船舶電站第三章3剖析

1、第三章 艦船同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)工作o第一節(jié) 概述o第二節(jié) 手動(dòng)準(zhǔn)同步方法o第三節(jié) 電抗同步方法o第四節(jié) 自動(dòng)準(zhǔn)同步原理第一節(jié) 概述o 通常船舶主電站由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上型號(hào)、規(guī)格相同的發(fā)電機(jī)組成。o 多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)方法：n 第一臺(tái)發(fā)電機(jī)起動(dòng)后無(wú)條件接入電網(wǎng)，n 從第二臺(tái)發(fā)電機(jī)起，依次起動(dòng)，須經(jīng)“投入并聯(lián)”的操作接入電網(wǎng)。o “投入并聯(lián)”也叫“并車”。 并車條件o 待并發(fā)電機(jī)輸出電壓的幅值與電網(wǎng)電壓幅值相等；o 待并發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率與電網(wǎng)頻率相等；o 待并發(fā)電機(jī)輸出電壓的相位與電網(wǎng)電壓的相位相等。簡(jiǎn)言之，要求兩發(fā)電機(jī)的電壓瞬時(shí)值完全相等。并車條件o 假設(shè)：n 待并發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)電壓為

2、：n 電網(wǎng)的瞬時(shí)電壓為：o 條件n n n mgmnUU,gngnffgn)sin(0ggmggtUu)sin(0nnmnntUu暫態(tài)過(guò)程o 定義：待并發(fā)電機(jī)主開關(guān)閉合瞬間的電路狀態(tài)。o 電路變換過(guò)程n 首先進(jìn)入次暫態(tài)過(guò)程，電樞回路的阻抗從次暫態(tài)電抗 漸變?yōu)?，進(jìn)入暫態(tài)， 再漸變?yōu)?，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。n 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)阻尼繞組時(shí)，無(wú)次暫態(tài)，僅從 漸變?yōu)?。dXdXdXdXdXdX并車條件分析-等值電路（1）,gngngnffUUU應(yīng)限制在發(fā)電機(jī)額定電壓的10以內(nèi)。 （2）,gngngnUUff并車的相位條件是 15電角度。 （3）,gngngnUUff 允許頻差在額定頻率的1以內(nèi)。實(shí)用的并車條件 電

3、壓幅值偏差在 10%以內(nèi)， 頻率偏差在 1%以內(nèi)， 相位差在 15電角度以內(nèi)。 并車方法分類o 準(zhǔn)(確)同步法n 直接按上述三條件實(shí)現(xiàn)并車的方法。n 可分為手動(dòng)準(zhǔn)同步法和自動(dòng)準(zhǔn)同步法兩種。o 電抗同步法或粗同步法n 通過(guò)增加并車電抗器及相應(yīng)附屬電器使并車條件適當(dāng)放寬，操作較為簡(jiǎn)捷的一種并車方法。n 這是目前我國(guó)船舶廣泛應(yīng)用的一種并車方法。第二節(jié) 手動(dòng)準(zhǔn)同步方法o 定義：n 由操作人員觀察儀表、指示器并相應(yīng)手動(dòng)調(diào)整有關(guān)參數(shù)，使待并發(fā)電機(jī)滿足準(zhǔn)同步并車三條件，并在恰當(dāng)時(shí)刻完成待并發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)(待并發(fā)電機(jī)的主開關(guān)閉合，也叫合閘)的操作，叫做手動(dòng)準(zhǔn)同步并車(操作) 。手動(dòng)準(zhǔn)同步并車步驟是: o 第一

4、步，起動(dòng)待并發(fā)電機(jī)，加上勵(lì)磁，建立電壓。o 第二步，觀察電壓表。n 電壓表有兩個(gè)，一個(gè)指示待并發(fā)電機(jī)輸出電壓，另一個(gè)指示電網(wǎng)(匯流排)電壓。n 判斷兩電壓表指示的電壓偏差是否在 10%以內(nèi)，若兩者偏差過(guò)大，則應(yīng)手動(dòng)調(diào)整待并發(fā)電機(jī)調(diào)壓器的有關(guān)旋鈕或手柄，使Ug接近Un。o 第三步，觀察頻率表。n 頻率表有兩個(gè)。n 判斷頻率偏差是否在 1%以內(nèi)。若偏差過(guò)大，則應(yīng)手動(dòng)調(diào)整待并發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。n 實(shí)船操作時(shí)，調(diào)整待并發(fā)電機(jī)的參數(shù)時(shí)，通常使Ug略大于Un，fg略大于fn 。o 第四步，檢測(cè)相位差。 檢測(cè)相位差有兩類指示器n 一類為指示燈。即燈光明暗法和燈光旋轉(zhuǎn)法。n 另一類指示器是同步表，也叫整步表

