船舶电气设备及系统大连海事大学第13章同步发电机的并车运行.ppt

船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室第第1313章章 同步发电机的并车运行同步发电机的并车运行13.1 并车的条件及分析并车的条件及分析 12.2 同步发电机的手动并车同步发电机的手动并车 12.3 同步发电机自动并车装置的基本原理同步发电机自动并车装置的基本原理船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室讨论了同步发电机机准同步并车的讨论了同步发电机机准同步并车的四大条件：四大条件：相序相同、电压相等、频率相等、相序相同、电压相等、频率相等、相位相同。相位相同。本章重点本章重点船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室并联运行的条件为：并联运行的条件为：1.待并发电机的电压与电网待并发电机的电压与电网(或运行机或运行机)电压的电压的相序一致；相序一致；2.待并发电机的电压与电网电压的有效值相同待并发电机的电压与电网电压的有效值相同;(U2=U1)3.待并发电机的电压频率与电网电压的频率相待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同同;(f2=f1)4.待待并并发发电电机机的的电电压压相相位位(或或初初相相位位)与与电电网网电电压的相位一致。压的相位一致。(2=1)13.1 并车的条件及分析并车的条件及分析 船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室两台发电机并联运行两台发电机并联运行实际接线图实际接线图实际接线图实际接线图单相等效电路图单相等效电路图单相等效电路图单相等效电路图并车瞬间发动机等值电抗并车瞬间发动机等值电抗并车瞬间发动机等值电抗并车瞬间发动机等值电抗下面将对三种条件逐一分析下面将对三种条件逐一分析下面将对三种条件逐一分析下面将对三种条件逐一分析船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室假假设设电电网网电电压压低低于于待待并并发发电电机机电电压压，即即U1U2。在在这这种种情情况下投入况下投入G2时，主开关时，主开关DW2两端存在电压差两端存在电压差 U。1)频率和初相位相同，电压有效值不相同频率和初相位相同，电压有效值不相同环流环流IPH滞后滞后U2对对G2去磁去磁效应，环流效应，环流IPH超前超前U1对对G1增磁效应，最终使两增磁效应，最终使两机并联运行于同一电压。机并联运行于同一电压。频率和初相位相同频率和初相位相同,电压有效值不相电压有效值不相同同船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室并并车车操操作作时时两两台台发发电电机机组组之之间间的的电电压压差差不能超过额定电压的不能超过额定电压的10。两台发电机的电压不等所产生的无功性质环两台发电机的电压不等所产生的无功性质环流，对两台发动机起均压作用，流，对两台发动机起均压作用，因此，因此，IPH称为称为平衡电流，由于发电机并车瞬间呈现出的等值平衡电流，由于发电机并车瞬间呈现出的等值电抗很小，因此在电压差较大情况下进行并车，电抗很小，因此在电压差较大情况下进行并车，合闸瞬间会差生很大的冲击电流。合闸瞬间会差生很大的冲击电流。船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室2)频率和电压相同，相位不相同频率和电压相同，相位不相同假设待并发电机电假设待并发电机电压压U1的相位超前于电网的相位超前于电网电压电压U2的角度为的角度为。两发两发电机间仍存在电压差电机间仍存在电压差 U。合闸后在两机组之间产合闸后在两机组之间产生环流。生环流。船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室并车时要求相位差一般应在并车时要求相位差一般应在 15 之内。之内。2号机，输出有功功率，号机，输出有功功率，对原动机为阻力矩，减对原动机为阻力矩，减速。速。1号机，吸收有功功率，号机，吸收有功功率，对原动机驱动力矩，加对原动机驱动力矩，加速。速。自整步力矩自整步力矩拉入同步。拉入同步。去磁效应一致，电压去磁效应一致，电压仍相等仍相等船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室电压和相位相同电压和相位相同,频率不相同频率不相同合合闸闸瞬瞬间间两两台台发发电电机机电电压压和和相相位位相相同同，只只是是频频率率不不同同，如果如果f2f1，则将超前则将超前角。角。3)并车时电压和相位相同，但频率不相同并车时电压和相位相同，但频率不相同船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室并车时一般要求将两台发电机的频差控制在并车时一般要求将两台发电机的频差控制在 0.5Hz之内。之内。若在若在t=0时时合闸，将不会产合闸，将不会产生环流；在生环流；在t0时合闸，将时合闸，将出现相位差，产生环流，出现相位差，产生环流，若频差不大，最终通过自若频差不大，最终通过自整步力矩拉入同步。若频整步力矩拉入同步。若频差较大，难以拉入同步，差较大，难以拉入同步，且随着相位差的变化，产且随着相位差的变化，产生较大环流和较大的冲击生较大环流和较大的冲击力矩，对发电机和船舶电力矩，对发电机和船舶电力系统均不利。力系统均不利。船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法 并车时检查和调整待并发电机的电压、频率、初相并车时检查和调整待并发电机的电压、频率、初相位，在满足并车的条件时合闸，这种方法称为准同位，在满足并车的条件时合闸，这种方法称为准同步并车。如果由手工完成这个过程，称为手动准同步并车。如果由手工完成这个过程，称为手动准同步并车操作；若由自动装置来完成，则称为自动并步并车操作；若由自动装置来完成，则称为自动并车操作。车操作。手动准同步并车通常采用灯光法和整步表法来检测并手动准同步并车通常采用灯光法和整步表法来检测并车条件。车条件。