并车

§7-5.发电机并车与解列需要并车的情况并车条件并车程序频差与相差检测并车注意事项解列直流发电机并车解列1.负荷增加2.机动航行3.替换发电机一、需要并车的情况理想条件：①相位相同；②电压相同；③频率相同；④相序相同；二、并车条件理想条件：①相位相同；②电压相同；③频率相同；④相序相同；实际要求：相序绝对必须满足，其它条件允许有小差别。航行期间一般相序能够自动满足，其它则须调控二、并车条件三手动并车整步原理与方法准同步并车：在满足并车条件下合闸称为准同步并车（由自动装置完成准同步并车则称为自动准同步并车）。并车操作：一般只调节转速满足频差和相位要求，电压条件由自动调压装置完成。整步过程：调整待并机的频率，使其满足频差和相位条件的操作过程。手动准同步并车方法：“灯光法”和“同步表法”。灯光法：又分“灯光明暗法”和“灯光旋转法”。是据指示灯亮、暗变化情况进行并车操作的方法。原动机起动三相电压检测频率预调整步合闸负载转移断开同步表三、并车程序1、灯光明暗法：接线：对应接线原理：从相量图可知，相位条件满足时，指示灯两端电压为零，即熄灭。特点：3个灯同时亮、灭；亮灭周期反映频差大小，但不反映频差方向。——3个灯都是同名相灯。并车时机——暗区中心时并车四、频差相差检测特点：3个灯轮流亮和灭。亮灭周期反映频差大小，亮灭顺序反映频差方向。接线：1个“同名对接”2个“异名叉接”原理：从相量图可知，相位条件满足时，同名相灯两端电压为零，即熄灭。并车时机：一个灯灭，另外两灯同样亮时并车2、灯光旋转法接线与操作：接通同步表，调节待并机油门，使指针朝“快”的方向以3～5s转的速度旋转，在“11点”处合闸。短时工作制(15分钟)。指针位置反映相位差指针转动快慢和转向反映的频差大小和方向同步表指针顺时针旋转—待并机频率高（调速控制手柄应该减速）同步表外观3、同步表法1、频差适中（T=3-5秒）2、避免逆功率(“快”的方向)3、有适当的并车提前角4、及时转移负载5、合闸时避免突然扰动6、及时断开同步表五、注意事项并车条件放宽（频差条件要求一样，相位要求较低）。原理：并车时将待并机的三相绕组经过空心电抗器与电网连接，经过延时（拉入同步）然后再合闸。注意：电抗器X是短时制。六、手动粗同步并车§7-5.自动准同步并车原理本节主要内容有两部分：1.自动准同步并车原理2.自动整步器主要是学习自动并车装置的组成原理和各个部分的作用。作用：代替人工并车操作又称自动整步器。是船舶电站自动化装置一部分。基本功能：1.检测待并机和电网之间频差大小和符号（即方向），并向待并机发出相应转速调节信号；2.检测频差、相位差和电压差，满足合闸条件时发出合闸指令。一、自动准同步并车原理频差电压信号的获得频差电压：待并机和电网电压的差值电压的包络线，是脉动正弦波，为了得到线性关系，可变换成三角波。作用：用来判断频差大小和相位差为零的时刻。获得：将电网电压和待并机电压相减，得到幅值大小随时间变化信号，幅值的包络线是正弦波，可经滤波获得包络线，再全波整流，得到频差电压信号Us。发电机与电网的频差减小，Us的周期变长。发电机与电网的相位差为零时，Us信号正好为零。由于正弦波Us幅值大小与相位差不成线性关系，且幅值受电网和发电机电压变化影响，因此可将正弦波变成三角波。——用触发器获得电网与待并发电机频差电压的矩形波，再通过积分电路获得三角波。频差电压的说明注意：书P.183，图11-9-2应改为正弦波二、自动整步器组成：——两部分：①.检测、调整（测控）部分；②.合闸操作部分。——图11-9-4是船上的实际装置。功能：根据频差信号的大小和方向，通过伺服电机使待并机增减速。待并发电机组起动完成后，当EIH-215接到并车指令时，首先向EIH-212发出整步控制信号，由EIH-212向EIH-221和EIH-222发出工作指令，EIH-222检测频差的大小和符号（方向），向EIH-212发出使待并发电机组加速或减速信号，并由EIH-212控制待并发电机组的调速器马达执行相应的调节。