第6章 同步系统2014

1第六章同步系统一、概述★二、同步电压的引入三、手动准同步装置★四、同步点断路器的合闸控制五、本课重点内容小结作业本课主要内容26-1概述同步系统是同步电压与同步装置连接关系的回路，包括了同步电压引入和同步装置两部分，是实现同步操作的系统。在发电厂和变电所中，同步系统应按以下原则来实现：（1）同步并列方式及并列条件。目前电力系统有准同步和自同步并列两种方式。准同步并列的条件是待并两侧系统电压大小相等；频率相同；电压相角相等。采用的同步装置是带闭锁的手动同步装置或捕捉同步装置。（2）同步点的设置。①发电机出口断路器及发-变出口断路器；母联断路器；自耦变压器或三绕组变压器的三侧断路器；系统联络线的线路断路器；旁路断路器；厂用工作电源及备用电源断路器。（3）同步系统的接线。由于电压互感器二次绕组接地方式及同步装置型式的不同，同步系统有三相和单相两种接线方式。为简化接线，发电厂、变电所的同步系统应采用单相接线方式。31T2T1G2G10kV1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF1WL2WL某企业电气主接线图多电源供电系统中，断路器能否直接合闸？区域变电所Ⅰ区域变电所Ⅱ？哪些断路器不能直接合闸？4将发电机与发电机、发电机与系统、系统与系统之间作同步运行的操作，称为同步并列(或称同期并列、并车)。同步并列的概念发电厂或变电所中反映同步装置和同步电压连接关系的回路，称为同步系统(或称同期系统)。同步系统的概念5同步并列的条件★同步并列的方法和特点★同步点的设置6同步并列的条件①相序相同；②电压(大小)相等；③频率相同；④电压的相位角差不超过允许值。非同步并列的后果1。会出现很大的冲击电流和冲击功率；2。引起电力系统电压的瞬间严重下降；3。造成电力系统振荡而破坏系统的稳定运行；4。使机组剧烈振动，严重时甚至使机组损坏。7常用的同步方法有两种：准同步(精同步)法自同步(粗同步)法此外，还有：异步起动法非同步合闸法同步并列的方法和特点8准同步并列法是发电机在并列前已经励磁，当发电机的电压、频率和相位与运行系统的电压、频率和相位均接近相同值时，将发电机断路器合闸。准同步并列实质是先促成同步状态，然后并列合闸。准同步法有何特点？9优点：并列合闸时冲击电流小，不会对系统带来大的影响。缺点：并列操作时间较长。从准备并列到合闸结束一般需要10～20min。操作要求高。如果合闸时间不准确，有可能造成非同步合闸，损坏发电机。操作系统复杂，要求严格。手动准同步是优先采用的方法分为手动准同步自动准同步10自同步法自同步并列法是发电机在并列前不励磁，当其转速接近于同步转速(转差率S=±2％左右)时进行合闸，合闸后再加上励磁，将发电机自动拉入同步。自同步并列的实质是先并列，后进入同步状态。有何特点？11优点：a.并列过程快，只需几分钟便可完成并列；b.操作简单，易于实现自动化操作；c.在系统电压和频率下降严重时，仍可投入发电机。缺点：a.并列合闸冲击电流大，对电机绕组产生不利影响；b.并列合闸瞬间引起系统电压短时严重下降；c.不能在两系统间进行自同步并列。自同步也有手动及自动两种操作方法。12异步起动同步发电机的异步起动，实质上是一种特殊的自同步法。它是在原动机起动不长时间(转速接近60％一70％额定值时)进行励磁，发电机被拉入同步。非同步合闸非同步合闸是在系统解列后，为迅速进行同步而采取的紧急措施。非同步合闸时有很大的冲击电流，所以此法应有一定的限制。异步起动和非同步合闸13发电厂(或变电站)中每个有可能进行同步操作的断路器，称为同步点。也就是说当断路器两侧有可能出现非同一系统电源时，此断路器是同步点。如图6-1中：标有的断路器均为同步点:①发电机出口断路器及发-变出口断路器；母联断路器；自耦变压器或三绕组变压器的三侧断路器；系统联络线的线路断路器；旁路断路器；厂用工作电源及备用电源断路器。