船舶动力装置 交流发电机的自动并车 知识点2 交流发电机的自动并车.doc

一、交流发电机的自动并车 为了满足船舶供电的可靠性和经济性，船舶电站一般均装设有两台或两台以上的同步发电机组作为主电源。根据船舶不同运行工况所需电量，可以单机运行，也可以两台或三台发电机并联运行。待并发电机投入电网叁加并联运行的操作称为并车操作。对并车操作的基本要求是：其一，并车过程中冲击电流不能超过允许值；其二，发电机投入电网后能迅速拉人同步。 1.自动准同步并车条件 船舶同步发电机并联运行时，待并发电机组与运行发电机组之间必须满足如下条件： 1）待并机组的相序与运行机组（或电网）的相序一致。 2）待并机组的电压与运行机组（或电网）的电压有效值相等。 3）待并机组电压的初相位与运行机组（或电网）电压的初相位相同。 4）待并机组电压的频率与运行机组（或电网）电压的频率大小相等。 由于在发电机组安装时已经对发电机的相序与电网的相序进行了测定，保证了相序一致的条件。因此并车操作就是检测和调整待并发电机组的电压、频率和相位，使之在满足上述三个条件的瞬间通过发电机主开关的合闸投入电网。这样就可以保证在并车合闸时没有冲击电流，并且并车后能保持稳定的同步运行。 实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，而且必须有一定的频差才能快速投入并联运行。发电机并车时，合闸瞬间任一条件不满足，都会在发电机组之间产生冲击电流。冲击电流的无功分量起均压作用；有功分量产生的冲击转矩起整步作用。只要冲击电流不大，对并车操作是有利的。若冲击电流太大，会造成并车失败，严重时会导致全船停电，甚至造成发电机组的损坏。并联运行对原动机的要求如下： 1）原动机必须有相同而均匀的角速度。原动机角速度不同将引起并联运行机组的频率不同而产生振荡；另外，如果转速不均匀，也同样会引起振荡。 2）原动机具有合适的有差特性的速庋变化率。发电机稳定的并联运行，要求在网上的负荷变动时，参与并联运行的各台发电机能按其容量成比例地分担负荷的变量。理想情况下要求各台发电机原动机的速度变化率（调速特性）应该完全一致，实际上调速特性总会有微小的差异，因此要求其速度变化率要合适。 3）参与并联运行发电机的各原动机其调速器的灵敏度要适当。调速器的灵敏度过高时，稍微有一点负荷波动也会引起速度的变化，从而由于整步功率的作用引起功率接受关系在并联机组间出现，为此又要相应地调节原动机的输入功率，造成负荷分配的不稳定，这也是并联时产生振荡的原因之一；反之，如果调速器灵敏度过低，则会使调节速度过于迟缓，使原动机的瞬时速度变化率过大，这当然也不合适。 2.自动并车必须的环节及组成的框图 能够完成手动准同步并车操作的全部逻辑程序的自动装置就叫做自动准同步并车装置。通常自动准同步并车装置的控制方案有两类，即模拟控制和数字控制。目前数字控制式自动准同步并车装置在船舶电站中应用的越来越多。 1）自动并车装置的基本功能 （1）检测待并发电机与网上的运行发电机的电压差、频率差和相位差，当任一条件不符合并车要求时，实现闭锁，不允许发出合闸指令。 图8- 图8-2- （3）当电压差、频率差在允许范围内时，要能计及发电机的ACB固有动作时间，相应地要提前发出合闸指令，实现自动准同步并车操作。 通常自动并车装置应由调压、调速和同步检测与合闸三部分组成，目前船用发电机自励恒压装置的调压精度都能保证在并车允许的范围内，所以在自动并车装置中没有必要再设置自动调压环节，只有电压闭锁环节。 2）自动并车装置的基本环节与组成 典型的自动同步装置的原理框图如图8-2-5所示，自动并车装置主要由脉动电压形成环节、频差方向鉴别及调速脉冲控制电路、获取恒定超前相角或超前时间信号的环节、允许合闸频差检测环节、允许电压差检测及合闸“与 （1）差频电压及其获得 所谓差频电压是指待并发电机电压频率与电网电压频率不一致但差值不大，电压的幅值相等或接近相等时，这两个交流电压的差。又称“频差电压”或“脉动电压”。由于自动并车装置要利用差频电压的特性进行工作，因此需要设置差频电压形成环节 。 图8-2-6 图8-2-6 正弦波频差脉动电压电路及波形式中，U为电压幅值，且U= U=U；ω=ω-ωw为角频差；=-为初相位差。图中显示为0时图的波形，Us =0对应的是=0，Us的周期Ts=。但这种直接通过电压合成得到差频正弦波电压Us的方法，虽然电路简单可靠，但也有一个较大的缺点，即当两个电压不相等时，即使=0，差频电压也不等于零，而等于电压差u=u-u，，它将影响并车装置对=0的检测，因并车时，很难做到电压完全相等，因此，降低了装置的可靠性。为了克服这一缺点，把咆压合成改为相位比较，由此得出的差频波与电压幅值大小的关系就比较小。例如采用差频锯齿波、差频三角波、差频梯形波等。 图8-2- （2）频差方向鉴别及调速脉冲控制 频差方向鉴别及调速脉冲控制是对待并侧的发电机