EIH-221也是对电网和待并发电机进行检测，并判断合闸的时刻。当满足合闸条件时刻到来时向EIH-215发出信号，使主开关合闸。如果频差太大，EIH-212自动向EIH-215发出禁止合闸信号；如果频差太小，则通过EIH-212发出“呆滞扰动”信号（加速），增大频差，使合闸条件能够较快到来。[第九节要点]：系统的组成原理；工作过程。自动整步器的原理§7-6.调速器特性与并联有功分配本节主要内容有三个部分1.调速器及其调速特性；2.发电机并联运行的有功功率分配；3.有功功率的转移操作。《规范》规定，并联运行的交流发电机组，当负载在总额定功率的20～100%范围内变化时，应能稳定运行，其有功功率分配误差在发电机额定功率相同时应不超过发电机额定功率的±10%，功率不同时应不超过最大发电机额定功率的±10%和最小发电机额定功率的±20%。调速器：根据原动机实际转速与给定转速的差值对转速进行自动调节。有多种型式，由测量、比较、执行等环节组成。有功功率分配：与各机调速特性有关。调速器特性：简单比例控制器（下降）特性，下降率由弹簧刚度决定。加积分为无差特性。调节：弹簧预紧力增，特性上移；预紧力减，特性下移。一、调速器及其调速特性二、发电机并联运行的有功功率分配有差特性：并联运行时能随电网负荷变化自动稳定分配有功功率；理想的特性：差不大的有差，且斜率一致的特性。无差特性：不能并联运行，——从无差特性可以看出，若两条都为无差特性，则无稳定工作点。一台有差另一台无差：负荷变化时，有差承受的负荷不变，所有负荷变化都由无差承担。方法：通过操作调速器电动机的控制开关（在发电机控制屏上），使电动机改变调速器弹簧预紧力，使特性上下平移。转移负载时必须同时向反方向调节两机组的调速控制开关，才能保持电网频率不变。步骤：图12-7-5说明：刚刚并网运行的发电机，调速器特性2，增加油门后特性为②；运行机特性由1减小油门后为①，有功功率平均分配。[第七节要点]：调速器特性（有无差），有功分配，功率转移方法。三、有功功率的转移操作§12-8.自动调频调载原理本节主要内容有两个部分1.自动调频调载方法；2.自动调频调载装置的原理。自动调频调载装置的主要作用：1.保持电网频率恒定；2.按比例分配并联运行发电机负荷；3.解列时自动转移负荷。作用：调速器一次调节未达要求，需二次调。按工作原理分：1.虚有差法；2.主调发电机法（船用虚有差）。虚有差法：——（船上采用）调速器都为有差特性，经过（控制频差和功率差的装置）进行二次调节，使实际电网频率保持额定（无差）、且各机组负荷按容量分配。主调发电机法：——（船上不采用）设置容量足够大的主调发电机，由控制器对油门进行二次调节，承担所有负荷的变化；其它发电机作为基载发电机，工作点为额定频率、额定负载。各基载机特性为有差特性；主调机实现无差特性。一、自动调频调载方法§7-8.发电机的保护本节主要内容主要是：1.了解船舶发电机保护的目的；2.知道发电机保护的种类；3.掌握具体保护的要求。保护目的：发电机是重要设备，是船舶安全航行的保障。一般设有：外部短路保护、过载保护、欠压保护和逆功率保护。短路的原因：⑴.维护保养不周；⑵.绝缘老化；⑶.机械损伤；⑷.误操作等。保护原则：——有总体和具体之分。⑴.总体：“既要保护发电机，又要保证供电”；⑵.具体：“时间原则”和“电流原则”相结合。措施：——由过流脱扣器或综合保护装置实现。⑴.小电流，延时；——远端短路保护，避免大面积停电。小电流是比近端短路小的短路电流，不是过载电流。为了区分过载还是远端短路，所以要延时。⑵.大电流，瞬时；——近端短路保护，发电机应立即跳闸（因为已经没有其它保护）。整定值：⑴.小电流：2～5倍的额定电流，0.2～0.6s。⑵.大电流：5～10倍的额定电流，瞬时动作。一、外部短路保护二、过载保护定义：发电机输出功率或电流超过其额定值。保护原则：保护发电机不受损坏，尽量不中断供电，且应避开短暂过载。