CN111654063B - 一种小型水电站水轮发电机自动自同期系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种小型水电站水轮发电机自动自同期系统，包括一自动自同期接线回路、转速继电器回路和发电机出口断路器同期合闸电路；自动自同期接线回路采用转速继电器进行自动自同期接线控制。相对于采用差频率继电器的自动自同期接线而言，本发明采用转速继电器自动自同期接线，可以缩短开机时间，从开机脉冲发出到带上负荷只需15～30s，比采用差额继电器方案大大缩短约一倍左右；在发电机母线上没有电压时，可以实现自动将发电机断路器合闸；当系统频率变化时，能以较大的滑差投入发电机。

Description

一种小型水电站水轮发电机自动自同期系统
技术领域
本发明涉及水电站技术领域，具体涉及一种小型水电站水轮发电机自动自同期系统。
背景技术
目前小型水电站水轮发电机的自同期并列是将未加励磁而转速接近同步转速的发电机投入系统并立即(或经一定时间)加上励磁，这样发电机在很短时间被自动拉入同步。目前小型水电站水轮发电机主要采用差频率继电器的自动自同期接线，其存在以下技术问题：
1.不能自动将发电机合在无电压的母线上；
2.当滑差大于4％时，差频继电器不能正确工作；
3.事故情况下系统频率降低，发电机可能以大于正常情况下的加速度合闸或差频继电器拒动；
4.差频继电器较难调整，调整好后特性易变，同时轴尖易磨损，有时会发生粘住现象，造成发电机尚未转动，断路器就投入了，进而造成系统和发电机较大的冲击；
5.差频继电器本身接线与残压有关，常因回路接触电阻寄生电流及电压互感器二次侧熔丝熔断等影响而拒动。
发明内容
本发明旨在提出一种小型水电站水轮发电机自动自同期系统，具体采用转速继电器进行自动自同期接线，以至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
为此，本发明实施例提出一种小型水电站水轮发电机自动自同期系统，包括一自动自同期接线回路，所述自动自同期接线回路包括：
依次连接的电源正极、机组事故继电器KCO4常闭触点、制动无压触点KVP、发电机出口断路器QF辅助触点、灭磁开关Q辅助触点、开机继电器K2常闭触点、开机准备灯HW、电阻R和电源负极；
所述灭磁开关Q辅助触点与同期开关SS1并联；
所述灭磁开关Q与开机继电器K1常开触点、停机继电器K3常闭触点、开机继电器K2线圈、电源负极依次串联；
所述机组开停机控制开关SA的第一端连接所述开机继电器K1常开触点与所述灭磁开关Q的连接点，第二端连接停机继电器K3常闭触点与所述继电器K2线圈的连接点；
所述开机继电器K1线圈与开机继电器K2线圈并联；
所述机组开停机控制开关SA的第二端、转速继电器KV第一常闭触点、发电机转子励磁电源空开辅助节点K、转速继电器KV第二常闭触点、自同期出口继电器线圈KCO2、负极依次连接；
其中，当发电机转速小于95％额定转速时，转速继电器KV第一常闭触点断开，当发电机转速大于105％额定转速时，转速继电器KV第二常闭触点断开。
优选地，所述系统还包括一转速继电器回路，所述转速继电器回路包括：转速继电器KV线圈的两端分别与发电机的U接线端和W接线端连接。
优选地，所述系统还包括发电机出口断路器同期合闸电路，所述发电机出口断路器同期合闸电路包括：
电源正极、同期开关SS1、同步合闸母线M721依次连接；
电源正极、同期开关SS1、自同期出口继电器线圈KCO2常开触点、发电机出口断路器QF辅助触点、直流合闸继电器KM线圈、电源负极依次连接；
同步合闸母线M722、自同期出口继电器线圈KCO1常开触点、发电机出口断路器QF辅助触点、直流合闸继电器KM线圈、电源负极依次连接；
同步合闸母线M722、机组开停机控制开关SA、同期开关SS1、发电机出口断路器QF辅助触点、直流合闸继电器KM线圈、电源负极依次连接。
相对于采用差频率继电器的自动自同期接线而言，本发明实施例采用转速继电器自动自同期接线，可以缩短开机时间，从开机脉冲发出到带上负荷只需15～30s，比采用差额继电器方案大大缩短约一倍左右；在发电机母线上没有电压时，可以实现自动将发电机断路器合闸；当系统频率变化时，能以较大的滑差投入发电机。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而得以体现。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中自动自同期接线回路、转速继电器回路示意图。
图2为本发明实施例中发电机出口断路器同期合闸电路示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施例中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的手段未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。
参阅图1-2，本发明实施例提出一种小型水电站水轮发电机自动自同期系统，包括一自动自同期接线回路、转速继电器回路和发电机出口断路器同期合闸电路；
所述自动自同期接线回路包括：
依次连接的电源正极、机组事故继电器KCO4常闭触点、制动无压触点KVP、发电机出口断路器QF辅助触点、灭磁开关Q辅助触点、开机继电器K2常闭触点、开机准备灯HW、电阻R和电源负极；
所述灭磁开关Q辅助触点与同期开关SS1并联；
所述灭磁开关Q与开机继电器K1常开触点、停机继电器K3常闭触点、开机继电器K2线圈、电源负极依次串联；
所述机组开停机控制开关SA的第一端连接所述开机继电器K1常开触点与所述灭磁开关Q的连接点，第二端连接停机继电器K3常闭触点与所述继电器K2线圈的连接点；
所述开机继电器K1线圈与开机继电器K2线圈并联；
所述机组开停机控制开关SA的第二端、转速继电器KV第一常闭触点、发电机转子励磁电源空开辅助节点K、转速继电器KV第二常闭触点、自同期出口继电器线圈KCO2、负极依次连接；
其中，当发电机转速小于95％额定转速时，转速继电器KV第一常闭触点断开，当发电机转速大于105％额定转速时，转速继电器KV第二常闭触点断开。
其中，所述转速继电器回路包括：转速继电器KV线圈的两端分别与发电机的U接线端和W接线端连接。
其中，所述发电机出口断路器同期合闸电路包括：
电源正极、同期开关SS1、同步合闸母线M721依次连接；
电源正极、同期开关SS1、自同期出口继电器线圈KCO2常开触点、发电机出口断路器QF辅助触点、直流合闸继电器KM线圈、电源负极依次连接；
同步合闸母线M722、自同期出口继电器线圈KCO1常开触点、发电机出口断路器QF辅助触点、直流合闸继电器KM线圈、电源负极依次连接；
同步合闸母线M722、机组开停机控制开关SA、同期开关SS1、发电机出口断路器QF辅助触点、直流合闸继电器KM线圈、电源负极依次连接。
具体而言，本实施例工作过程如下：
(1)开机准备条件；
当断路器QF跳闸、灭磁开关Q跳闸、制动闸落下、机组无事故时，开机条件准备好了，开机准备灯HW点亮。
(2)自动自同期过程；
操作同期开关SS1至自同期位置，操作机组开停机控制开关SA至“I”位置，开机继电器K1、K2动作并且自保持，机组通过开机继电器K1启动开度限度机构，打开导水叶，启动水轮发电机组，使机组开到空载位置，同时机组转速加速，接近额定转速ne。
其中，常开触点K两侧的常闭触点分别为KV(95％ne)、KV(105％ne)；KV的作用是闭锁发电机在有压的情况下误合闸，把转速限定在95％～105％ne的范围之内，当转速继电器感应到发电机转速不在95％～105％ne，KV常闭触点断开；K是发电机转子励磁电源空开辅助节点，当发电机转子转动、励磁电源空气开关合上、辅助节点K闭合，此时，启动自同期出口继电器KCO2，KCO2常开触点闭合，发出合闸脉冲，如图2所示。图2中机组开停机控制开关SA的2和4端对应的T和C分别是机组开停机控制开关SA的跳闸位置和合闸位置；
(3)投灭磁开关Q；
断路器QF合闸后，发电机未经励磁拉入同期，此时，由同期开关SS1和断路器QF构成的“与”回路启动发电机灭磁开关Q的合闸回路，将灭磁开关Q投入，发电机励磁系统投入工作，使发电机电压达到额定电压；由于断路器QF、灭磁开关Q合闸，其辅助常闭触点断开开机回路，开机并网完成，开机准备灯HW灭。操作断路器QF、灭磁开关Q到“合闸后”位置，将同期开关SS1投到
“断开”位置，退出自同期设备。
相对于采用差频率继电器的自动自同期接线而言，本发明实施例采用转速继电器自动自同期接线，可以缩短开机时间，从开机脉冲发出到带上负荷只需15～30s，比采用差额继电器方案大大缩短约一倍左右；在发电机母线上没有电压时，可以实现自动将发电机断路器合闸；当系统频率变化时，能以较大的滑差投入发电机。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (2)

