1、船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室第第1313章章 同步發(fā)電機的并車運行同步發(fā)電機的并車運行第四節(jié)第四節(jié) 船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析第三節(jié)第三節(jié) 船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件分析船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件分析第五節(jié)第五節(jié) 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)電機并聯(lián)運行的特點發(fā)電機并聯(lián)運行的特點船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室討論了同步發(fā)電機機準同步并車的討論了同步發(fā)電機機準同步并車的四大條件：四大條件：相序相同、電壓相等、頻率相等

2、、相序相同、電壓相等、頻率相等、相位相同。相位相同。本章重點本章重點船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室現(xiàn)代船舶大多采用交流電站，隨著船舶噸位、現(xiàn)代船舶大多采用交流電站，隨著船舶噸位、電氣化、自動化程度的提高，電站容量也日益電氣化、自動化程度的提高，電站容量也日益增加。為了滿足船舶供電的可靠性和經(jīng)濟性，增加。為了滿足船舶供電的可靠性和經(jīng)濟性，一般的船舶電站均配置了兩臺以上的同步發(fā)電一般的船舶電站均配置了兩臺以上的同步發(fā)電機組做為主電源，并且這兩臺以上的發(fā)電機可機組做為主電源，并且這兩臺以上的發(fā)電機可以通過公用母線向全船負荷供電，這就是

3、通常以通過公用母線向全船負荷供電，這就是通常所說的發(fā)電機并聯(lián)運行。所說的發(fā)電機并聯(lián)運行。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)電機并聯(lián)運行的特點發(fā)電機并聯(lián)運行的特點船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行，多為兩臺或多臺同船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行，多為兩臺或多臺同容量發(fā)電機并聯(lián)。這里以兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行為容量發(fā)電機并聯(lián)。這里以兩臺發(fā)電機并聯(lián)運行為例來分析同容量發(fā)電機并聯(lián)運行的一些特點：例來分析同容量發(fā)電機并聯(lián)運行的一些特點：12PPP（1 1）兩臺發(fā)電機的有功功率和無功功率總是等于）兩臺發(fā)電機的有功功率和無功功率總

4、是等于負載的有功功率負載的有功功率P P和無功功率和無功功率Q Q，即：，即：12QQQ船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室（2 2）當電網(wǎng)的用電負荷保持不變時，若單獨增加）當電網(wǎng)的用電負荷保持不變時，若單獨增加一臺發(fā)電機的輸入的機械功率，可使該發(fā)電機輸一臺發(fā)電機的輸入的機械功率，可使該發(fā)電機輸出的有功功率增加；與此同時，將引起另一臺并出的有功功率增加；與此同時，將引起另一臺并聯(lián)機組輸出的有功功率自動減少。聯(lián)機組輸出的有功功率自動減少。此外，由于輸入的機械功率的增加使轉(zhuǎn)速升高，此外，由于輸入的機械功率的增加使轉(zhuǎn)速升高，而另一臺機組因輸

5、出的有功功率的減少也使轉(zhuǎn)速而另一臺機組因輸出的有功功率的減少也使轉(zhuǎn)速上升，結(jié)果將使電網(wǎng)的頻率有所升高。上升，結(jié)果將使電網(wǎng)的頻率有所升高。如果單獨減少一臺機組輸入的機械功率，則變化如果單獨減少一臺機組輸入的機械功率，則變化與上述相反。只有同時向相反方向調(diào)節(jié)兩并聯(lián)機與上述相反。只有同時向相反方向調(diào)節(jié)兩并聯(lián)機組輸入的機械功率時，才能保持電網(wǎng)的頻率不變。組輸入的機械功率時，才能保持電網(wǎng)的頻率不變。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室（3）單獨增加一臺發(fā)電機的勵磁電流時，該發(fā)電單獨增加一臺發(fā)電機的勵磁電流時，該發(fā)電機輸出的無功功率增加，而另一臺

