation，thegeneratornonsametimecompound，canproducetheverybigsurgecurrent，notonlycanendangerunitownsecurity，butalsocancausetheelectricalnetworktohavetheundulation，thedestructionstability。Thereforerequestsametimeequipmentandcontrol，protectivedevicecompletereliable
　　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U，若在允许范围内，所引起的无功冲击电流是允许的。否则U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。050。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f与电网电压的相位相同，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2030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10ordm；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13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（41）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（41）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（43右旋90ordm；），将操作直流开关放1检定（44）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10ordm；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（42）、图四准同期并列操作盘上的同期表投入开关（41）1STK、手、自动准同期选择开关（43）及操作直流开关的操作把手（44）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ZZQ3A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（41）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（41）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（43左旋90ordm；），将操作直流开关放1检定（44）位置，按下并列按钮（45）。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（42）、图四准同期并列操作盘上的同期表投入开关（41）1STK、手、自动准同期选择开关及（43）操作直流开关的操作把手（44）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（53），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。