52 内蒙古石油化工 2009年第14期 45 2准同期的条件分析 当使用很小的滑差进行并列时，图2b的发电机 准同期条件是指在同期点并列时的断路器触头 的电压U:与系统电压U,间有一很慢的相对旋转关 闭合瞬间，待并发电机与系统（视作无穷大）间的滑 系，在每一滑差周期内，U:与U.间的相角差6都有 差、角差或压差值，它们对自动准同期条件的形成。 一瞬间为零。如果并列开关触头闭合的瞬间，恰好δ 捕捉并列的时机及可能产生的冲击等都有重要的影 为零，则前述同步并列条件(2)完全得到满足，因相 响，现分析如下： 角差而产生的并列冲击也为零。但是开关是由机械 2.1滑差（频差） 构件组成的，每次的闭合时间不能完全一样，同时自 断路器按准同期条件合上之前，待并列发电机 动准同期装置也可能出现误差，只能按照开关机构 的电压Uf及其频率f与系统母线电压Ux及其频率 的平均闭合时间进行整定，这就使得发电机不能每 x一般不相等。在并列过程中，两者的频率差是一 次都在&0瞬间并列，图3c表示当△f=0△叫=0 项很重要的参数，用s表示。显然，可令 而只有同步并列的条件2)不能满足时，在并列开关 f.=f-fx 闭合前瞬间，待并发电机与系统母线电压间存在着 当两个交流电压的频率不等（但较接近），而具 相角差δ的电压矢量图，图中的△U将对发电机产 有公用接地点时，如图2a所示.一般可用两个有对 生冲击电流，冲击电流的最大值为 旋转速度的矢量来表示它们，见图2弘。两个交流电 i"ah.mn 2.55X Ux X2sin(2)/xq" 压Uf、Ux间的瞬时相角差6就是图中两矢量的夹 式中：Ux一系统电压的有效值： 角：两电压矢量间的相对旋转电角速度称为滑差角 g久 -发电机g轴次暂态电抗： 速度（简称滑差用贴表示。于是得 xd”一发电机d轴次暂态电抗。 e=dd=d(4-4)/d 当δ很小时，2sin(62)≈sinδ于是 2Td(fa-fst)d=2nfr-fs )2mf. ieh.mux 2.55X Ux X2sino/x 'q 式中：4与中一发电机交流电压瞬时相角与 图3c中的δ角一般称并列（或合闸）误差角，它 母线交流电压的瞬时相角。 产生的有功冲击电流对汽轮机组的安全与寿命影响 很显然，心是有正有负的，其方向与所规定的 较大，机组容量越大，对6值的限制越严。另一方面 参考矢量有关。图2弘中，以系统电压Ux为参考矢 开关动作时间的误差等因素，使并列允许滑差值与 量，于是f)f时，心)0当fK时，心)0。反之若以Ur 允许并列误差角间可能形成某种制约关系。 为参考矢量，则心的方向恰好相反。 2.3压差 滑差也可以用标么值表示，即： 图3弘是只有同步并列的条件(3)得不到满足， =2i/2fx=f/50 发电机电压幅值与系统母线电压幅值不相等时的情 心的百分值为心(%)=f/50X100(%) 形，即△U≠0图1-4表示由△U产生的将是无 功冲击电流。冲击电流的最大值为 滑差周期为T=2Tu=1/f. 滑差心的大小或滑差周期T,都可以用来确定 ich.max 1.8X 2(U-Ux)/xa'2.55AU/xd 地表示待并发电机与系统之间频率差的大小。滑差 式中：Uf、Ux、△u一相应电压的有效值。 大，滑差周期短：滑差小，滑差周期长。在有滑差的情 ih.m随机组容量等可以有不同的规定值。为了 况下，将机组并入电网。需要经过一段加速或减速的 保证机组的安全，我国曾规定压差并列冲击电流不 过程，才能使机组与系统在频率上同步”。加速或减 允许超过机端短路电流的二十分之一，据此根据前 速力矩会对机组造成冲击。显然，滑差越大，并列的 面的公式可以得到准同期并列的一个条件为：电压 冲击就越大，因而应该严格限制并列时允许滑差。我 差△U不能超过额定电压的5~I0%。现在一些大 国在发电厂进行正常人工手动并列操作时，一般取 型的发电机组更规定在0.1%以下，即希望避免无功 滑差周期在1016s之间。 冲击电流。 2.2角差20i0 China Academic Journal Electronic Publishings当角差与注差同时存在时：并列是开关触头间et2 准同期的条件分析 准同期条件是指在同期点并列时的断路器触头 闭合瞬间, 待并发电机与系统( 视作无穷大) 间的滑 差、角差或压差值, 它们对自动准同期条件的形成, 捕捉并列的时机及可能产生的冲击等都有重要的影 响, 现分析如下: 2. 1 滑差( 频差) 断路器按准同期条件合上之前, 待并列发电机 的电压Uf 及其频率ff 与系统母线电压Ux 及其频率 fx 一般不相等。在并列过程中, 两者的频率差是一 项很重要的参数, 用fs 表示。显然, 可令 fs= ff- f x 当两个交流电压的频率不等( 但较接近) , 而具 有公用接地点时, 如图2a 所示, 一般可用两个有对 旋转速度的矢量来表示它们, 见图2b。两个交流电 压Uf、Ux 间的瞬时相角差