6、發(fā)電機輸出的無機輸出的無功功率增加，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率將自動減少。功功率將自動減少。此外，增加勵磁電流使空載電動勢增大，而另一臺此外，增加勵磁電流使空載電動勢增大，而另一臺發(fā)電機輸出的無功功率的減少使其去磁效應減少，發(fā)電機輸出的無功功率的減少使其去磁效應減少，兩者都使電網(wǎng)的電壓有所上升。兩者都使電網(wǎng)的電壓有所上升。單獨減少一臺發(fā)電機的勵磁電流，則其變化與上述單獨減少一臺發(fā)電機的勵磁電流，則其變化與上述相反。只有同時反方向調(diào)節(jié)兩發(fā)電機的勵磁電流，相反。只有同時反方向調(diào)節(jié)兩發(fā)電機的勵磁電流，才能保持電網(wǎng)的電壓不變。才能保持電網(wǎng)的電壓不變。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學

7、院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室并聯(lián)運行的條件為：并聯(lián)運行的條件為：1.待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)(或運行機或運行機)電壓的電壓的相序一致；相序一致；2.待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)電壓的有效值相待并發(fā)電機的電壓與電網(wǎng)電壓的有效值相同同;(U2=U1)3.待并發(fā)電機的電壓頻率與電網(wǎng)電壓的頻率相待并發(fā)電機的電壓頻率與電網(wǎng)電壓的頻率相同同;(f2=f1)4.待并發(fā)電機的電壓相位待并發(fā)電機的電壓相位(或初相位或初相位)與電網(wǎng)電與電網(wǎng)電壓的相位一致。壓的相位一致。(2=1)第三節(jié)第三節(jié) 船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件分析船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行條件分析船舶電氣設備及系統(tǒng) 202

8、2-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室12,x x船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室假設電網(wǎng)電壓低于待并發(fā)電機電壓，即假設電網(wǎng)電壓低于待并發(fā)電機電壓，即U1U2。在這種。在這種情況下投入情況下投入G2時，主開關(guān)時，主開關(guān)DW2兩端存在電壓差兩端存在電壓差 U。UUU.211) 頻率和初相位相同，電壓有效值不相同頻率和初相位相同，電壓有效值不相同環(huán)流環(huán)流IPH滯后滯后U2對對G2去磁去磁效應，環(huán)流效應，環(huán)流IPH超前超前U1對對G1增磁效應，最終使兩增磁效應，最終使兩機并聯(lián)運行于同一電壓。機并聯(lián)運行于同

9、一電壓。頻率和初相位相同頻率和初相位相同,電壓有效值不相同電壓有效值不相同船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室并車操作時兩臺發(fā)電機組之間的電壓差并車操作時兩臺發(fā)電機組之間的電壓差不能超過額定電壓的不能超過額定電壓的10。兩臺發(fā)電機的電壓不等所產(chǎn)生的無功性質(zhì)兩臺發(fā)電機的電壓不等所產(chǎn)生的無功性質(zhì)環(huán)流，對兩臺發(fā)動機起均壓作用，環(huán)流，對兩臺發(fā)動機起均壓作用， 因此，因此，IPH稱稱為平衡電流，由于發(fā)電機并車瞬間呈現(xiàn)出的等為平衡電流，由于發(fā)電機并車瞬間呈現(xiàn)出的等值電抗很小，因此在電壓差較大情況下進行并值電抗很小，因此在電壓差較大情況下進行并車，

10、合閘瞬間會差生很大的沖擊電流。車，合閘瞬間會差生很大的沖擊電流。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室2) 頻率和電壓相同，相位不相同頻率和電壓相同，相位不相同假設待并發(fā)電機電壓假設待并發(fā)電機電壓U1的相位超前于電網(wǎng)電壓的相位超前于電網(wǎng)電壓U2的角度為的角度為。兩發(fā)電機。兩發(fā)電機間仍存在電壓差間仍存在電壓差 U。合。合閘后在兩機組之間產(chǎn)生閘后在兩機組之間產(chǎn)生環(huán)流。環(huán)流。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室.2.1.UUU2sin2UU并車時要求相位差一般應在并車時要求相位差一般

11、應在 15 之內(nèi)。之內(nèi)。2號機，輸出有功功率，號機，輸出有功功率，對原動機為阻力矩，減對原動機為阻力矩，減速。速。1號機，吸收有功功率，號機，吸收有功功率，對原動機驅(qū)動力矩，加對原動機驅(qū)動力矩，加速。速。自整步力矩自整步力矩拉入同步。拉入同步。去磁效應一致，電壓去磁效應一致，電壓仍相等仍相等船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室電壓和相位相同電壓和相位相同,頻率不相同頻率不相同合閘瞬間兩臺發(fā)電機電壓和相位相同，只是頻合閘瞬間兩臺發(fā)電機電壓和相位相同，只是頻率不同，如果率不同，如果f f2 2ff1 1，則將超前，則將超前角。角。3) 并

