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同步发电机

在本教程中，我们将学习生成器的同步。在负荷变化、紧急停电、维修等过程中，发电机通常会从服务中移除，重新连接到电力系统中。每次重新连接发电机到系统之前，它必须与电力系统网络的参数同步。

不正确的同步会影响电力系统的正常运行，导致电气和机械瞬变，从而损坏原动机、发电机、变压器和其他电力系统部件。

Synchronizing-Panel

什么是发电机同步?

将交流发电机(发电机)或其他电源的电压、频率、相位角、相序和波形等参数与健康或运行的电力系统进行匹配的过程称为发电机同步。

除非发电机的电压、频率等参数与电网完全匹配，否则发电机无法向电力系统输送电力。同步是通过控制励磁电流和发电机的发动机转速来实现的。

同步发电机

同步的需求到来了，特别是当两个或多个交流发电机一起工作为负载提供电力时。这是因为电气负载不是恒定的，它们随时间而变化(取决于负载)，因此有必要将两个或更多的交流发电机并联运行，以提供更大的负载。

同步将一个交流发电机(或发电机)的各种参数匹配到另一个交流发电机或母线。同步的过程也称为发电机或发电机的并联。

发电机并联的需要

在大多数商业发电厂中，由几个小型机组提供电力，而不是一个大型机组。这被称为发电机的并行操作。选择这种做法的原因列举如下。

可靠性

几个小装置比一个大装置更可靠。这是因为，如果一个交流发电机发生故障，其他的交流发电机仍在工作，因此整个系统不会关闭。

连续性的服务

在定期维护、故障或修理某台交流发电机时，必须停机并停止使用。由于其他机器是并行运行的，因此避免了供应负载的中断。

负载需求

中心站的负荷要求是不断变化的。在轻负荷期间，只有一台或两台发电机运行以满足负荷需求。在高峰负荷需求时，额外的交流发电机并联连接以满足需求。

效率高

发电机在额定负载时运行效率最高。由于少发电机在轻负荷运行和多发电机在高峰负荷有效负荷发电机。

扩展能力

随着对电力的需求不断增加，公共事业公司通过增加交流发电机来增加发电厂的实际规模。因此，这些交流发电机必须与现有的发电机设备并联。

发电机同步或并联的条件

要使交流发电机成功并联，必须满足一定的要求。为了使发电机与电网同步或与其他发电机同步，必须满足以下条件。

相序

与电力系统母线相连的交流发电机的三相相序必须与母线(或电网)的三相相序相同。这个问题主要出现在初次安装或维护之后。

电压大小

输入交流发电机的有效值电压应与母线或电网的有效值电压相同。如果输入的交流发电机电压大于母线电压，就会有很高的无功功率从发电机流入电网。

如果输入交流发电机电压低于母线电压，发电机从母线吸收高无功功率。

频率

输入发电机的频率必须等于母线的频率。频率匹配不当会导致原动机的高加减速，增加瞬态转矩。

相角

输入发电机电压与母线电压之间的相位角应为零。这可以通过比较零交叉点或峰值的发生来观察电压波形．

交流发电机并机连接程序

当实现上述方法时，交流发电机被称为同步。同步或并行生成器的实际过程包括以下步骤。

发电机并联连接

  • 考虑发电机-1以额定电压和频率向母线供电。
  • 现在，一个传入的发电机-2将第一次与发电机-1并联。通过增加交流发电机的速度，改变其频率，从而调整速度，直到它与母线频率(或交流发电机-1的频率)相匹配。此外，通过改变场变阻器，改变发电机-2的电压，从而调整到电压与母线电压相匹配。
  • 交流发电机-2产生的三个电压必须与母线(或交流发电机-1)各自的电压相齐。这是通过保持发电机-2与母线或发电机-1相同的相序和频率来实现的。为了实现这些关系，采用了同步灯技术。

不同的同步技术

有不同的技术可用于交流发电机的同步。这些技术的主要目的是检查上面讨论的所有四个条件。交流发电机同步的常用方法如下:

