1、待并发电机电压瞬时值为-7 / 071.2（3 !74 567）式中 0.1、071系统电压、发电机电压幅值；6.、67系统电压、发电机电压的初相角；.、!7系统电压、发电机电压的电角速度。系统电压与发电机电压瞬时值之差为滑差电压瞬时值 -8。-8 / -. & -7。设0.1 / 071 / 01，初相角均为零，即 !6. /!67 / 9，!8 /!. &7，则有-8 / -. & -7 / 0.1.2（3 !6.）& 071.2（3 !/ 01.23!.4 & 01.23!7 4 : 5 7+!8/ +01.23 !4,6. !. 5!7）4 / 081,6. !+也可用几何方法以 -.
2、 瞬时值减 -7 的瞬时值得到 -8 的波形如图 % &,）。滑差电压 -8 是一个角速度为 !7）、幅值为 +01.23 ! 4 作正弦变化的电压。滑差电压幅值的变化规律为图 ! # 发电机并列示意图（$）主电路；（%）&、&（ 波形；（）滑差电压 &* 波形-!*&*+ , -.+/0 # 1由于在并网之前系统频率与待并发电机频率不相等 . 与 .（ 之间的相角差,!* 1 随时间 1 而变化。以 2 3 -#为周期而变化，&* 的幅值也由小到大随之变 化。当, 2 时，&* , 2；,#时，滑差电压达最大值 &*+ , -.+。从零至 -#的 时间，即相邻滑差电压幅值为零点之间的时间，即
3、为滑差电压 &* 的周期 4*。滑差电压幅值的零点，表示 &（ 与 & 之间相角差为零，4* 的长短又反映两电 压频差的大小，所以准同期可利用滑差电压包络线波形变化，来实现准同期合闸。手动准同期和自动准同期的目的，均为检查发电机电压与系统电压之间的电压差、频率差以及电压相角差，当电压差和频率差满足要求时，以提前时间 156 发出合闸命令，使并列断路器主触头在电压相角差为零的瞬间合闸，实现发电机 平稳并入系统。由于断路器的合闸机构为机械操动机构，从接受合闸命令到断路器主触头 闭合之间要经一定时间，此时间约为 2 7 8 3 2 7 9，所以必须以提前时间 156发出合 闸命令。如前所述，同步发电
4、机按照准同期法并网，必须同时满足准同期四项条件。 ! 其中，待并发电机的电压相序和电压数值，比较容易满足要求；而频率绝对相等 # !$）是不可能的。因为发电机的转子是由动力机械（如汽轮机）带动的，在并 网之前，它的转速不可能稳定保持额定转速，而总是有微小的反复变动，机端电 压的频率，也就不可能长时间保持与系统频率相等。正是由于电压频率的微小 变动，两侧电压相位随之变化，才产生同期点图 % & （）中 ） 和 *!点，才能实 现在四项同期条件同时满足时刻断路器主触头接通，使发电机平稳并网。从图% & 不难看 出，正 是 由 于 待 并 发 电 机 转 速 不 稳 定，才 能 给 同 期 并 列
5、创 造 条 件。 如果待并发电机转速长时间保持恒定，使同期点两侧电压的频率保持绝对相等， 那么 +$ 与 + 之间相角差相对静止，就不可能出现同期点，也就不可能实现准同 期并列。第 二 节 发 电 厂 准 同 期 回 路发电厂的准同期装置为全厂各同期点的共用设备，其典型接线如图 % & * 所示。 （*,）中下部的同期小母线为同期电压过渡导线，只有在使用同期装置时，此小母线上才有同期电压。,）左侧是同期电压引入回路，中间虚线框 内 为 手 动 准 同 期 用 单 相 组 合 式 同 步 表，右 侧 虚 线 框 内 为 自 动 准 同 期 装 置（-. & / 型）。 发电厂的电气设备安装结束后
6、，一般设备线路位置不再变动；汽轮机（或水轮机）的转动方向也是固定的，所以投产后的母线路相序是不会改变的，一般只 需在第一次并网前测量同期点两侧电压相序。手动准同期和自动准同期可不再 考虑相序条件。发电机准同期并列有三种操作方法：分散式手动准同期、自动准同期及集中 式手动准同期。本节仅讲述前两种操作方法。集中式手动准同期操作方法在本书第七章第一节另有讲述。一、分散式手动准同期在图 % & * 中，.0 为发电机同期点，欲将发电机用分散式手动准同期方法 实现并网，首先起动发电机组，逐渐升速至额定转速，汽轮机运行为正常并允许 发电机并网。然后按下列步骤操作并网。）投入发电机的励磁系统，调节励磁电流使