12、車時電壓和相位相同，但頻率不相同并車時電壓和相位相同，但頻率不相同船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室并車時一般要求將兩臺發(fā)電機的頻差控制在并車時一般要求將兩臺發(fā)電機的頻差控制在 0.5Hz之內(nèi)。之內(nèi)。212121()2 ()tttff t若在若在t=0時合閘，將不會產(chǎn)時合閘，將不會產(chǎn)生環(huán)流；在生環(huán)流；在t0時合閘，將時合閘，將出現(xiàn)相位差，產(chǎn)生環(huán)流，出現(xiàn)相位差，產(chǎn)生環(huán)流，若頻差不大，最終通過自若頻差不大，最終通過自整步力矩拉入同步。若頻整步力矩拉入同步。若頻差較大，難以拉入同步，差較大，難以拉入同步，且隨著相位差的變化，產(chǎn)且隨著相位差

13、的變化，產(chǎn)生較大環(huán)流和較大的沖擊生較大環(huán)流和較大的沖擊力矩，對發(fā)電機和船舶電力矩，對發(fā)電機和船舶電力系統(tǒng)均不利。力系統(tǒng)均不利。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室并車時檢查和調(diào)整待并發(fā)電機的電壓、頻率、初相并車時檢查和調(diào)整待并發(fā)電機的電壓、頻率、初相位，在滿足并車的條件時合閘，這種方法稱為準同位，在滿足并車的條件時合閘，這種方法稱為準同步并車。如果由手工完成這個過程，稱為手動準同步并車。如果由手工完成這個過程，稱為手動準同步并車操作；若由自動裝置來完成，則稱為自動并步并車操作；若由自動裝置來完成，則稱為自動并車操作。車操作。手動準同步

14、并車通常采用燈光法和整步表法來檢測手動準同步并車通常采用燈光法和整步表法來檢測并車條件。并車條件。第四節(jié)第四節(jié) 船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析船舶同步發(fā)電機手動并聯(lián)運行分析船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室燈光燈光明暗法明暗法同步指示燈法同步指示燈法 燈光旋轉(zhuǎn)法燈光旋轉(zhuǎn)法 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室合閘時刻合閘時刻: 使燈光向使燈光向“快快”（順時針）的方向旋轉(zhuǎn)，當調(diào)（順時針）的方向旋轉(zhuǎn)，當調(diào)節(jié)到節(jié)到3 35 5秒旋轉(zhuǎn)一周后，當指示燈秒旋轉(zhuǎn)一周后，當指示燈L L1

15、 1最暗而最暗而L L2 2、L L3 3同樣亮時同樣亮時。1) 1) 燈光旋轉(zhuǎn)法燈光旋轉(zhuǎn)法f f2 2f f1 1時，燈泡輪流熄滅的順序為時，燈泡輪流熄滅的順序為: L: L1 1L L2 2L L3 3 L L1 1f f2 2f f1 1時，燈泡輪流熄滅的順序為時，燈泡輪流熄滅的順序為: L: L1 1L L3 3L L2 2 L L1 1船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室合閘時刻：合閘時刻：當燈泡當燈泡3 35 5秒明暗一次時秒明暗一次時, ,約在接近燈暗區(qū)間約在接近燈暗區(qū)間的中心時。的中心時。2) 2) 燈光明暗法燈光明暗

16、法( (燈光熄滅法燈光熄滅法 ) )燈泡明暗的快慢取決于頻差的大小燈泡明暗的快慢取決于頻差的大小, ,指示燈明暗一次所指示燈明暗一次所需的時間需的時間T TS S1/1/ f f稱為頻差周期。稱為頻差周期。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室同步表是一種用來檢測待同步表是一種用來檢測待并發(fā)電機與電網(wǎng)（匯流排）并發(fā)電機與電網(wǎng)（匯流排）電壓的頻率和相位差大小電壓的頻率和相位差大小及其方向的儀表，又稱整及其方向的儀表，又稱整步表。步表。同步表法同步表法 指針旋轉(zhuǎn)一圈所需要的時指針旋轉(zhuǎn)一圈所需要的時間為間為T TS S1/1/ f f。船舶電

