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發(fā)電機(jī)準(zhǔn)同期并列法的條件和投入步驟 |
摘要:柴發(fā)電站由柴油發(fā)電機(jī)組和配電裝置組成,一般大型發(fā)電機(jī)房通常設(shè)有2-3臺(tái)同容量、同型號(hào)的發(fā)電機(jī)組,日常由一臺(tái)發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)供電。隨著工業(yè)社會(huì)的不斷發(fā)展電力行業(yè)顯得越來(lái)越重要,而同期并列是電力系統(tǒng)中經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)十分重要的操作。錯(cuò)誤的并列方法會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的沖擊,損壞電氣設(shè)備,影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,造成成本升高??得魉构颈疚募瘁槍?duì)發(fā)電機(jī)同期并列的原理、條件和過(guò)程進(jìn)行了闡述,同時(shí)提出了發(fā)電機(jī)并車(chē)失敗的原因和解決方法。
一、并聯(lián)運(yùn)行的條件
1、運(yùn)行條件
并聯(lián)投入時(shí),避免產(chǎn)生大的電流沖擊和轉(zhuǎn)軸受到突然的扭矩。并聯(lián)合閘必須滿(mǎn)足四個(gè)條件∶
(1)發(fā)電機(jī)頻率等于電網(wǎng)的頻率(各國(guó)電網(wǎng)頻率大致有兩種∶50Hz或60Hz,我國(guó)為50Hz)。
(2)發(fā)電機(jī)的電壓幅值等于電網(wǎng)電壓的幅值,且波形一致。
(3)發(fā)電機(jī)的電壓相序與電網(wǎng)的電壓相序相同(發(fā)電機(jī)相序決定于原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向,一般是固定的)。
(4)在合閘時(shí),發(fā)電機(jī)的電壓相角與電網(wǎng)電壓的相角一樣。
2、條件不滿(mǎn)足的危害
(1)發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間有環(huán)流,定子繞組端部受力變形。
(2)產(chǎn)生拍振電流和電壓,引起電機(jī)內(nèi)功率振蕩。
(3)電機(jī)和電網(wǎng)之間有高次諧波環(huán)流,增加損耗,溫度升高,效率降低。
(4)電網(wǎng)和電機(jī)之間存在巨大的電位差而產(chǎn)生無(wú)法消除的環(huán)流,危害電機(jī)安全運(yùn)行。
二、準(zhǔn)確同步法
1、操作步驟
用準(zhǔn)同期法進(jìn)行并列操作,發(fā)電機(jī)組電壓必須相同,頻率相同以及相位一致,這可通過(guò)裝在同期盤(pán)上的兩塊電壓表、兩塊頻率表以及同期表和非同期指示燈來(lái)監(jiān)視,并列操作步驟如下:
將其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷開(kāi)關(guān)合上,將電壓送至母線(xiàn)上,而另一臺(tái)機(jī)組處在待并狀態(tài)。合上同期開(kāi)頭,調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速,使它等于或接近同步轉(zhuǎn)速 (與另一臺(tái)機(jī)組的頻率相差在半個(gè)周波以?xún)?nèi)),調(diào)節(jié)待并發(fā)電機(jī)組的電壓,使其與另一臺(tái)發(fā)電機(jī)組電壓接近,在頻率與電壓均相近時(shí),同期表的旋轉(zhuǎn)速度是越來(lái)越慢 的,同期指示燈也時(shí)亮?xí)r暗;當(dāng)待并機(jī)組與另一臺(tái)機(jī)組相位相同時(shí),同期表指針指示向上方正中間位置,同期燈最暗,當(dāng)待并機(jī)組與另一臺(tái)機(jī)組相位差最大時(shí),同期表指向下方正中位置,此時(shí)同期燈最亮,當(dāng)同期表指針按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí),這說(shuō)明待并發(fā)電機(jī)的頻率比另一臺(tái)機(jī)組的頻率高,應(yīng)降低待并發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速,反之當(dāng)同期表指針按逆時(shí)針?lè)较?nbsp;旋轉(zhuǎn)時(shí),應(yīng)增加待并發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速。同期表指針順時(shí)針?lè)较蚓徛D(zhuǎn),指針接近同期點(diǎn)時(shí),立即將待并機(jī)組的斷路器合閘,使兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組并列。并列后切除同期表開(kāi)關(guān)和相關(guān)的同期開(kāi)關(guān)。
2、并聯(lián)條件檢測(cè)法
將同步發(fā)電機(jī)調(diào)整到符合并聯(lián)條件后進(jìn)行并網(wǎng)操作,分為暗燈法和旋轉(zhuǎn)燈光法兩種。
(1)暗燈法
如圖1所示。電網(wǎng)與同步發(fā)電機(jī)之間的三相并聯(lián)開(kāi)關(guān)兩側(cè)接燈泡,稱(chēng)相燈,若三相相燈同明同暗,說(shuō)明相序正確;當(dāng)三組相燈同時(shí)熄滅時(shí),表示電壓差△U,=△U,=△U。=0,即可并網(wǎng)合閘。
① 頻率不等∶