7、发电机端电压逐 渐 升 至 额 定值。）合上发电机出线刀闸 !#$（或 #$），投入同期开关 !$%$。此时，!$%$ 上 下对应单数号码触点接通，!母线电压互感器（!）之 （ 相电压经 !$%$ 触点 ）* ! 送至同期小母线 +,$（；发电机端电压互感器（&$%$ 触点- * !. 送至同期小母线 +$&（。（-）将同期闭锁开关 $%/ 投向“闭锁”位置，此时 $%/ 触点 ! * - 断开。手动 同期开关 !$%$0 投向“粗调”位置，此时 !$%$0 之 - * 1、2 * 3、! * ! 触点接通， 同期电压表和 频 率 表 均 接 入 电 压 4!、45! 分 别 指 示 待 并
8、发 电 机 电 压 和 频 率；4、45 分别指示系统电压和频率。由于 !$%$0 触点 !1 触点断开，所以在 “粗调”位置时同步表 4$ 不旋转。同期继电器 6$7 两线圈均无外加电压，其动断 触点闭合。但因 !$%$0 触点 . * 8 断开，合闸小母线 !+$0 与 +$0 之间不会 接通。（1）根据电压表的指示，用待并发电机的无功调节把手调整待并发电机的电 压，使之与系统电压相等；根据频率表的指示，用待并发电机的有功调节把手调 整发电机的频率，使之与系统频率基本相等。（.）将 !$%$0 投向“细调”位置，其触点 ! * 、. * 8、） * !9、!2 * !3、8 * -1 接通
9、。此时同步表 4$ 表开始旋转，同期检查继电器 6$7 两线圈分别接入 系统电压和发电机电压。根据同步表 4$ 表指针旋转的速度和方向，再对发电机 进行细调，达到同步表 4$ 表指针 顺 时 针 缓 慢 旋 转 时，将 !#5 的 控 制 开 关 !$%0 投向“预备合闸”位置其绿色位置指示灯闪亮。待同步表 4$ 表指针接近同期点 时刻，6$7 动断触点闭合，迅速将 !$%0 转至“合闸”位置并保持约 $，再放开手 柄，使其自动复位，其触点 . * 3 接通，若 $ 后又断开，!#5 会闭后，其红色位置 指示灯稳亮。在同步表指针接近同期点时发出合闸命令，是为满足提前时间的需要。同 步表 4$
10、表指针顺时针旋转，表明发电机频率略高于系统频率。这样，发电机并 网后可立即向系统输送少量有功负荷，以利于发电机进入同步。（8）发电机并网后，将 !$%$、!$%$0 转至“退出”位置。至此，手动同期装置退 出，并网操作结束。 二、自动准同期自动准同期是利用自动准同期装置实现发电机按准同期条件并入系统的操 作。当发电机电压或频率与系统电压或频率有偏差时，该装置发出调节脉冲，分 别调节发电机的电压或频率，直到准同期条件基本满足时，自动准同期装置在适 当的提前角度下（满足提前时间）自动发出合闸命令，使发电机平稳并网。 # 同期系统图（一）（$）系统图%$#%&$（0, * ） 型位 置触 点$退投%
11、 * ,+ * ,. * /） * /1 * %&% * %&%+ * %（%. * %（%） * %0%） * ,&,% * ,+ * ,（,. * ,/,） * ,0#$ 触点表,$（）（） * ） 型#粗细% * +, * （+ * （. * ）/ * 0） * 01 * %& * %,% * %,%+ * %.%（ * %/%. * %/ -%） * %1%0 * ,&%1 * ,&,% * ,+, * ,（,. * ,）,/ * ,0图 / * （,图 / * ,# 同期系统图（2）同期点断路器控制合闸回路3）右侧虚线框内为 445 * . 型自动准同期装置的对外接线图。使用自动准同
12、期装置时，可同时使用手动同期装置监视其动作的正确性，但在这种 操作方式下不允许手动操作同期点开关 %#$ 合闸。首先按前述手动准同期方法完成第（!）项之前的操作，然后按 以 下 步 骤 操作。）将 #$#% 投向“细调”位置，#$% 保持在“跳闸后”位置。（&）将 &#$#% 转至“投入”位置，此时同期点两侧电压均接入自动准同期装 置。（）按一下起动按钮 #（%，红灯 ）* 稳亮，中间继电器 +,$ 动作 并 自 保 持。 直流电源经 +,$ 动合触点送至自动准同期装置的输出回路，自动准同期装置则 自动完成以下动作。当发电机频率偏低或偏高时，触点 &+% 或 +% 分别断续接通，起动中间继 电
