同步發電機的并車運行第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二§13.1并車的條件及分析

§13.2同步發電機的手動并車§13.3同步發電機自動并車裝置的基本原理教學目的：使學生了解各種并車裝置性能和特點；掌握手動并車的原理和操作。教學重點：掌握同步并車的條件，手動并車的原理和操作。教學難點：自動并車裝置的基本原理。主要內容第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二同步發電機準同步并車的四大條件：相序相同電壓相等頻率相等相位相同。本章重點第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二并聯運行條件：待并發電機的電壓與電網(或運行機)電壓的相序一致；待并發電機的電壓與電網電壓的有效值相同；(U2=U1)待并發電機的電壓頻率與電網電壓的頻率相同；(f2=f1)待并發電機電壓相位(或初相位)與電網電壓的相位一致。(δ2=δ1)§13.1并車的條件及分析第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二兩臺發電機并聯運行實際接線圖單相等效電路圖—并車瞬間發電機等值電抗下面將對三種條件逐一分析。第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二假設電網電壓低于待并發電機電壓，即U1＜U2。在這種情況下投入G2時，主開關ＱＦ2兩端存在電壓差U。1)頻率和初相位相同，電壓有效值不相同環流IPH滯后U2對G2去磁效應，Ｇ２電壓下降；環流IPH超前U1對G1增磁效應，電壓上升。最終使兩機并聯運行于同一電壓。頻率和初相位相同,電壓有效值不相同第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二

并車操作時兩臺發電機組之間的電壓差不能超過額定電壓的10％。

兩臺發電機的電壓不等所產生的無功性質環流，對兩臺發動機起均壓作用，因此，IPH稱為平衡電流，由于發電機并車瞬間呈現出的等值電抗很小，因此在電壓差較大情況下進行并車，合閘瞬間會差生很大的沖擊電流。第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二2)頻率和電壓相同，相位不相同

假設待并發電機電壓U1的相位超前于電網電壓U2的角度為δ。兩發電機間仍存在電壓差U。合閘后在兩機組之間產生環流。第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二１號機，輸出有功功率，對原動機為阻力矩，發電機減速。２號機，吸收有功功率，對原動機為驅動力矩，發電機加速。自整步力矩拉入同步。去磁效應一致，電壓仍相等。第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二

此時并車要求：Δδ≤

±15°

相差太大，兩機間產生沖擊電流（180°最大，0°最小）和沖擊力矩，不能牽入同步，且產生振蕩（轉子相對擺動），導致逆功率跳閘，甚至損壞繞組。第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二電壓和相位相同,頻率不相同合閘瞬間兩臺發電機電壓和相位相同，只是頻率不同，如果f2>f1，則將超前δ角。3)并車時電壓和相位相同，但頻率不相同第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二若在t=0時合閘，將不會產生環流；在t>0時合閘，將出現相位差，產生環流，若頻差不大，最終通過自整步力矩拉入同步。若頻差較大，難以拉入同步，且隨著相位差的變化，產生較大環流和較大的沖擊力矩，對發電機和船舶電力系統均不利。第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二要求：控制兩臺發電機的頻差Δf≤±

0.5Hz（T=1/Δf）。頻差小（不是越小越好、難調）則自整步作用使兩機牽入同步；頻差大則無法牽入同步。通常以0.25Hz最好。第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二補充說明：相序不一致會引起很大的環流燒壞發電機，該條件一般(除檢修）可滿足，航行并車不必檢測。合閘：最理想合閘時機是待并發電機的電流為零時。并車時任何一個條件不滿足都會產生沖擊電流，相位和頻率條件不滿足還會產生沖擊轉矩。第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二并車時檢查和調整待并發電機的電壓、頻率、初相位，在滿足并車的條件時合閘，這種方法稱為準同步并車。手動準同步并車操作；自動并車操作。§12.2同步發電機的手動并車檢測這兩個并車條件（頻率和相位）的方法有同步指示燈法和整步表法。調壓器可保證電壓條件，并車時只要調整待并機的頻率和相位。但是，不應在電網負載波動較大時進行并車。第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二同步指示燈的連接方法分為明暗法和旋轉法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。一、同步指示燈法

§12.2同步發電機的手動并車第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1)燈光旋轉法f2＞f1時，燈泡輪流熄滅的順序為:L1L2L3

L1f2＜f1時，燈泡輪流熄滅的順序為:L1L3L2

L1第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二結論：頻差大于０，燈光順時針旋轉；頻差小于０，燈光逆時針旋轉；燈光明暗旋轉快說明頻差大、慢說明頻差小；L1燈光明暗度說明相位差的大小。L1L2L3uL1uL2uL3uL第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二2)燈光明暗法(燈光熄滅法)燈泡明暗的快慢取決于頻差的大小,指示燈明暗一次所需的時間TS＝1/f稱為頻差周期。第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二

