船舶电站及其自动化装置第02章船舶同步发电机的并联运行

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1、第二章船舶同步发电机的并联运行一概述并联运行：两台或两台以上的发电机通过公用母线向全船负荷供电，这就是通常所说的并联运行。多机组并联优点：1）船舶工况变化较多，因而用电量变化也很大，例如船舶在停泊和装卸货两种不同工况工作时，用电量可能相差8倍甚至更多，采用两台以上较小容量的发电机用以根据负荷的大小改变运行方式，使发电机经常处于最佳运行状态（发电机在额定负载下运行具有最高的效率）2）维护检修的方便3）可靠性高分类：准同步法和自同期法。准确同期法（准同步法）准确同期法是目前船舶上普遍采用的一种并车方法，要求待并机组和运行机组两者的电压、频率和相位都调整到十分接近的时

2、候，才允许合上待并发电机主开关。通常船上采用的手动并车、粗同步电抗器并车或自动并车都属于此种并车方法。自同期法：原动机将未经励磁的发电机的转速带到接近同步转速，即将发电机主开关合闸，并立即给发电机加上励磁，依靠机组间自整步作用而拉入同步，使发电机与电力系统并联运行。二船舶同步发电机的准同步并车1准同步并车条件三相交流同步发电机准同步并车时，最理想的情况是满足如下三个条件：1）侍并机组的电压与运行机组（或电力网）的电压大小相等：2）待并机组的频率与运行机组（或电力网）的频率数值相等；3）待并机组电压的初相位与运行机组（或电力网）电压的相位一致。并车操作就是检测和调

3、整待并发龟机组的电压、频率、和相位，使之在满足上述三个条件的瞬间通过发电机主开关的合闸投入电网。这样就可以保证在并车合闸时没有冲击电流。并且并列后能保持稳定的同步运行。4）相序一致，安装已满足下面我们就逐点来分析为什么要满足这三个条件？如果不满足，会有什么后果。1假设待并机组与运行机组频率相等，初相位相同，但电压大小不等，并设待并机电压大于运行机组（电网）电压，因此在DW开关动、静触头之间就有电压△U，如果此时合闸，在两台发电机之间就会产生环流IPH，对两台发电机将产生均压的作用。IPH=△U/j(X"1+X"2)IPH------相位滞后△U90------

4、为无功性质的电流环流IPH对两台发电机产生均压作用(1)IPH与I2同相。由电枢反应的理论可知，发电机F2相当于增加了一个感性的负载电流，它产生去磁性质的电枢反应，使发电机的端电压减小。(2)对于运行发电机F1来说，IPH与I1反相，即一IPH与I1同相，相当于使发电机F1增加了一个容性电流输出，其电枢反应的性质是增磁效应。因此将使F1的端电压增大，最后使两台发电机并联运行于同一电压U，而U1＜U＜U2。综上所述，当频率相同、初相位相同、电压不等时，两台发电机并车将在两机组间产生一无功性质的环流、这一环流对两台发电机起均压的作用，所以又称平衡电流。但是，由于发电

5、机在并丰瞬间呈现的等值电抗很小，因此当电压差较大时进行并车操作，在合闸瞬间会产生很大的冲击电流。它比稳定后的环流大得多。这是因为稳定后的环流基本上由两台发电机的同步电抗所确定，同步电抗比发电机在并车瞬间呈现的等值电抗大得多。过大的冲击电流对于发电机和电力系统都是很不利的，IPH过大：（1）电磁力IPH的平方，易损坏汇流排；（2）冲击扭矩太大；（3）跳闸（并车失败）因此规范中一般规定，并车操作中电压差不得大于10％。2）假定待并机组与运行机组的电压相等，频率相等但初相位角不同，0不为零。如果此时合闸，则在刀开关Dw的动静触头之间仍然会有一电压差△U，仍然会产生

6、平衡电流IPH，但它与U1、U2的夹角不再为90，而是/2，因此这一平衡电流IPH不再是纯无功性质。对待并发电机F2而言，我们可以将IPH分解成两个分量（有功分量IPHP、无功分量IPHq）IPHP与U2同相，表明该有功分量使对待并发电机输出有功功率（发电机作用），转速下降；对于运行发电机F1而言，一IPH与I1同相，我们可以将-IPH分解成两个分量（有功分量IPHP’、无功分量IPHq’），IPHP’与U1反相，有功分量使发电机F1吸收有功功率（电动机作用），转速上升，最终并联机组达到相位一致进入同步运行，称“牵人同步”过程，此作用叫做自整步作用。无功分量

7、IPHq、IPHq’所引起的电枢反应性质是去磁效应（均滞后各自电压90，相当于增加了一个感性负载），使电网电压稍小一些，由于这两个无功电流大小相等，作用的结果不会造成两台发电机电压差别。 同理，相位差不应太大（IPH0）规范规定，一般相位差在15以内。3）假定待并机组与运行机组的电压相等，初相位相同，但频率不等。同2）将产生自整步作用，力图克服两机转速的差异，但能否拉入同步？（1）若频差不太大，自整步作用能在180以内使WS=0，则经若干次衰减振荡后可拉入同步（2）若频差太大，自整步作用不足以在180以内使WS=0，失步。规范规定，一般频差在1%以内

8、被认为是允许的。二步发电