13、器 +%* 或 &+%*，以向调速小母线 -$./ 或 &-$./ 发出增（减）脉冲。当发 电机电压偏低或偏高时，触点 !+% 或 0+% 分别断续接通，起动中间继电器 +%* 或 !+%*，以向调压小母线 -$./ 或 !当频差和压差均 满足准同期装置整定值时，中间继电器 +% 按提前时间动作，起动合闸中间继 电器 +%,，其动合触点 +%,& 接通，使 12 平稳合闸。（合 闸 电 路：3 4 3 #$# 触点 5 !-#%!#$#% 触点 &0 5 &6!+#7 触点! 5 &+%,& 触点!-#% 3 #$% 触点 & 5 !#$# 触点 0 5 8!12 合闸回路。）此时#$% 的红
14、灯闪亮。）12 合 闸 后，手 动 将 #$% 转 至“ 合 闸 后 位 置 ”，#$% 之 红 灯 稳 亮，将 #$#、#$#%、&#$#% 旋转至“退出”位置，使手动准同期装置和自动准同期装置均 退出工作，至此，自动准同期操作完毕。第 三 节 同 期 装 置 电 压 回 路在一次电路中，如果同期点断路器两侧的电压互感器一次测处于同一电压 等级，两侧的电压互感器接线方式相同，则两侧的二次电压同样风映对应一次设备的同期参数，并可供同期装置使用。图 6 9 （&:）即为此种接线。同期点（12）两侧为同一电压等级的设备。同期点两侧的电压互感器 ;、!的电压与发电机 = 的端电压是同期的，同期电压可
15、选用 12的两侧电压 互 感 器 之 二 次 同 名 相 电 压。如 果 合 上 同 期 开 关 !，同 期 小 母 线$% 与 $（ 上的电压同样是同期的（包括同相位）。如果在运行中发生 !）* 跳闸，发生机解列，则 !）* 两侧的电压不同期，与其对应的电压互感器二次电压 小母线 $%（ 上的电压随之不同期。同期小母线 $% 上电压 +& 随 高压母线!、上的电压同步变化；而同期小母线 $（ 上的电压 + 随发电机 电压同步变化。图 , - . 电力变压器接线示意图（/，011）（2）电力变压器接线；（3）电压相量图如果同期点两侧的电压互感器一次侧连接于不同电压等级的母线上，楷同期点两侧同期
16、时，相对应的二次电压并不同期。由图 , - . 及图 , - 4 所示情况 可知，电力变压器 （ 为 /，011 接线方式，电压互感器 !（5 与 （5 接线方式相同，当 同期点 ）* 两侧电压同期时，发电机端线电压超前于 66785 母线同名线电压 .79， 这样，（5 的二次线电压便超前于 :（5 二次同名线电压 .79。在这种情况下，如果将 !（5 的二次电压 +（;即 +&）和 （5 的同名电压 +（;即 +）直接引至同期装置，将不可能实现准同期并列。因为当前现场采用的准同期装置只能在输入的同期点两侧电压完全同期时刻，判断为同期点同期、并发出合闸命令。如果按前述接 线取得同期装置用电压
17、，当同期装置发出合闸命令的时刻，同期点 ）* 两侧同名相电压相位差为 .79，这将造成非同期合闸。为此，当同期点两侧电压互感器处 于不同电压等级时，同期电压必须采取以下三种接线方式之一。一、将系统侧同期电压移相在同期回路增设转角变压器 （见图 , - 4）。（ 的一次侧经同期开关 # 同期系统电压回路（一）$%&（）* 母线电压；$+%&,- 之二次电压；,* 之二次电压连接于电压互感器 .,* 的二次侧，其二次侧引至同期小母线 /01+%、/*230,-的变压比为.（*。因为 ,- 也采用 5，677 接线方式，使得 ,- 的二次侧电压超.4前于一次侧同名相电压 4（8。又因为 ,* 的一次
18、电压与二次侧电压同相位，所以当同期点 9: 两侧电压同期时，/01+ % 上的电压超前于高压母线 !的电压 4（8； /1,% 上的电压同样超前高压母线!的电压 4（8，$%& 与 $+%& 同相位，使难同期装置能作出正确的准同期判断，故能发出正确的命令。二、将发电机同期电压移相在发电机出口电压互感器 ,* 的二次回路，增加转角变压器 ;（见图 ! 接线。,- 的一次侧连接于 ,* 的二次侧，而见的二次侧 引至同期电压小母线 /1,%、/*23 转角变压器的二次电压滞后于一次电压 4（8，变压比为 .（ ? .（*，其接线如图 ! 所示。当使用准同期装置时，系统侧电压互感器 .,* 之二次电压
