同步发电机的并联运行优化策略

目前，大型的电力电网，均由多台同步发电机并联供电。小型的电网，也采用几台发电机并联后供电。这样，一方面提高了供电的可靠性，同时也提高了机组运行的效率。

需要并联运行的同步发电机在投入并联电网时，必须满足一定的条件。否则，整个机组会受到大电流的冲击或产生冲击转矩，机组受到损伤。

同步发电机并联电网合闸的条件主要有四条：

1）发电机的电压和并联电网的电压应具有相同的有效值、极性和相位。

2）发电机的频率与并联电网的频率必须相同。

3）发电机的相序与并联电网的相序必须相同。

4）发电机的电压波形与电网电压波形一致，均为正弦波。

上述条件中的4）在制造中即能得到保证。3）一般在安装发电机时，根据发电机规定的转向即可确定它的相序，容易满足。因此，发电机并联运行时，主要注意如何满足1）和2）的条件。

如果在电压不符合1）的规定下，同步发电机并网合闸，发电机和电网之间则会出现环流。特别在两者相位差较大或极性相反的情况下并网投入，产生的冲击环流可能达到额定电流的4～6倍，这是绝对不允许的。

另外，如果频率不符合2）的规定，发电机并网投入时，发电机和电网之间将出现一个大小和相位都在不断变化的拍振电压，从而会有一个拍振电流流过发电机，这使发电机可能造成严重的机械振动。

因此，同步发电机并网投入时，其电压和频率与电网都一样，这是最理想的情况。

根据上述情况，实际中同步发电机在并网投入（也称并车或整步）时，通常采用两种方法。即准整步法投入和自整步法投入。

1.准整步法

将同步发电机调整到完全合乎投入并网条件时，然后才投入合闸。这种方法叫准整步法。(www.xing528.com)

为了判断是否满足投入条件，常安装一个同步指示器。最简单的同步指示器是由三个指示灯组成，其接线如图7-8所示。

设同步发电机的相序在安装时已和电网相同。若频率不相同，那么三个指示灯会时明时暗。这时就需要调节发电机的转速，直至三个灯不再闪烁为止。接着再调节发电机的电压大小和相位。当三个指示灯同时熄灭时，电压表的指示为零，则表示发电机与电网的电压大小及相位相同，此时即可合闸。

在整步过程中，三个灯若轮流明暗，这表示发电机的相序与电网不同，此时绝对不能将发电机投入电网。

准整步法的优点是发电机和电网没有电流冲击。缺点是手续复杂，尤其在电网电压和频率有变化时，此方法投入比较困难。

2.自整步法

图7-8 准整步法指示灯的接法

自整步法投入的过程是这样的：先校对同步发电机的相序。按规定的转向（和定子形成的旋转磁场方向一致）将发电机拖到接近同步转速，然后励磁绕组经电阻短接后将发电机先投入电网，再立即加直流励磁，如图7-9所示。

此时，发电机的转子依靠定、转子两磁场之间产生的电磁转矩自动整步，将发电机拉入同步。

图7-9 自整步投入法线路图

在自整步操作时应该注意，发电机投入电网时，励磁绕组绝不能开路，以免绕组中产生很高的感应电动势。但是励磁绕组也不能自行短接，否则合闸时定子上会有很大的冲击电流。因此通常利用灭磁电阻R接入励磁回路中，起限流作用。另外，自整步作用，只有转子转速接近同步转速时才能发挥作用。如果转子转速离同步转速较远，由于转子的惯性，有时将不能被拉入同步，这会引起电流冲击，对发电机和电网会产生不良后果。

自整步法的优点是操作简单、并车迅速、方便。缺点是合闸及加入励磁时有电流冲击。这种方法普遍用于事故状态下的并车。