措施：——由空气断路器的“过电流脱扣器”或“热脱扣器”等动作跳闸，实现保护。自动分级卸载装置：——（也属过载保护）卸次要负载、延时动作。《钢质海船建造规范》规定：无自动分级卸载时：出现1.25～1.35倍额定电流后，延时15～20s跳闸；有自动分级卸载时：出现1.5倍额定电流后，延时10～20s跳闸。危害：——不能正常工作，电动机过电流。保护：——已经并网的发电机：脱开；未并网的发电机：不能并网。措施（保护元件）：空气断路器的失压脱扣器或综合保护装置中的晶体管低压继电器。《钢质海船建造规范》规定：——分段不同。电压为额定值的70%～80%时：延时1.5～3s动作；电压为额定值的40%～70%时：瞬时动作。三、欠压保护四、逆功率保护逆功率原因：主要是操作不当。危害：增加电网负担，可能损坏原动机（发电机变成电动机）。保护要求：——整定值：逆功率大小为额定功率的5%～15%，延时1～10s动作。措施（保护元件）：——通常采用“逆功率继电器”作为保护元件。逆功率继电器：——反映有功功率大小和方向。类型：感应式、整流式等。感应式原理图整流式装置原理图(参照P.141图9-5-3)——起货机负载继电器检测有功电流。[第六节要点]：保护种类；保护原则；具体实现措施。电压和电流相量叠加感应式接线图逆功率保护线路§7-9.主机轴带发电机装置本节主要内容有四部分1.轴带发电机的特点2.主要类型3.变距桨轴带发电机4.定距桨轴带发电机轴带发电机可节能、提高经济效率——节能：利用主机的功率储备；经济效率：减少燃油成本。一、主机轴带发电机的特点特点：优点：1.经济高效；2.改善环境；3.减小维修。缺点：1.只能定速航行时工作；2.控制较复杂；3.初投资大。组成：主机直接（或通过变速机构）带动轴带发电机SC发电。可充分利用主机的“储备余量”（一般主机额定功率+余量=主机可长期运行功率）。二、船舶轴带发电机主要类型主要类型：1.直流轴带机；2.交流轴带机。说明：1.虽然直流轴带机电压稳定，转速的影响相对较小。但由于直流电机维护工作量大，目前在船上的应用非常有限。因此，直流轴带发电机较少用。若将直流电逆变成交流电，则逆变麻烦。2.交流轴带机为了使频率减小主机转速变化的影响，其控制较复杂。——有定、变距浆2种。变距桨系统特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋桨推力大小和方向。控制：——需要两方面的控制1.主机油门控制；2.螺旋桨螺距控制。而且要求螺距与油门的控制相互配合（才能使转速恒定）。存在的问题：1.风浪对转速的波动有影响；2.需要解决主机低速问题（传动机构）。三、变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机系统特点：主机转速和转向是可变的。——只有在船舶定速航行时才是不变的。因此，要求船舶定速航行时才能让轴带发电机并网投入工作。同时，由于风浪等对转速可造成影响，因此，必须采取措施稳定转速，从而稳定频率。总体措施：——具体措施下面分别讨论1.转速补偿；2.频率补偿。四、定螺距桨的主机轴带发电机方法：1.变流机组稳定供电频率；2.行星齿轮传动系统；3.轴带异步发电机；4.电磁滑差离合器恒速系统。变流机组：控制可控硅导通角稳定电压，可稳定发电机转速。行星齿轮：液压系统提供附加传动，稳定发电机转速。异步发电机：与变流机组相似，也是稳定电动机和发电机转速。滑差离合器：励磁电流大小可控制转矩，从而稳定转速。转速补偿[第三节要点]：特点；类型（直、交流）；变距桨系统（特点）；定距桨系统（恒频方法）。方法：采用整流—逆变装置作为中间环节的系统。非恒定频率交流电经整流后，供给晶闸管三相逆变器变换为恒定频率三相交流电，三相逆变器提供有功功率，而无功功率由同步补偿机来提供。同步补偿机励磁电流根据负载变化进行控制，具有自动电压调整器功能。可专设同步补偿机。通常采用辅助发电机替代，通过柴油机拖入同步后，用离合器脱开。频率补偿