  • 三暗灯法
  • 两明一暗的方法
  • 同步示波器法

三暗灯法

下图显示了用于同步交流发电机的亮灯方法的电路。假设交流发电机与负载连接，向其提供额定电压和额定频率。现在交流发电机2要与交流发电机1并联。

三盏灯(每盏额定交流发电机终端电压)通过交流发电机-2的开关连接。从图中可以看出，在满足并联运行的所有条件的时刻，灯具应该是或多或少的暗。

为了使交流发电机-2与母线同步，交流发电机-2的原动机以接近母线频率和交流发电机极数决定的同步速度驱动。

现在发电机-2的场电流增加，直到机器两端的电压等于母线电压(通过观察电压表上的读数)。

若灯同时开、灭，则说明交流发电机-2相序与母线相匹配。另一方面，如果他们一个接一个地开和关，就像不正确的相序。

在机器停机后，通过改变发电机2的任意两条引线的连接，可以改变相序。

三暗灯法

根据交流发电机-2电压和母线电压之间的频率差，决定这些灯的开/关频率。因此，必须降低闪烁率以匹配频率。这是可以通过调整发电机的速度通过其原动机控制。

当所有这些参数都设置好后，灯变暗，然后关闭同步开关，使发电机2与发电机1同步。

这种方法的主要缺点是闪烁率只表明交流发电机-2和母线之间的差异。但该方法无法得到交流发电机频率与母线频率之间的关系。

假设母线频率为50Hz，当交流发电机的频率为51或49 Hz时，灯的闪烁率是相同的，因为这两种情况的差值是1Hz。

两亮一暗灯法

这种方法的连接如下图所示，它有助于发现交流发电机频率是低于或高于母线频率。

在这里，灯L2通过同步开关中线的极点连接，类似于暗灯的方法，而灯L1和灯L3的连接方式是转置的。

电压状态检查方法与前一种方法相似，检查结束后，灯依次亮暗。交流发电机频率相对于母线频率的高低是由灯变暗和变亮的顺序决定的。

两亮一暗灯法

由亮到暗依次为L1- L2 - L3，表示进路发电机频率高于母线频率。因此，必须通过原动机控制来降低交流发电机的转速，直到闪烁率降低到很小的程度。

另一方面，L1- L3 - L2序列闪烁表示进路交流发电机频率小于母线频率。

因此，通过原动机提高交流发电机的速度，直到使闪烁率降到尽可能小的程度。当L1和L3灯同样亮，L2灯变暗时，同步开关关闭。

该方法的缺点是不能检测相序的正确性。然而，对于永久连接的交流发电机，这一要求是不必要的，在第一次单独运行时，检查相序就足够了。

同步示波器法

类似于两亮一暗灯法，指示交流发电机频率是高于母线频率还是低于母线频率。为了提高同步精度，采用了同步镜，它由两对终端组成。

一对标记为“现有”的端子必须跨母线端子或现有交流发电机连接，另一对标记为“传入”的端子必须跨传入交流发电机的端子连接。

同步镜有一个圆形表盘，上面有一个指针，可以顺时针和逆时针方向旋转。

同步示波器法

检查完电压条件后，操作人员必须检查同步镜。指针旋转的速率表示传入交流发电机和母线之间的频率差。

此外，指针旋转的方向(或快或慢)提供了信息，传入的交流发电机频率是高于或低于母线频率，因此指针移动或快或慢。

为了使指针的转速尽可能小，必须进行适当的校正来控制交流发电机的转速。因此，同步过程用同步镜和电压表就足够了。然而，在大多数情况下，一组灯连同同步镜被用作双重检查系统。

这些是同步发电机的方法。这一过程必须小心进行，以防止电力系统的干扰，以及避免对机器的严重损坏。只有三种灯的方法，由于精度低和手工操作，目前不首选。

这些过程需要一个熟练和有经验的人来处理设备，同时同步。在大多数情况下，同步镜法与一组灯使用如上所述。

现代同步设备通过使用基于微处理器的系统实现整个同步过程的自动化，避免了手动灯和同步镜的观察。这些方法易于管理，也更可靠。

结论

关于发电机同步的概念，交流发电机(或发电机)同步或并行的需要，适当同步所满足的条件，不同的同步技术及其优缺点的初学者教程。

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23日回复

  10. 非常有用的话题。如果您能给我市场上用于小型发电机的自动同步检查的名称，如数据中心等关键电力应用或其他一些普通情况，如购物中心，我将不胜感激。

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  11. 我可以得到任何视频同步过程解释，为什么指针旋转顺时针/逆时针，慢或快旋转?在这种情况下，我的动作是什么(提高/降低速度/电压)?

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