准同期并列的基本原理

第二节准同期并列的基本原理在满足并列条件的情况下，采用准同期并列方法将待并发电机组投入电网运行，前已述及只要控制得当就可使冲击电流很小且对电网扰动甚微。因此准同期并列是电力系统运行中的主要并列方式。第二节准同期并列的基本原理设并列断路器DL两侧电压分别为GU和xU；并列断路器DL主触头闭合瞬间所出现的冲击电流值以及进入同步运行的暂态过程，决定于合闸时的脉动电压sU和滑差角速度s。因此，准同期并列主要对脉动电压sU和滑差角速度s进行检测和控制，并选择合适的时间发出合闸信号，使合闸瞬间的sU值在允许值以内。检测的信息也就取自DL两侧的电压，而且主要是对sU进行检测并提取信息。第二节准同期并列的基本原理一、脉动电压（一）GU与xU两电压幅值相等为便于分析问题，设待并发电机xGxGUU断路器DL两侧间电压差us为21sinsintUtUuxxGGs第二节准同期并列的基本原理设初始角021，并应用和差化积公式得：ttUuxGxGGs2cos2sin2令tUUxGGs2sin2为脉动电压的幅值，则tUuxGss2cosus波形可以看成是幅值为Us、频率接近于工频的交流电压波形。第二节准同期并列的基本原理又xGs，为滑差角速度。两电压相量间的相角差为tse（1-7）于是222222exeGssssinUsinUtsinUU（1-8）us为正弦脉动电压，其最大幅值为UG2（或Ux2）。sU的相量图及其瞬时值波形如图1-5（a）、（b）所示。转动一圈的时间为脉动周期Ts。第二节准同期并列的基本原理图1-5脉动电压（a）相量图（b）波形图G)t(x2ijxUxsUGUe)t(G1)(aUs2ttusuxuGusooTs)(b第二节准同期并列的基本原理（二）GU与xU两电压幅值不相等由图1-1（b）的相量图，应用三角公式可求得Us的值为tUUUUUsGxGxscos222（1-9）当0st时，UUUxGs为两电压幅值差；当st时，UUUxGs为两电压幅值和。第二节准同期并列的基本原理oUS1s2stTs1Ts2txGUU1s2sUSo图1-6UG=Ux时Us的波形Ts1Ts2图1-7UG与Ux不等时Us的波形xGUU第二节准同期并列的基本原理（三）利用脉动电压us检测准同期并列的条件脉动电压us有时也称作滑差电压。1、电压幅值差电压幅值差UUxG为对应于脉动电压sU波形的最小幅值，由图1-7得xGminsUUU通过对minsU的测量，就可判断GU与xU间的电压幅值差是否超出允许值。第二节准同期并列的基本原理2、频率差GU与xU间的频率差就是脉动电压sU的频率fs而fss2可见s反映了频率差fs的大小。要求s小于某一允许值，就相当于要求脉动电压周期Ts大于某一个给定值。第二节准同期并列的基本原理3、合闸相角差e的控制最理想的合闸瞬间是在GU与xU两电压相量重合的瞬间。考虑到断路器操作机构和合闸回路的固有动作时间，必须在两电压相量重合之前发出合闸信号，即取一提前量。这一段时间一般称为“越前时间”，由于该越前时间只需按断路器的合闸时间（准同期装置的动作时间可忽略）进行整定，整定值应和滑差及压差无关，故称为“恒定越前时间”。第二节准同期并列的基本原理二、自动准同期装置图1-8自动准同期并列装置组成DLGUTVTVaG控制单元频率差控制单元电压差控制单元合闸信号增速减速降压合闸升压电源来自厂用电xUbcab并列断路器第二节准同期并列的基本原理（1）频差控制单元。检测GU与xU间的滑差角速度s，调节转速，使发电机电压的频率接近于系统频率。（2）电压控制单元。检测GU与xU间的电压差，且调节电压GU使它与xU的差值小于允许值，促使并列条件的形成。（3）合闸信号控制单元。检查并列条件，当频率和电压都满足并列条件，选择合适的时机，即在相角差e等于零的时刻，提前一个“恒定越前时间”发出合闸信号。第二节准同期并列的基本原理自动准同期装置的组成可用图1-8表示，按自动化程度分为：（1）半自动准同期并列装置没有频差调节和电压调节功能，只有合闸信号控制单元待并发电机的频率和电压由运行人员监视和调整当频率和电压都满足并列条件时，并列装置就会在合适的时刻发出合闸信号（2）自动准同期并列装置设置了频率控制单元、电压控制单元和合闸信号控制单元待并发电机的频率或电压都由并列装置自动调节当满足并列条件时，自动选择合适时机发出合闸信号第二节准同期并列的基本原理三、准同期并列合闸信号的控制图1-9准同期并列合闸信号控制逻辑结构图合闸信号提前量信号频率差允许电压差允许提前量信号形成门与第二节准同期并列的基本原理合闸信号控制单元的控制原则是当频率和电压满足并列条件的情况下，在GU与xU要重合之前发出合闸信号。在两电压相量重合之前的信号称为提前量信号。1、越前时间tYJ通常令tttDLcYJ（1-10）式中tc―自动准同期装置的动作时间；tDL——并列断路器的合闸时间。tYJ主要决定于tDL，其值随断路器的类型而不同。第二节准同期并列的基本原理2、允许滑差角速度图1-10恒定越前时间原理Ust1YJ2YJ3YJo1s2s3sst321ssstDLtDLtDL第二节准同期并列的基本原理由于tYJsYJ，当tYJ为定值时，YJ与s成正比。即由于321sss，所以321YJYJYJ由于装置的越前信号时间、出口继电器的动作时间以及断路器的合闸时间tDL存在着分散性，并列时难免具有合闸相角差，这就使并列时的允许滑差角速度sy受到限制。第二节准同期并列的基本原理设ey为发电机组的允许合闸相角，最大允许滑差syttDLceysy（1-11）式中tc、tDL——自动并列装置、断路器的动作误差时间。ey决定于发电机的最大冲击电流值''maxhi，当给定''maxhi值后，可求得)rad(E.XXiarcsin''qx''q''maxhey28122将取得的ey值代入（1-11）式，即可求得允许滑差sy。第二节准同期并列的基本原理例1-1某发电机采用自动准同期并列方式与系统进行并列，系统的参数已归算到以发电机额定容量的标么值。一次系统的参数为：发电机交轴次暂态电抗Xd为0.125；系统等值机组的交轴次暂态电抗与线路电抗为0.25；断路器合闸时间tDL＝0.5s，它的最大可能误差时间为±20％；自动并列装置最大误差时间为±0.05s；待并发电机允许的冲击电流值为Ge''maxhIi2。试计算允许合闸误差角ey、允许滑差角速度sy，与相应的脉动电压周期。第二节准同期并列的基本原理解（1）允许合闸误差角ey05.128.1225.0125.012arcsin2ey＝199.00992.0arcsin2（rad）即为4.11。（2）允许滑差角速度sy断路器合闸动作误差时间1.02.05.0tDL（s）自动并列装置的误差时间05.0tc（s）所以33.115.0199.0sy（rad/s）第二节准同期并列的基本原理如果滑差角速度采用标么值表示，则1042.050233.122*fesysy（3）脉动电压周期Ts7.433.122sysT（s）