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自励恒压水轮发电机的自同期并列 当前，小型同步水轮发电机普遍采用自励恒压硅整流励磁装置，用以取代励磁机，这大大简化了电机制造工艺，提高了电机的技术性能和运行的可靠性，取得良好的经济效果。 随着电网的发展，农村小型水电站普遍要求并网运行。并网的方法，最普遍的是准同期和自同期二种方法。自励恒压水轮发电机用准同期方法进行并列，是当前农村水电站并列的主要方法。但是准同期并列要在电压相等、周率相等和相序相同、相位一致的条件下，才可以合闸并列，这要求操作人员要有熟练的技术和经验；另外，由于条件严格，所以并列调节时间长。当电网出现事故，周波电压变化很大的情况下，并列操作更为困难，（而此时正急需尽快把电机并上去）稍有疏忽就会酿成事故。 自同期并列是将未激磁的发电机逐步增加转速达到接近同步转速，在不超过允许滑差条件下就投入系统。当电机定子投入后，就立即合上励磁开关把直流电流送入转子，将发电机拉入同步。相对于准同期并列，自同期具有一系列的优点： 1、操作简便，不需要复杂的并列设备，对运行人员的技术熟练程度和运行经验要求较低，一般电站运行人员经过短期培训均能胜任。 2、自同期并列因为电机不加励磁，所以电机电枢出口没有电压，（严格说来，有残磁感应的残压，但数值很小，一般低压小型电机残压在（2～4）%UN之内）这就消除在未同期情况下错误合闸而产生损坏发电机的危险性； 3、自同期并列投入迅速，只要转速接近额定转速（滑差可在±（2～3）%之内），不经任何调整手续就可以并列，一般手动操作1－2分钟即可以完成； 4、当电网的电压，周波下降很多或周波变化很不稳定时，仍可以顺利并列。这一点，对于小型水电站和独立小电网来说特别有意义。小水电站的原动机是小水轮机或水轮泵，－般没有自动调速器，就是半自动调速（用正反转接触器控制电动机进行调速）还未能普遍使用。不少电站还用人工操作闸阀手轮，这样在空载时周波极不稳定，所以准同期并列在这种情况下很难适应；独立小电网容量小，季节性影响大，负荷变化也大，这使独立小电网周波、电压变化很大。这些情况，给准同期并列带来困难。而采用自同期却能很好的适应。 在故障或异常情况下，需要备用电站迅速投入时，自同期并列的优点更显突出。 5、便于小水电站的自动化：随着自动化技术的推广，小型电站的自动化要求也日趋迫切。小水电自动化的关键环节之一是并列自动化。当前，准同期自动并车装置虽然日见完善，但经济性和技术要求仍未能适应当前农村小水电的技术水平和经济条件的要求，而自同期并列却易于满足。这有利于小水电自动化程度的提高。 自励恒压水轮发电机当直流侧不设励磁开关时是否能使用自同期并列？表面看来，其“自励”性能似乎和自同期的“没有励磁、没有电压合闸”的条件相矛盾。其实不然。只要粗略分析自励恒压励磁系统的线路和原理，就可以发现，目前小型水轮发电机自励恒压系统只要稍加辅助措施，就可以适应自同期并列的技术要求，有些线路还带来额外的好处。现以当前广东农村小水电应用较广的三绕组相复励自励恒压励磁系统为例进行分析。 图一为三绕组相复励自励恒压硅整流装置原理图。从图可以看出，励磁系统有电流源和电压源。电压源提供励磁电流的电压分量，也叫空载分量；电流源提供励磁电流的电流分量，也叫负载分量。空载分量取自发电机出口端电压。开机时机端残磁电压经线性电抗器XK及相复励变压器XB的电压绕组XBV，输出绕组XB2感应得付边电压，导通硅元件，从而使转子磁离得到加强，如此反复，直到发电机建立空载电压为止。这就是相复励硅整流励磁系统空载建压的简单原理。由此可知，要使发电机在没有励磁，没有电压时自同期并列，只要切断空载分量的来源即可达到。为此，我们可在线路中加设开关K，（为分析方便，称之为交流侧励磁开关）在自同期并对过程中，开机时，K处于断开位置，分流变阻器RC放在相当于空载额定电压的位置，当转差率在 2— 3%之内时，将主开关W K合上，再合上交流侧励磁开关K，励磁电流通入转子使电机进入同步。当合上WK时，XB1有电流通过，励磁电流的电流分量马上产生；而合上K时励磁电流的电压分量也相应产生，此时励磁系统处于电流分量和电压分量联合提供励磁电流的状况。发电机被激磁拉入同步，稳定运转后，操纵调速设备，让电机带有功负荷；而调节分流变阻器即可调节励磁电流，保持正常的功率因数，使电机带一定的无功负荷。 图一、三绕组相复励自励恒压励磁系统原理图 如果用手动自同期，则交流侧励磁开关K选用闸刀开关或转换开关即可；如果要提高自动化程度，可将开关K改用交流接触器QC。交流接触器的线圈和空气开关的常开辅助触点串联后，并接于发电机任意二相之间。（接触器选用额定电压380V）当主空气开关W K合上后，其常开辅助触头WK合上，