19、经同期开关 11直接引至同期小 母 线 /01+ %、/*23。其 电 压 $+%& 与 ! 母 线 电 压 $%& A ! 同 相 位由于电力变压器 , 采用 5，677 接线，在同期点两侧同期状态下，发电机端电压 $%&超前于高压母线电压 $%&4（8。发电机出口电压互感器 ,* 之两侧电压同相位，经 ! 之后的二次电压 #$%比 #$% 滞后 &（。也就是说，又将变压器 ! 产生的超前电压后移（恢复）至原来的相位，使同期小母线上的电压 #$%与#）$%同相位，（#$%与下 *+ 下端的电压同步，#）$% 与!母线电压同步），使得同期电压的相位分别与同期点两侧的电压相位一致，同期装置能正确
20、地判断同期点 *+两侧的同期参数，实现同期系统正确工作。图 , - . 同期系统电压回路（二） #）$%/01 母线电压；#$%发电机母线电压；#）$%2!1 之二次电压；#$%! 之二次电压三、利用电压互感器的不对应绕组获得同期电压对于发电机变压器组接线方式，为了弥补由于电力变压器产生的两侧电 压相位差，同期回路也可以选用两侧电压互感器不对应二次绕组的电压作为同 期电压。在图 , - 3 中，电压互感器 !1 的二次星形侧的线电压超前于一次系统（母线!）同名线电压 &电压互感器 2!1 的一次对二次三角侧接线方式为 4，5（66与电力变压器 ! 相同），此三角接线绕组的线电压同样超前于系统（
21、母线!）同名线电压 &也就是说，当同期点 *+ 两侧同期时，2!1 的二次三角侧的电压#）$7与 !1 二次星形侧的电压 #$78是同相位的。所以在图 , - 3 中选用此二电压 转角变压器接线图（#，$%）（ ）* 之一次侧线电压； ）* 之二次侧线电压作为发电机的同期电压。 + 同期系统电压回路（三）在图 ! + 中，母线电压互感器为四绕组型，即每相有一个一次绕组和三个二次绕组，电压比为 &, - %. - %. - %.0，即一次侧为额定电压时其二次星形侧线/ !/电压为 %.0，相电压为 %. !/0；而二次三角形侧电压为 %.0。当发电机变压器组 121 投入时，系统侧同期电压 &3
22、4连接于 %）0 之二次三角侧（&34）；电压数值为 %.0；而发电机侧同期电压 &4连接于 ）0 之二次星形侧 &4，其电压数值也为 %.0。为了使两侧同期电压取得共用点并接地（506,3），发电机侧的同期回路经隔离变压器 !#。隔离变压器的变压比为 $% & $%。当利用线路断路器 $（） 作为同期点时，投入线路 *+*。系统侧电压为线路 侧电压抽取装置的 , 相二次电压 ,-，,- 与一次 , 相电压同相位，其额定数值 为 $%；发电机侧电压仍为 $! 之二次三角测线电压 ,./。从图 0 1 2 看出，此 电压 ,./与一次侧 , 相电压同相位，所以选用此二电压作为线路断路器同期电 压
23、。第 四 节 同 期 系 统 设 备同期系统所使用的设备标示于图 0 1 3（4）之中，其中自动同期装置和同步 监察继电器一般安装于控制室后排的继电器屏上；切换开关、按钮、指示仪表则 安装于控制屏正面，便于运行人员操作时观察。同期系统的指示仪表有：接于系统侧的电压表；接于待并发电机侧的电 压表；#接于系统侧的频率表；$接于待并发电机侧的频率表；%接于同期点两 侧电压的同步表（亦有称整步表的）。这五只表计一般对称地布置在同一屏上。一、电磁式同步表电磁式同步表一般带来指示同期点两侧频率差的大小和电压相 位 差 的 大 小。图 0 1 5 为 $!$ 1 * 型电磁式同步表的内部结构示意图。表内有三
24、个固定线圈。线图 6$ 和 63 分别经附加电阻 7$、73 及 72 连接至待并发电机电压 ,.#和外 ,#/上，6$ 与 63 在空间上布置为相互垂直。适当选择 7$、73 和 72 的阻值，使流经 6$ 和 63 的电流 8$ 和 83 在 相 位 上 也 相 差 9%:。根 据 电 工 测 量 仪 表 的 原理，当整步表接入电路时，此二线圈的合成磁势产生旋转磁场。另一个线圈 6布置在 6$、63 的内部，沿轴向绕在 ; 形铁片的轴套外面。6 经附加电阻 7 连接至系统电压 ,.#上。当同步表接入电路时，6 内产生按正弦规律脉动的磁场，并磁化 ; 形铁片。轴套与转轴固定为一体。转轴上端装有指针和燕尾形平衡锤 以及阻尼片。可动部分在线圈 6 内部可以灵活转动。图 0 1 $（%4）中示出了 6$ 和 63 的电流相量 8$、83。适当选择附加电