同步点的设置14156-2同步电压的引入同步系统包括了同步电压引入和同步装置两部分同步电压引入电路:把需要待并断路器两侧的高电压经电压互感器变为二次低电压,再经过其隔离开关的辅助触点和同步开关触点切换后,引到同步电压小母线上,然后在引入到同步装置中。同步系统的接线:由于电压互感器二次绕组接地方式及同步装置型式的不同，同步系统有三相和单相两种接线方式。为简化接线，发电厂、变电所的同步系统应采用单相接线方式。本节讲述以三相接线方式为主。16一、三相接线方式同步电压的引入接线特点同步电压取待并系统的三相电压和运行系统的两相电压，相应的同步装置为三相式。设有四个同步电压小母线：运行系统电压小母线L1‘-620；待并系统电压小母线L1-610、L3-610；公用接地小母线L2-600。运行系统的两相电压由L’1-620和L2-600引入到同步装置，待并系统的三相电压由L1-610、L3-610、L2-600引入到同步装置。17（1）发电机出口断路器同步电压的引入接线实例同步点待并侧电压互感器发电机运行系统电压互感器运行系统电压互感器电压小母线同步开关同步小母线同步装置同步合闸小母线组成引入待并侧TV二次U、W相电压经SS1送到L1-610、L3-610运行侧TV1二次U相电压经L1-630，QS3，SS1送到L1‘-620TV2二次U相电压经L1-640，QS4，SS1送到L1‘-62018（2）母联断路器同步电压的引入接线实例同步点：母联断路器图中母线I为运行系统母线II为待并系统待并侧TV2二次U、W相电压经L1-640、L3-640，QS2，SS送到L1-610、L3-610运行侧TV1二次U相电压经L1-630，QS1，SS送到L1‘-62019（3）双绕组变压器同步电压的引入接线实例同步点待并侧同步电压取自运行侧同步电压取自转角小母线转角变压器转角变压器的作用同步开关变压器TM三角形侧电压互感器的二次电压,经转角变压器后,可得到与TM星形侧相位完全相同的同步电压。转角变压器接线20二、单相接线方式同步电压的引入单相同步系统接线的特点是同步电压取待并和运行系统的单相电压（相电压或线电压）和公共接地相，相应的同步装置为单相式。下表示出各种情况下同步电压引入方式及相量图21接线实例（1）发电机出口断路器同步电压的引入待并侧TV二次W相电压经SS1送到L3-610运行侧TV1二次W相电压经L3-630，QS3，SS1送到L1-620TV2二次W相电压经L3-640，QS4，SS1送到L1-62022接线实例（2）母联断路器同步电压的引入待并侧TV2二次W相电压经L3-640、QS2，SS送到L3-610运行侧TV1二次W相电压经L3-630，QS1，SS送到L1-620图中母线I为运行系统母线II为待并系统23接线实例（3）发电厂断路器同步电压引入211全部断路器均为同步点同步电压取得方法有：近区优先法当线路装有隔离开关，并且电压互感器装在隔离开关外侧时采用。简化法当线路不装设隔离开关或电压互感器装在隔离开关的内侧时采用。246-3手动准同步装置手动准同步装置同步测量表计同步监测继电器转换开关压差表频率表同步表25一、手动准同步方式二、同步表计三、组合式同步表四、同步并列电路五、闭锁电路手动准同步装置26分散同步：每个同步点旁有一个同期小屏，分散操作。特点：投资大。现已很少采用。集中同步★：在中央同步信号屏上操作，全厂只有一套。一、手动准同步方式27二、同步表计电磁式1T1—S型同步表是目前广泛采用的一种同步表。1。完全同步时，指针在同步位不动；2。当，相位角不相等时超前于时，指针指向“快”不动；滞后于时，指针指向“慢”不动。3。当时：如，指针相快方向不停旋转，相差越大转速越快。反之，向慢方向旋转。当相差特别大时，指针只是摆动。因此只有当时，才允许投入同步表。SGffSGffSGffGUGUSUSUHzf5.0快慢以系统为基准28三、组合式同步表由电压差表，频率差表和同步表组合而成。