13.2.1 13.2.1 同步指示灯法同步指示灯法 12.2 同步发电机的手动并车同步发电机的手动并车 船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室合闸时刻合闸时刻:使灯光向使灯光向“快快”（顺时针）的方向旋转，当调（顺时针）的方向旋转，当调节到节到3 35 5秒旋转一周后，当指示灯秒旋转一周后，当指示灯L L1 1最暗而最暗而L L2 2、L L3 3同样亮时。同样亮时。1)1)灯光旋转法灯光旋转法f f2 2f f1 1时，灯泡轮流熄灭的顺序为时，灯泡轮流熄灭的顺序为:L L1 1L L2 2L L3 3 L L1 1f f2 2f f1 1时，灯泡轮流熄灭的顺序为时，灯泡轮流熄灭的顺序为:L L1 1L L3 3L L2 2 L L1 1L1L2L3uL1uL2uL3uL船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室合闸时刻：合闸时刻：当灯泡当灯泡3 35 5秒明暗一次时秒明暗一次时,约在接近灯暗区间约在接近灯暗区间的中心时。的中心时。2)2)灯光明暗法灯光明暗法(灯光熄灭法灯光熄灭法 )灯泡明暗的快慢取决于频差的大小灯泡明暗的快慢取决于频差的大小,指示灯明暗一次所需指示灯明暗一次所需的时间的时间T TS S1/1/f f称为频差周期。称为频差周期。船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室同步表是一种用来检测待同步表是一种用来检测待并发电机与电网（汇流排）并发电机与电网（汇流排）电压的频率和相位差大小电压的频率和相位差大小及其方向的仪表，又称整及其方向的仪表，又称整步表。步表。13.2.2 13.2.2 同步表法同步表法 指针旋转一圈所需要的时指针旋转一圈所需要的时间为间为T TS S1/1/f f。船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室同步表按短时工作制设计，一般持续工作时间不大于同步表按短时工作制设计，一般持续工作时间不大于15min，间隔时间为间隔时间为30min，所以，并车操作过程不宜所以，并车操作过程不宜太长，并车成功后应及时切除。太长，并车成功后应及时切除。合闸的时刻合闸的时刻:同步表向同步表向“快快”的方向的方向3 35 5秒旋转一周，秒旋转一周，在指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。在指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室图图13-7 船舶电站船舶电站3台发电机同步表接线图台发电机同步表接线图船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室电抗器粗同步并车原理电抗器粗同步并车原理电流通常被限制在额定电流的电流通常被限制在额定电流的1.21.4倍。并车的条件为：倍。并车的条件为：电压差电压差 U10Un,频差频差 f（11.5）Hz,相位差相位差0),),到达最大值到达最大值时间较时间较 提前，而待并机频率低于电提前，而待并机频率低于电网频率网频率(即即 f0),),到达最大值时间较到达最大值时间较 提前提前,利用两个鉴幅器即可检测出频差利用两个鉴幅器即可检测出频差方向。方向。&鉴幅器鉴幅器&鉴幅器鉴幅器加速加速减速减速频率高频率高频率低频率低船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室(3)合闸控制电路合闸控制电路 合闸控制电路把电压差允许鉴别的条件，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频差允许鉴别条件与恒定提前时间(主开关主开关合闸时间合闸时间)捕获脉冲通过一个合闸与门捕获脉冲通过一个合闸与门,送送出合闸控制信号，使主开关合闸操作。出合闸控制信号，使主开关合闸操作。船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室采用模块式的船舶电站自动整步器的实例采用模块式的船舶电站自动整步器的实例 13.3.2 船舶电站自动整步器船舶电站自动整步器 船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组。船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组。钢质海船建造及入级规范钢质海船建造及入级规范规定：规定：客船及客船及10001000总吨以上的货船在一般情况下均应设有应急电源。总吨以上的货船在一般情况下均应设有应急电源。(1)(1)应急电源应急电源船舶应急发电机组船舶应急发电机组小应急电源小应急电源(蓄电池）的容量应能保证连续供电蓄电池）的容量应能保证连续供电3030分钟。分钟。船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室一一般般位位于于防防撞撞舱舱壁壁以以后后、舱舱壁壁甲甲板板以以上上和和机机舱舱以以外外的的艇艇甲甲板板上上。要要求求带带动动应应急急发发电电机机的的原原动动机机应应具具有有较较好好的的独独立立性性和机动性。和机动性。(2)(2)应急发电机组应急发电机组船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室 应应急急发发电电机机必必须须设设有有自自动动起起动动装装置置，以以保保证证在在主主电电源源不不能能供供电电的的情情况况下下能能自自动动起起动动，并并自自动动合合闸闸向向应应急急电电网网供供电电，而而一一旦旦主主电电网网恢恢复复供供电电，则则应应急急发发电电机机立立即即自自动动停停止止工工作作。应应急急柴柴油油发发电电机机组组的的起起动动方方式式一一般般采采用用起起动动电电动动机机带带动动，起动电动机的电源由应急蓄电池组提供。起动电动机的电源由应急蓄电池组提供。(3)(3)应急发电机的自动起动控制装置应急发电机的自动起动控制装置船舶电气设备及系统 2024/4/17 周三课 件轮机学院电气及自动化教研室轮机学院电气及自动化教研室按时间原则和速度原则进行程序控制的。按时间原则和速度原则进行程序控制的。当船舶主电网因故失电时，该自动控制装置经当船舶主电网因故失电时，该自动控制装置经0 06060秒（时秒（时间可调）延时后自动投入工作，对应急柴油发电机组实现自间可调）延时后自动投入工作，对应急柴油发电机组实现自动起动。动起动。ZK-135ZK-135控制装置的功能控制装置的功能