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第六章 电力系统中断路器的控制 一、电力系统并列概述 1、基本概念 什么是并列操作？ 并列操作就是将发电机并入电网 运行或是将原来未并列运行的两个 子电力系统并列所进行的操作。 这里我们主要讲授同步发电 机并入电网的正常并列操作。 并列操作是靠合上相应的断路器完成的。担负有同期并列任务的断路器称为同期点。 如何合上这个断路器？ 并列操作的方式： 准同期并列操作（正常并列时采用）； 自同期并列操作（事故情况下采用）； 非同期并列操作（线路重合闸）。 为了理解同期并列，这里我们先讲一讲电力系统的同步概念。 现实生活中的两个同步例子： 行进中的仪仗队； 指示不同时区时间的准确时钟。 行进中的仪仗队的 每个队员是同步的 指示不同时区 间的准确时钟 是同步的。 电力系统中的同步概念： 各并列运行的同步发电机：转子以相同的角频率旋转；转子间摆开的电角度在允许的范围内；出口电压标幺值近似相等。 特别要注意： 电力系统在同步运行时，当两点之间的电气距离为零时，有 电压差 ： ΔU=0, 频率差 ： Δ f=0, 相角差 ： δ =0。 并列在电力系统中运行的同步发电机，如果失去了同步，就失去了稳定运行状态。显然，我们希望进行并列操作后，发电机就进入同步运行状态。 在并列操作后，同期断路器两侧的电气距离等于零，即有 ΔU=0, Δ f=0, δ =0。 准同期并列，即准确同期并列，其理想条件是：在并列前 同期断路器两侧的电压相量完全相等，即有满足 ΔU=0, Δ f=0, δ =0。 由此可见，如果在满足理想准同期条件下合上同期断路器，就没有过渡过程，也就没有冲击电流和冲击功率。但事实上，不可能完全满足理想准同期条件。 怎么办？这就是我们后面要重点讲的。 自同期并列过程是，将发电机升至同步转速附近 ，不加励磁电压，但励磁绕组经电阻（称为自同期电阻）短接，此时合上同期断路器，接着加上励磁电压（同期电阻也随后推出），发电机自行拉入同步。 自同期并列一般采用自动操作，简单而迅速，但有较大的冲击电流，往往在事故情况下使用，而且不适合大机组并列。电力部门的规程限定了自同期并列的适用范围，受学时限制，本课程对此不作介绍。 非同期并列在特殊情况下采用，如线路重合闸。在线路发生短路故障时，由继电保护跳开相应的断路器，经一定延时后由自动重合闸装置自动将该断路器合上。自动重合闸装置在进行合闸操作时，不检查电压差和频率差，只要相角差在一定范围内，即进行合闸操作。在合闸时，一般是非同期的。 2、非同期合闸的危害 A 发电机受到冲击电动力危害，冲击电动力的大小与冲击电流的平方成正比，最易受到损害的部位为发电机定子绕组端部。 2、非同期合闸的危害 B 发电机受到冲击电磁力矩的危害，冲击力矩的大小与冲击电流的大小和合闸时的相角差有关，可能受损害的部位为发电机组轴系。 2、非同期合闸的危害 C 发电机受到冲击电流引起的发热的危害，产生的热量与冲击电流有效值的平方及冲击电流作用的时间成正比，可能受损害的部位为发电机定子绕阻。 2、非同期合闸的危害 D 发电机附近的系统电压要降低，系统受到一定程度的冲击。 3、非同期合闸产生的 冲击电流和冲击力矩分析 设发电机为隐极机，次暂态电势 为Eq”，次暂态电抗为Xd”，机端电压为 Ug。 设系统电压为Us，系统电抗为Xs。 下面分三种情况来讨论。 A 设Δ f=0, δ =0，ΔU=Ug - Us0, 则 冲击电流有效值： Icj = ( Eq” – Us ) / ( Xd” + Xs ) 由此可见，在这种情况下，虽然没有冲击电磁力矩，但是有冲击电流。因而，要限制ΔU的大小。