就是图中两矢量的夹 角; 两电压矢量间的相对旋转电角速度称为滑差角 速度( 简称滑差) 用s 表示。于是得 s = d
/ dt= d( f- x) / dt = 2!d( fft- fxt ) / dt= 2!( ff- fx ) = 2!fs 式中: f 与 x——发电机交流电压瞬时相角与 母线交流电压的瞬时相角。 很显然, s 是有正有负的, 其方向与所规定的 参考矢量有关。图2b 中, 以系统电压U x 为参考矢 量, 于是ff〉f x 时, s〉0 当ff〈f x 时, s〉0。反之若以Uf 为参考矢量, 则s 的方向恰好相反。 滑差也可以用标幺值表示, 即: s* = 2!fs/ 2!f x= fs/ 50 s 的百分值为s( % ) = fs/ 50×100( % ) 滑差周期为Ts= 2!/ s= 1/ fs 滑差s 的大小或滑差周期T s 都可以用来确定 地表示待并发电机与系统之间频率差的大小。滑差 大, 滑差周期短; 滑差小, 滑差周期长。在有滑差的情 况下, 将机组并入电网。需要经过一段加速或减速的 过程, 才能使机组与系统在频率上“同步”。加速或减 速力矩会对机组造成冲击。显然, 滑差越大, 并列的 冲击就越大, 因而应该严格限制并列时允许滑差。我 国在发电厂进行正常人工手动并列操作时, 一般取 滑差周期在10～16s 之间。 2. 2 角差 当使用很小的滑差进行并列时, 图2b 的发电机 的电压U f 与系统电压Ux 间有一很慢的相对旋转关 系, 在每一滑差周期内, Uf 与U x 间的相角差
都有 一瞬间为零。如果并列开关触头闭合的瞬间, 恰好
为零, 则前述同步并列条件( 2) 完全得到满足, 因相 角差而产生的并列冲击也为零。但是开关是由机械 构件组成的, 每次的闭合时间不能完全一样, 同时自 动准同期装置也可能出现误差, 只能按照开关机构 的平均闭合时间进行整定, 这就使得发电机不能每 次都在
= 0 瞬间并列, 图3c 表示当△f= 0
△u
= 0 而只有同步并列的条件( 2) 不能满足时, 在并列开关 闭合前瞬间, 待并发电机与系统母线电压间存在着 相角差
的电压矢量图, 图中的△U 将对发电机产 生冲击电流, 冲击电流的最大值为 i″ch. max= 2. 55×Ux×2sin(
/ 2) / x q″ 式中: Ux——系统电压的有效值; xq″——发电机q 轴次暂态电抗; xd″——发电机d 轴次暂态电抗。 当
很小时, 2sin(
/ 2) ≈sin
于是 ich. max″= 2. 55×Ux×2sin
/ x ″q 图 3c 中的
角一般称并列( 或合闸) 误差角, 它 产生的有功冲击电流对汽轮机组的安全与寿命影响 较大, 机组容量越大, 对
值的限制越严。另一方面 开关动作时间的误差等因素, 使并列允许滑差值与 允许并列误差角间可能形成某种制约关系。 2. 3 压差 图3b 是只有同步并列的条件( 3) 得不到满足, 发电机电压幅值与系统母线电压幅值不相等时的情 形, 即
△U
≠0 图1- 4 表示由△U 产生的将是无 功冲击电流。冲击电流的最大值为 ich. max″= 1. 8× 2( U f- Ux ) / x d″= 2. 55△U/ x d 式中: Uf、Ux、△U ——相应电压的有效值。 ich. max″随机组容量等可以有不同的规定值。为了 保证机组的安全, 我国曾规定压差并列冲击电流不 允许超过机端短路电流的二十分之一, 据此根据前 面的公式可以得到准同期并列的一个条件为: 电压 差△U 不能超过额定电压的5～10%。现在一些大 型的发电机组更规定在0. 1% 以下, 即希望避免无功 冲击电流。 当角差与压差同时存在时, 并列是开关触头间 52 内蒙古石油化工 2009 年第14 期