当发电机的电压、频率高于系统的电压、频率时，表计正偏。反之负偏。29集中控制是将同步表计集中布置在“集中同步”屏上。四、同步并列电路①单相组合同步表回路（图6-9a）②发电机调速回路（图6-9b）③同步点断路器合闸控制回路（图6-9c）励磁电流电压无功功率原动机出力频率有功功率30图6-9(a)单相组合式同步表的测量电路图6-9(b)发电机调速电路图6-9(c)同步点断路器合闸控制回路31SSM1：准同步开关KY：同步监察继电器P：组合式同步表图6-9(a)单相组合式同步表的测量电路32手动准同步的测量SSM1位于“断开”位置，同步表P退出SSM1位于“粗略”位置，同步表P中的压差表和频差表接入同步小母线，进行压差、频差测量。调节电源（发电厂侧）电压、频率，使两侧电压、频率满足同步条件。SSM1位于“精确”位置，压差表、频差表、同步表接入同步小母线，当同步表指针快要到达同步点之前的某一整定超前相角时，立即发出合闸脉冲，待并系统并入系统。33SM1：调速方式选择开关,分散或集中SM2：分散调速开关，增、断或减SM：集中调速开关，增、断和减SSA1：自动准同步开关，工作或退出伺服电动机正转，原动机转速增高，伺服电动机反转，原动机转速减低。调速回路分为分散准同步调速和集中准同步调速。图6-9(b)发电机调速电路34发电机调速电路调速方式集中调速分散调速选择开关SM1分散开关SM2集中调速开关SM伺服电动机全厂公用自动调速小母线集中调速SM1置于“集中”，接通SM2处于“断开”位置接通操作集中调速开关SM，调整原动机的转速。分散调速SM1置于“分散”断开操作分散调速开关SM2，可以调速。35SS—同步开关SSA2—自同步开关SSA1—自动准同步开关SSM1—手动准同步开关AS—自同步装置ASA—自动准同步装置KCO—自动准同步出口继电器KCO1,KCO2—自同步出口继电器SSM—解除手动准同步开关KY—同步监察继电器SA—断路器控制开关SB—合闸按钮一级开关二级开关三级开关图6-9(c)同步点断路器合闸控制回路36同步断路器的合闸电路合闸回路同步开关SS自同步自动准同步手动准同步检查SSA1、SSA2、SSM在断开位置SS置于“投入”位置，SSM1在“精确”位置，同步监察继电器KY常闭触点闭合发合闸脉冲集中控制分散控制按下SBSA置“合闸”371、闭锁继电器为了防止在不允许的相角下误合闸，通常在手动准同步合闸回路中装设闭锁误合闸的同步监察继电器。五、闭锁电路38同步监察继电器的交、直流电路同步监察继电器手动准同步开关解除手动准同步开关SSM1投入“精确”KY接于系统电压和待并系统电压。压差不满足要求时，KY动作，其常闭触点打开为了在单侧电源的情况下解除闭锁回路压差满足要求时，KY不动作，其常闭触点闭合。结论只有满足3个同步条件，监察继电器不动作（常闭触点闭合），允许合闸39同步点断路器之间相互闭锁为了防止非同步并列，除利用闭锁继电器实现闭锁外，还有以下闭锁措施：实现方法：每个断路器的同步开关公用一个手柄同步装置之间应相互闭锁实现方法：SSA1，SSA2，SSM1共用一个手柄手动调频（调压）与自动调频（调压）之间应相互闭锁实现方法：手动调节时切除自动调节回路，或反之。2、闭锁措施40普通控制回路回顾SA操作过程41掌握各种操作步骤：1。一般合闸（非同步合闸）2。手动准同步并列**3。自动准同步并列**4。自同步并列6-4同步点断路器的合闸控制421。一般合闸（非同步合闸）（1）将SS置“W”位，其1-3、5-7通；断开SSA1、SSA2；（2）SSM1置“精”位其29-31通，将SSM置“W”位，其1-3通；（3）操作SA使其5-8通，KM得电，QF合闸，红灯发平光。432。手动准同步合闸（1）将SS置“W”位，其1-3、5-7通，断开SSA1、SSA2；（2）SSM1置“粗”位，通过同步表计回路判别待并发电机与系统的同步情况，调节UG、fG，直至满足同步