1.一种小型水电站水轮发电机自动自同期系统，其特征在于，包括一自动自同期接线回路和发电机出口断路器同期合闸电路；
其中，所述自动自同期接线回路包括：
依次连接的电源正极、机组事故继电器KCO4常闭触点、制动无压触点KVP、发电机出口断路器QF辅助触点、灭磁开关Q辅助触点、开机继电器K2常闭触点、开机准备灯HW、电阻R和电源负极；
所述灭磁开关Q辅助触点与同期开关SS1并联；
所述灭磁开关Q与开机继电器K1常开触点、停机继电器K3常闭触点、开机继电器K2线圈、电源负极依次串联；
还包括机组开停机控制开关SA，所述机组开停机控制开关SA的第一端连接所述开机继电器K1常开触点与所述灭磁开关Q的连接点，第二端连接停机继电器K3常闭触点与所述开机继电器K2线圈的连接点；
所述开机继电器K1线圈与开机继电器K2线圈并联；
所述机组开停机控制开关SA的第二端、转速继电器KV第一常闭触点、发电机转子励磁电源空开辅助节点K、转速继电器KV第二常闭触点、自同期出口继电器线圈KCO2、负极依次连接；
当发电机转速小于95％额定转速时，转速继电器KV第一常闭触点断开，当发电机转速大于105％额定转速时，转速继电器KV第二常闭触点断开；
其中，所述发电机出口断路器同期合闸电路包括：
电源正极、同期开关SS1、同步合闸母线M721依次连接；
电源正极、同期开关SS1、自同期出口继电器线圈KCO2常开触点、发电机出口断路器QF辅助触点、直流合闸继电器KM线圈、电源负极依次连接；
同步合闸母线M722、自同期出口继电器线圈KCO1常开触点、发电机出口断路器QF辅助触点、直流合闸继电器KM线圈、电源负极依次连接；
同步合闸母线M722、机组开停机控制开关SA、同期开关SS1、发电机出口断路器QF辅助触点、直流合闸继电器KM线圈、电源负极依次连接。
2.根据权利要求1所述的一种小型水电站水轮发电机自动自同期系统，其特征在于，所述系统还包括一转速继电器回路，所述转速继电器回路包括：转速继电器KV线圈的两端分别与发电机的U接线端和W接线端连接。
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