5、或同步指示器。(1)燈光明暗法 U=0，指示燈不發(fā)光。(2)燈光旋轉(zhuǎn)法燈1滅，燈2和燈3亮度相同，表示=0。(3)同步表法 =0，指針指示鐘表12時(shí)位置上。同步表法接線圖同步表法接線圖 o 第五步，選擇恰當(dāng)時(shí)刻合閘。o 開關(guān)固有動(dòng)作時(shí)間n 主開關(guān)從接受合閘指令到真正閉合電路有一個(gè)時(shí)間延滯ts。n 大小約在0.1S這個(gè)數(shù)量級(jí)。n 為了使合閘時(shí)刻=0，發(fā)合閘指令應(yīng)取一定的時(shí)間或相位差提前量。 結(jié)論o 并車操作包括觀察儀表，調(diào)整(電壓和頻率)及選擇恰當(dāng)時(shí)刻合閘；o 全過(guò)程能否快速、理想地完成，取決于操作人員的素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)；o 為了降低操作難度，保證人工操作的安全性，產(chǎn)生了電抗器并車的方法(粗同步并車法

6、)。 第三節(jié) 電抗同步方法o 原理：n 放寬了準(zhǔn)同步并車的條件，其中電壓條件不變，頻率條件放寬到f在 3%以內(nèi)，相位條件放寬到180 ，即幾乎不受限制。n 因此，又稱為粗同步并車方法。粗同步并車過(guò)程o 當(dāng)起動(dòng)待并發(fā)電機(jī)G,并建立電壓后，檢測(cè)并車條件(放寬了的)，若滿足條件，首先合上S2，使G通過(guò)并車電抗器LS接入電網(wǎng)。電抗器限制了并車沖擊電流，保證了投入并聯(lián)的安全性。經(jīng)一定時(shí)間的整步作用，再合上Q，并且打開S2，完成整個(gè)并車操作。二、并車電抗器o 作用：n 限制并車條件放寬后可能出現(xiàn)的過(guò)大的并車沖擊電流。o 要求：n 在通過(guò)大電流的條件下，電抗值應(yīng)能穩(wěn)定不變。n 電抗器必須有較大的電抗值；電抗

7、器值計(jì)算o 忽略發(fā)電機(jī)電樞電阻及并車電抗器電阻；o 設(shè)兩發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電抗相同，為 ； o 開關(guān)S2閉合瞬間產(chǎn)生環(huán)流的直流分量?jī)H持續(xù)幾十毫秒，因此并車電抗器主要用來(lái)限制沖擊電流的交流分量。 dXo 沖擊電流的交流分量 為 2sin22dLSUIXXULSX-為電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)每相額定電壓有效值; -為并車瞬間存在的相位差; -并車電抗器LS的電抗值。 I考慮最惡劣的相角條件，即 0180 ,NIKI22NdLSUIKIXX22LSdNUXXKI采用標(biāo)幺值(相對(duì)單位制)時(shí)3LSLSLSNUXxZxIUZNI式中: -線電壓額定值，V; -發(fā)電機(jī)額定相阻抗值，; -發(fā)電機(jī)額定線電流，A。所以：幾點(diǎn)說(shuō)明：

8、o 盡管并車電杭器是根據(jù)=180條件計(jì)算的，但我們已經(jīng)知道角越大，自整步作用就越小，而有可能使發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不能達(dá)到同步。因此，實(shí)際粗同步操作時(shí)，限制在90以內(nèi)才能保證并車的成功。o 并車電杭器有標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可按計(jì)算值選用。o 不同類型、不同功率的發(fā)電機(jī)組并車時(shí)，應(yīng)根據(jù)使用要求規(guī)定并車方向，考慮相應(yīng)的措施。為安全起見，粗同步并車電抗器應(yīng)按功率小的機(jī)組設(shè)計(jì)。并車接觸器的選擇步驟：o (1)初步選定接觸器型號(hào)，從相應(yīng)產(chǎn)品目錄或資料中查出接觸器觸頭熱容量值 ，單位為o (2)取并車電抗器工作時(shí)間top =(68)s，作為接觸器的持續(xù)接通時(shí)間，求出接觸器允許短時(shí)沖擊電流值I1(單位kA)o (3

9、)按 原則，確定接觸器額定容量。2I t2()kAs21OPI tIt11.8gNII自動(dòng)準(zhǔn)同步原理o自動(dòng)準(zhǔn)同步并車裝置的功能n 檢測(cè)準(zhǔn)同步并車的條件是否滿足。n 條件滿足時(shí)，允許發(fā)合閘指令，應(yīng)含有適當(dāng)提前量。n 當(dāng)頻率條件不滿足時(shí)，應(yīng)能根據(jù)頻率差的方向及大小向待并發(fā)電機(jī)組發(fā)出調(diào)整信號(hào)。n 當(dāng)電壓條件不滿足時(shí)，由發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)整裝置進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。n 相角條件是動(dòng)態(tài)條件，不滿足要求時(shí)不必調(diào)整，只需等待一段時(shí)間。 并車方法o 模擬量并車方法：根據(jù)交流電壓的模擬信號(hào)來(lái)檢測(cè)并車條件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并車操作的方法。 o 數(shù)字量并車方法：利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，根據(jù)數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)并車方法。 模擬量方法o 待并發(fā)電機(jī)電壓瞬時(shí)值為o 電網(wǎng)電壓瞬時(shí)值為o 差頻電壓o 差頻電壓瞬時(shí)值 tUunnsin2tUuggsin2ttUundcos)2sin(22ngduuu鋸齒波差頻電壓用差頻鋸齒波鑒別差頻符號(hào)兩相位鑒別法 UgUdUdUnn 移相鑒別原理和波形圖并車合閘指令的提