性能：

A．燈光很亮說明待并機與電網相位差很大、熄滅說明相位差很小或為零，燈光明暗度說明相位差的大小；

B．燈光明暗變化快說明頻差大、慢說明頻差小。合閘：調待并機的調速開關（即調油門），使燈光明暗變化慢（周期為3～5秒），燈光熄滅后（接近燈暗區中心）（ΔU為30%Ue燈滅，從熄滅到亮為暗區），合閘并車。缺點：燈光明暗不能說明f2是快還是慢。

2)燈光明暗法(燈光熄滅法)合閘時刻：當燈泡3～5秒明暗一次時,約在接近燈暗區間的中心時。第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二同步表是一種用來檢測待并發電機與電網（匯流排）電壓的頻率和相位差大小及其方向的儀表，又稱整步表。13.2.2同步表法指針旋轉一圈所需要的時間為TS＝1/f。第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二同步表按短時工作制設計，一般持續工作時間不大于15min，間隔時間為30min，所以，并車操作過程不宜太長，并車成功后應及時切除。

合閘的時刻:同步表向“快”的方向3～5秒旋轉一周，在指針接近表盤的中點（同相位點）時合閘。第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二圖13-7船舶電站3臺發電機同步表接線圖第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二電抗器粗同步并車原理電流通常被限制在額定電流的1.2～1.4倍。并車的條件為：電壓差U<10％Un,頻差f<（1～1.5）Hz,相位差δ<180（一般應小于90）時合閘。第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二13.3.1自動準同步并車原理§12.3同步發電機自動并車裝置的基本原理自動并車不作為一個獨立裝置，而是PMS的一個單元或一部分。

大部分船舶電站都裝有PMS船舶電站功率管理系統（PMS）（PowerManagementSystem）

第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二自動并車裝置通常可分為兩大部分：一部分為頻率預調，一部分為合閘控制。自動并車裝置應具有以下功能：1.檢測待并發電機電壓與電網電壓之間的頻差和頻差符號，并根據頻差的大小和符號，向待并發電機發出相應的自動整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，適時地發出合閘指令。第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二1)頻差脈動電壓與相位檢測原理第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二頻差大頻差小頻差更小濾波后為正選脈動電壓：

波形反映出：頻差大小，相位關系，電壓為零的點即為同相點。第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二由波形圖可見，當δ0為0時，輸出電壓為0，但這種波形的脈動電壓存在如下問題：電壓U1≠U2時，US≠0時，采用US=0來判斷δ0=0就會出現錯誤，船舶電網電壓波動較大，這是客觀存在現象。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頻率。脈動電壓與相位差δ的關系是正弦關系，而不是線性關系。第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二為了克服正弦脈動電壓的缺陷，提出采用三角波頻差脈動電壓，US

與δ的關系成線性關系，并且不受電壓差和波形失真的影響。第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(2)頻率預調手動并車時，人們借助同步燈或同步表旋轉方向來判斷待并機的頻率是高于或低于電網頻率，從而決定待并機加速或減速、調節頻差滿足并車要求并抓取相位差為零的時刻，而自動并車裝置則需要有一個頻差符號自動檢測和調速控制電路來取代上述手動操作，稱為頻率預調。第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二檢測頻差方向通常采用移相法：取電網電壓，其中事先移相成為待并機電壓與和的脈動電壓分別和。當待并機頻率高于電網頻率(即f>0),到達最大值時間較提前，而待并機頻率低于電網頻率(即f<0),到達最大值時間較提前,利用兩個鑒幅器即可檢測出頻差方向。&鑒幅器&鑒幅器加速減速頻率高頻率低第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二(3)合閘控制電路

合閘控制電路把電壓差允許鑒別的條件，頻差允許鑒別條件與恒定提前時間(主開關合閘時間)捕獲脈沖通過一個合閘與門,送出合閘控制信號，使主開關合閘操作。

第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二采用模塊式的船舶電站自動整步器的實例

13.3.2船舶電站自動整步器第三十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二船舶應急電源可采用應急發電機組和應急蓄電池組。《鋼質海船建造及入級規范》規定：客船及1000總噸以上的貨船在一般情況下均應設有應急電源。(1)應急電源船舶應急發電機組小應急電源(蓄電池）的容量應能保證連續供電30分鐘。第三十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二一般位于防撞艙壁以后、艙壁甲板以上和機艙以外的艇甲板上。要求帶動應急發電機的原動機應具有較好的獨立性和機動性。(2)應急發電機組第三十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期二

應急發電機必須設有自動起動裝置，以保證在主電源不能供電的情