17、氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室同步表按短時工作制設計，一般持續(xù)工作時間不大于同步表按短時工作制設計，一般持續(xù)工作時間不大于15min，間隔時間為，間隔時間為30min，所以，并車操作過程不宜，所以，并車操作過程不宜太長，并車成功后應及時切除。太長，并車成功后應及時切除。合閘的時刻合閘的時刻: 同步表向同步表向“快快”的方向的方向3 35 5秒旋轉(zhuǎn)一周，秒旋轉(zhuǎn)一周，在指針接近表盤的中點（同相位點）時合閘。在指針接近表盤的中點（同相位點）時合閘。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研

18、室電抗器粗同步并車原理電抗器粗同步并車原理電流通常被限制在額定電流的電流通常被限制在額定電流的1.21.4倍。并車的條件為：倍。并車的條件為：電壓差電壓差 U10Un,頻差頻差 f （11.5）Hz,相位差相位差180 （一般應小于（一般應小于90 ）時合閘。）時合閘。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室自動準同步并車原理自動準同步并車原理自動并車不作為一個獨立裝置，而是自動并車不作為一個獨立裝置，而是PMSPMS的一個單元或一的一個單元或一部分。部分。大部分船舶電站都裝有大部分船舶電站都裝有PMSPMS船舶電站功率管理系統(tǒng)（船舶電站

19、功率管理系統(tǒng)（PMS）（Power Management SystemPower Management System）第五節(jié)第五節(jié) 船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室自動并車裝置通?？煞譃閮纱蟛糠郑阂徊糠譃轭l率預調(diào)，自動并車裝置通?？煞譃閮纱蟛糠郑阂徊糠譃轭l率預調(diào)，一部分為合閘控制。一部分為合閘控制。自動并車裝置應具有以下功能：自動并車裝置應具有以下功能：1.檢測待并發(fā)電機電壓與電網(wǎng)電壓之間的頻差和頻差符號，檢測待并發(fā)電機電壓與電網(wǎng)電壓之間的頻差和頻差符號，并根據(jù)頻差的大小和符號，向待并發(fā)電機發(fā)出相應的自動整并根據(jù)頻差的大小和符號，

20、向待并發(fā)電機發(fā)出相應的自動整步的加速或減速信號；步的加速或減速信號；2.檢測頻差、相位差和電壓差，當滿足允許合閘條件時，適檢測頻差、相位差和電壓差，當滿足允許合閘條件時，適時地發(fā)出合閘指令。時地發(fā)出合閘指令。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室1) 頻差脈動電壓與相位檢測原理頻差脈動電壓與相位檢測原理船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室1ST2ST3ST頻差大頻差大頻差小頻差小頻差更小頻差更小濾波后為正選脈動電壓：濾波后為正選脈動電壓：波形反映出：頻差大小，相位關(guān)系，電壓為零

21、的點即為同相點波形反映出：頻差大小，相位關(guān)系，電壓為零的點即為同相點02sin2SSmUU1STfSU2Sft船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室由波形圖可見，當由波形圖可見，當0為為0時，輸出電壓為時，輸出電壓為0，但這種，但這種波形的脈動電壓存在如下問題：波形的脈動電壓存在如下問題：電壓電壓U1U2時，時，US 0時，采用時，采用US =0來判斷來判斷0=0就會出現(xiàn)錯誤，船舶電網(wǎng)電壓波動較大，這是客就會出現(xiàn)錯誤，船舶電網(wǎng)電壓波動較大，這是客觀存在現(xiàn)象。觀存在現(xiàn)象。無法從中獲得頻差方向，從而無法判斷待并機頻無法從中獲得頻差方向，從而無法判斷待并機頻率高于還是低于電網(wǎng)頻率。率高于還是低于電網(wǎng)頻率。(1)脈動電壓與相位差脈動電壓與相位差的關(guān)系是正弦關(guān)系，而不是的關(guān)系是正弦關(guān)系，而不是線性關(guān)系。線性關(guān)系。船舶電氣設備及系統(tǒng) 2022-2-12課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室為了克服正弦脈動電壓的缺陷，提出采用三角波為了