西安石油大学毕业设计（论文）
2 同步发电机并车控制装置的设计
概述：同步发电机并联到电网时要求它在较短的时间内不应产生大的电流冲击，为
此，它必须满足下面的四个条件：
(1)发电机的频率等于电网的频率；
(2)发电机的电压幅值等于电网电压的幅值，且波形一致； (3)发电机的电压相序与电网电压的相序一致；
(4)在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位一致； 满足上边的四个条件后，发电机端电压的瞬时值与电网电压的瞬时值就完全一致了，这就保证了在并联合闸瞬间不会引起电流冲击。
2.1 同步发电机的并车方法
在并联合闸过程中，怎么判断发电机是否满足并联条件，如果不满足又怎么进行调节。从我收集的资料来看，现在最基本的几种并车方法如下：
首先，同步发电机与大电网并联，就是解决并联合闸过程瞬间不出现电流冲击。按照概述所说的方法，使并联合闸的发电机在频率、相序、电压幅值与电网差不多相等时，如果电压相位不同，仍然会引起很大的冲击电流。在图1中，把电网看成一台大的发电机S，另外的是一台将要并入电网的发电机G，它们的端电压及电流方向都在图A上, 图B表示了电网和发电机的电压向量，它们彼此不同相位，但各自都是对称的，并且频率、电压和相序都相同。在这种情况下，如果并联合闸，产生的冲击电流的脚交变分量由于对称的关系可以按一个相量计算。从图C可以看出，表示A相的电网电压和发电机电压相量，它们之间的相位差为?角。从图C可以看出，合闸前，开关两端的电压差ΔUA=UAS-UAG。因此和闸时的冲击电流是IA=ΔUA/ZS+ZG 式中的ZS为电网和发电机的阻抗，它们都属于过渡过程性质的阻抗。它们的数值都很小，尤其是电网的阻抗，由于电网容量很大，它的数据实际接近于零。因此，即使较小的ΔUA也会产生很大的冲击电流IA。电压差与相位差有密切的关系。相位差越大，电压差越大。相位差等于180度时，电压差达到最大，为电网电压的两倍。这时，如果进行并联合闸，冲击电流是非常大的。常常会使发电机遭到破坏。所以，并联合闸时，电网电压和发电机电压之间不能有较大的相位差。 发电机并入电网的原理图 :
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(1) 自同步并车法
自同步并车就是当待并发电机接近额定转速时（相差+20%到-20%范围内），在灭磁开关断开的情况下，先合上发电机的主断路器，然后再合上灭磁开关，使发电机自动牵引入同步。
优点：
(1)操作简单；
(2)可以防止发生非同步并车的危险；
(3)在故障情况下，可能很快的将发电机与系统相并车。 缺点：
并列的待并发电机将受到一个大的电流冲击，并且使系统中的电压降低。所以，
在并车并网中较少应用。
(2) 准同步并车法
准同步就是准确同步并列，按照这种方法进行同步并车时，应满足三个条件： (1)待并车发电机电压与系统的电压相等； (2)待并车发电机的频率与系统的频率相同； (3)待并车发电机的相位角与系统的相位角一致。
如果满足这三个条件，待并发电机就不会有冲击和震动，比较安全可靠。 但是，采用同步并车法是否顺利，这与操作人员的经验和反应有很大关系。
1. 暗灯法
原理：
从上边的分析可以看出，要使并联合闸没有冲击电流IA，在并联开关两侧就不能有电压差ΔUA ΔUB ΔUC。在开关两端接上灯泡，如果这三个灯泡都熄灭了，那就表示电压差ΔUA=ΔUB=ΔUC=0。这时，就可以进行并联合闸了，这种方法就叫暗灯法。
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暗灯法，是一种常用的并车控制方法，它有并车原理简单，对于交流同步发电机而言，容易调整待测发电机的电压、频率、相位和电网的相应参数。但是它所采用的白炽灯泡又有灵敏度低的缺点，所以在暗灯法采用的时候最容易出现的问题是同步不好控制，所以就需要一些方法去进行调解这就是我采用暗灯法的时要调节的物理量，电压、频率、相位和电网的相应参数。
原理图：
2. 灯光旋转法 原理：
在暗灯法中，如果相序接错，相灯的灯光就会旋转起来，我们把并联合闸的相灯故意接在不同相的 电压之间，使它们在正确的相序下，出现旋转的灯光，这种并联合闸的方法就叫做：灯光旋转法
利用灯光旋转法判断比暗灯法要准确些。因为灯1熄灭时，灯2，3亮度一样；而暗灯法，仅靠三个灯同时熄灭来判断，而白炽灯在低于1/3额定电压的时候，灯就不亮，不好判断。另外，根据灯光的旋转方向，还可以知道发电机频率是高于还是低于电网频率，便于调节原动机转速。
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上述良种方法的优点是合闸时没有冲击电流；缺点是操作复杂。
3. 电阻限流并车法
为了使发电机能在很短的时间里使机组与电网相并，在预并车电路中串入可变电阻，进行并车。原理就是利用阻值的人为变化，控制预并电流的大小，从而实现了并车前和并车后，回路中的电阻由大到小，电流由小到大（I=U/R）再到小的渐变过程（因已带入同步）。使之安全、快速、准确地完成并车并网的过程。
如原理图所示，在预并车回路中，串入5Ω的可变阻，使机组与电网不进同步的情况下，也可以合预并开关。根据公式I=U/R，假设这次并车的电位差是100V，则并车回路中的电阻R：
R=R内+R线+R串
式中： R内—发电机的内阻 R线—线路电阻
R串—串入并车回路的可变电阻
根据以上公式和参数可以知道，并车回路中的电流等于20A，这样的电流是不会对机组和设备有害的。虽然机组与电网的同步很难掌握，但用上述并车法找接近同步就很容易。因此，大大缩短了并车时间，保证了工作安全。操作过程：当合上预并开关2ZK后，只要迅速把可变电阻调到零位，使机组和电网很快进入同步，这时合上主回路开关1ZK，即可正常供电。
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