相燈將呈現(xiàn)同時(shí)暗、同時(shí)亮的交替變化現(xiàn)象,說(shuō)明發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的頻率不同,需調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隊(duì)而改變發(fā)電機(jī)頻率。
② 電壓不等∶
三個(gè)相燈沒(méi)有絕對(duì)熄滅的時(shí)候,而是在最亮和最暗范圍閃爍,需調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流從而改變發(fā)電機(jī)的端電壓。
③ 相序不等∶
三個(gè)相燈明暗呈交替變化狀態(tài),說(shuō)明發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的相序不同,需對(duì)調(diào)發(fā)電機(jī)或電網(wǎng)的任意兩根接線(xiàn)。
④ 相角不等:
三組相燈不同時(shí)熄滅,,不能合閘并網(wǎng),需微調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。
(2) 燈光旋轉(zhuǎn)法
如圖2所示。此方法比暗燈法容易實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)操作,一個(gè)相燈熄滅時(shí),另兩個(gè)相燈亮度一樣;調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速,使燈光旋轉(zhuǎn)極其緩慢。當(dāng)相燈1熄滅,相燈2、相燈3亮度一樣時(shí),即可合閘并網(wǎng)。
圖1 暗燈法接線(xiàn)圖和相量圖 |
圖2 燈光旋轉(zhuǎn)法接線(xiàn)圖 |
三、自同步法
柴油發(fā)電機(jī)自同步并聯(lián)接線(xiàn)如圖3所示,原理框圖如圖4所示。
1、自同步法的投入步驟
(1)校驗(yàn)發(fā)電機(jī)相序,把發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到接近同步轉(zhuǎn)速,勵(lì)磁繞組經(jīng)限流電阻短路。
(2)發(fā)電機(jī)投放電網(wǎng),立即加直流勵(lì)磁電流,此時(shí)靠定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)間所形成的引力就可把轉(zhuǎn)子自動(dòng)牽入同步。缺點(diǎn)合閘后有電流沖擊。
(3)如圖4所示,合閘控制電路把電壓差允許鑒別的條件、頻差允許鑒別條件與恒定提前時(shí)間(主開(kāi)關(guān)合閘時(shí)間)捕獲脈沖通過(guò)一個(gè)合閘與門(mén)送出合閘控制信號(hào),使主開(kāi)關(guān)合閘操作。
2、組成
由自動(dòng)準(zhǔn)同步裝置和自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置配合完成。
3、功能
① 檢測(cè)待并發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓之間的頻率和頻差符號(hào),并根據(jù)頻差的大小和符號(hào),向待并發(fā)電機(jī)發(fā)出相應(yīng)的自動(dòng)整步的加速或減速信號(hào)。
② 檢測(cè)頻差、相位差和電壓差,當(dāng)滿(mǎn)足允許合閘條件時(shí),適時(shí)地發(fā)出合閘指令。
3、注意事項(xiàng)
為防止不同期并列,在下列3種情況時(shí)不準(zhǔn)合閘:
1、組合式三相同期表的指針轉(zhuǎn)動(dòng)不平穩(wěn)而且有跳動(dòng)現(xiàn)象,不準(zhǔn)合閘。因?yàn)檫@可能其內(nèi)部的接點(diǎn)有卡阻現(xiàn)象;
2、若組合式三相同期表的指針在接近同期點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)停滯現(xiàn)象,不準(zhǔn)合閘。因?yàn)榇藭r(shí)雖然滿(mǎn)足并列條件,但由于開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作需要約0.2s的時(shí)間,若在此時(shí)間內(nèi)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間的電壓、周波及相角差有變化,則會(huì)使開(kāi)關(guān)的合閘在不同期點(diǎn)上;
3、若組合式三相同期表的指針轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)快時(shí),不準(zhǔn)合閘。因?yàn)榇藭r(shí)待、并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的周波相差很大,不易掌握開(kāi)關(guān)合閘操作的時(shí)間,容易造成在不同期點(diǎn)上合閘。
發(fā)電機(jī)的并列操作在一定程度上關(guān)系到整個(gè)發(fā)電廠(chǎng)與電網(wǎng)的安危,要求操作人員必須具有豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn);在操作時(shí)密切監(jiān)視有關(guān)機(jī)組及聯(lián)絡(luò)線(xiàn)的表計(jì)變動(dòng)情況;確保待并發(fā)電機(jī)安全可靠地并入電網(wǎng)運(yùn)行。
圖3 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)接法線(xiàn)路圖 |
圖4 柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)并車(chē)裝置原理圖 |
四、發(fā)電機(jī)并車(chē)失敗的原因及排除
1、并車(chē)失敗的原因
交流同步發(fā)電機(jī)并車(chē)失敗的原因通常有以下幾方面:
① 電網(wǎng)參數(shù)波動(dòng)太大:由于有較大負(fù)載波動(dòng),引起電網(wǎng)功率、頻率、電壓大幅度波動(dòng),當(dāng)并車(chē)合閘時(shí)產(chǎn)生較大的沖擊電流而使主開(kāi)關(guān)跳閘,所以并車(chē)時(shí)應(yīng)斷開(kāi)劇烈波動(dòng)的負(fù)載,待并車(chē)完成后再接通負(fù)載。
② 由于自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置故障而無(wú)法合理分配負(fù)載或者手動(dòng)并車(chē)時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)移不及時(shí)使逆功率繼電器動(dòng)作引起主開(kāi)關(guān)跳閘。
③ 操作不當(dāng),沒(méi)有滿(mǎn)足并聯(lián)運(yùn)行的條件就隨意并車(chē)而引起大的沖擊電流使主開(kāi)關(guān)跳閘。
④ 自動(dòng)并車(chē)裝置故障,無(wú)法給主開(kāi)關(guān)發(fā)出合閘指令,該裝置控制邏輯如圖5所示。
⑤ 均壓線(xiàn)故障或均壓線(xiàn)接線(xiàn)端鈕松脫。
2、故障查找
(1)排除懷疑項(xiàng)
通過(guò)試驗(yàn),就是在電網(wǎng)參數(shù)平穩(wěn),波動(dòng)不大的情況下,兩臺(tái)發(fā)電機(jī)也不能互相自動(dòng)準(zhǔn)同步并車(chē),那就排除了電網(wǎng)不穩(wěn)的原因。手動(dòng)準(zhǔn)同步并車(chē)以后,隨著負(fù)載的變化發(fā)電機(jī)能夠完成功率的自動(dòng)分配,說(shuō)明自動(dòng)調(diào)頻調(diào)載裝置也是正常的,也排除了它的原因。能夠手動(dòng)準(zhǔn)同步并車(chē)合閘,說(shuō)明能夠滿(mǎn)足并聯(lián)運(yùn)行的條件,主開(kāi)關(guān)也沒(méi)有問(wèn)題。檢查均壓線(xiàn)與接線(xiàn)端鈕也是正常的。通過(guò)上述分析,基本可以確定造成這種故障現(xiàn)象的原因是自動(dòng)并車(chē)裝置出現(xiàn)了問(wèn)題,無(wú)法發(fā)出合閘指令。
(2)確定懷疑項(xiàng)
① 自動(dòng)并車(chē)裝置不能發(fā)出合閘指令一般有以下幾個(gè)原因:
裝置本身出現(xiàn)故障。
機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定,無(wú)法尋覓同步投入條件。
合閘電路有故障,不能合閘。
② 如圖6所示,并聯(lián)運(yùn)行模塊EP200的輸入電源是通過(guò)接在發(fā)電機(jī)單相電路中的電流互感器提供的。圖中并聯(lián)單機(jī)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)為并聯(lián)運(yùn)行,閉合時(shí)為單機(jī)運(yùn)行。
③ 在1#發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)把2#發(fā)電機(jī)啟動(dòng)起來(lái),調(diào)試到準(zhǔn)同步狀態(tài),按下并車(chē)按鈕,測(cè)量并聯(lián)運(yùn)行模塊EP200的并聯(lián)單機(jī)開(kāi)關(guān)兩端,發(fā)現(xiàn)2臺(tái)發(fā)電機(jī)的并聯(lián)單機(jī)開(kāi)關(guān)均為閉合狀態(tài)。而并聯(lián)單機(jī)開(kāi)關(guān)的打開(kāi)是通過(guò)并車(chē)按鈕控制一個(gè)接觸器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。按下并車(chē)按鈕,檢查發(fā)現(xiàn)接觸器不動(dòng)作,檢查從按鈕到接觸器接線(xiàn)正常,線(xiàn)圈控制電壓正常,確定是接觸器故障。換新接觸器,恢復(fù)接線(xiàn),并車(chē)試驗(yàn),并車(chē)恢復(fù)正常。
圖5 柴油發(fā)電機(jī)組同期并列系統(tǒng)控制邏輯 |
圖6 發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行接線(xiàn)圖 |
總結(jié):
隨著科技的發(fā)展,柴發(fā)電站的自動(dòng)化程度越來(lái)越高,信息技術(shù)和其它高新技術(shù)也都是建立在電能應(yīng)用基礎(chǔ)之上的。這就要求我們的柴發(fā)電站管理人員除了要不斷地提高自己的專(zhuān)業(yè)技能,同時(shí)也要對(duì)發(fā)電機(jī)房的主要機(jī)電設(shè)備加強(qiáng)維護(hù)管理,既要會(huì)操作,也要充分了解它們性能特點(diǎn),工作原理,才能做到科學(xué)管理、精心維護(hù)、精確保養(yǎng),才能精確地了解設(shè)備的工作狀態(tài),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能夠下手,敢于下手。確保柴油發(fā)電機(jī)組及配電系統(tǒng)始終處于良好的技術(shù)狀態(tài),確保柴發(fā)電站安全營(yíng)運(yùn)。
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