CN203261047U - 发电机模拟并网装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于交流同步发电机与电网并联技术领域，特别是一种保证交流同步发电机准同期安全并网的发电机模拟并网装置；它包括并网装置主回路，并网装置控制回路；并网装置控制回路与并网装置主回路连接；并网装置主回路包括断路器、隔离开关，由发电机向网电系统方向的线路上依次安装断路器、隔离开关；并网装置控制回路包括同期脉冲发送装置、同步表、三个转换开关、两个电压互感器、电压表、频率表、相序表、两个同步指示灯及六个熔断器。它将同期脉冲发送装置、同步表以及同步指示灯三种同期检测方法结合起来，共同完成发电机的同期检测，它结构简单、技术可靠、成本低、维修方便，最大限度的保证了发电机并网的安全性、可靠性。

Description

发电机模拟并网装置

技术领域

本实用新型属于交流同步发电机与电网并联技术领域，特别是一种保证交流同步发电机准同期安全并网的发电机模拟并网装置。 

背景技术

同步发电机投入并联时，为了避免发电机和电网产生巨大的冲击电流，以及由此而在发电机转轴上产生的冲击转矩，以防止发电机受到损坏、电网遭受干扰，为此并网前必须检查发电机与电网应当满足以下条件：

(1) 发电机的相序与电网一致；

(2)     发电机的频率与电网一致；

(3)     发电机的电压、相位与电网一致。

尽管发电机并网技术不断发展，方法多样，但是同期检测的方法不够全面，尤其是一些中小型交流同步发电机，由于受到资金不足等条件的限制，只是通过观察同步表来手动操作合闸并网，由于运行操作人员的技术水平、经验参差不齐，很有可能发生发电机非同期并网合闸；即使采用同期装置来检测同期信号，尤其是发电机首次并网时，一旦同期装置有问题，就不可避免有可能发生发电机非同期并网合闸，产生巨大的冲击电流，可能造成发电机组设备损坏。 

发明内容

针对现有技术存在上述问题，本实用新型的目的在于提供一种并网可靠、结构简单、成本低、操作简单、维修方便的发电机模拟并网装置；它能克服现有技术的缺陷，防止发生意外非同期合闸并网，可广泛适用于交流同步发电机与电网之间以及交流同步发电机组之间的并联运行。 

本实用新型实现上述目的采取的技术方案如下：一种发电机模拟并网装置，包括并网装置主回路，其特征在于：还包括并网装置控制回路；并网装置控制回路与并网装置主回路连接；并网装置主回路包括断路器、隔离开关，由发电机向网电系统方向的线路上依次安装断路器、隔离开关；并网装置控制回路包括同期脉冲发送装置、同步表、三个转换开关、两个电压互感器、电压表、频率表、相序表、两个同步指示灯及六个熔断器；第一、第二与第三熔断器的一端依次连接于发电机与断路器之间的发电机U相、V相、W相，第一、第二与第三熔断器的另一端分别与三个转换开关连接，发电机U相、W相电压信号接至第一电压互感器原边；第四、第五与第六熔断器的一端依次连接于隔离开关与网电系统之间的网电L1相、L2相、L3相，第四、第五与第六熔断器的另一端分别与三个转换开关连接，网电系统L1相、L3相电压信号接至第二电压互感器原边；第一转换开关与电压表、频率表连接，第三转换开关与相序表连接，第二转换开关与同步表、第一同步指示灯、第二同步指示灯连接；同期脉冲发送装置与第二转换开关连接。

本实用新型提供了采用模拟并网技术，完善同期检测的装置，它将同期脉冲发送装置、同步表以及同步指示灯三种同期检测方法结合起来，共同完成发电机的同期检测，同时对同期脉冲发送装置的合闸控制信号与人工手动合闸进行联锁控制，提高发电机同期并网的可靠性，最大限度避免发电机非同期并网合闸的可能性，消除非同期并网合闸的危险性。 

本实用新型结构简单、技术可靠、成本低、维修方便，可广泛适用于交流同步发电机与电网之间以及交流同步发电机组之间的并联运行。尤其适用于中小型交流同步发电机组准同期安全并网。其实施操作简单、安全、可靠，对运行人员素质要求较低，一般运行人员都可轻松掌握，减轻了操作人员的心理负担。同期装置的合闸控制与人工手动合闸控制互锁控制的发电机并网操作从根本上避免了非同期合闸并网带来的危害。最大限度的保证了发电机并网的安全性、可靠性。

本实用新型经过几年来在用户现场的长期稳定运行，证明其设计合理、技术先进，操作简单，安全可靠，对运行人员技术水平要求不高，从根本上消除了发电机非同期并网操作可能带来的事故，完全能够满足任何发电机并网的要求。

本实用新型的主要技术性能如下：

（1）在网电系统电压变化为额定电压的±10%范围内，待并发电机与系统的

频差绝对值小于3Hz时，装置能正常工作；

（2）电压闭锁：额定电压的10%±2%；

（3）频差闭锁范围：0.2~0.4Hz内整定（导前时间为200ms）；

（4）合闸指令的导前时间：50ms~200ms内整定（频差为0.2Hz）；

（5）工作电压：系统与待并发电机的线电压100V、50Hz。

附图说明

图1为模拟并网控制系统电路原理图；

图2为模拟并网控制系统输出主回路控制电路图。

图中：GS—发电机，QF—断路器，QK—隔离开关，KTB—同期脉冲发送装置，PSY—同步表，SA1—第一转换开关，SA2—第二转换开关，SA3—第三转换开关，TV1—第一电压互感器，TV2—第二电压互感器，PV—电压表，PF—频率表，PPH—相序表，HL1—第一同步指示灯，HL2—第二同步指示灯，HL3—合闸指示灯，HL4—分闸指示灯，FU1—第一熔断器， FU2—第二熔断器，FU3—第三熔断器，FU4—第四熔断器，FU5—第五熔断器，FU6—第六熔断器，FU7—第七熔断器，SB1—并网合闸按钮，SB2—并网分闸按钮。

具体实施方式

如图1所示：一种发电机模拟并网装置，包括并网装置主回路，其特征在于：还包括并网装置控制回路；并网装置控制回路与并网装置主回路连接；

并网装置主回路包括断路器QF、隔离开关QK，由发电机向网电系统方向的线路上依次安装断路器QF、隔离开关QK，隔离开关QK为全封闭式的Q系列灭弧系统；并网装置控制回路包括同期脉冲发送装置KTB、同步表PSY、第一转换开关SA1、第二转换开关SA2、第三转换开关SA3、第一电压互感器TV1、第而电压互感器TV2、电压表PV、频率表PF、相序表PPH、第一同步指示灯HL1、第二同步指示灯HL2、第一熔断器FU1、第二熔断器FU2、第三熔断器FU3、第四熔断器FU4、第五熔断器FU5与第六熔断器FU6；

第一熔断器FU1、第二熔断器FU2与第三熔断器FU3的一端依次连接于发电机GS与断路器QF之间的发电机U相、V相、W相，第一熔断器FU1、第二熔断器FU2与第三熔断器FU3的另一端分别与第一转换开关SA1、第二转换开关SA2与第三转换开关SA3连接，发电机U相、W相电压信号接至第一电压互感器TV1原边；第四熔断器FU4、第五熔断器FU5与第六熔断器FU6的一端依次连接于隔离开关QK与网电系统之间的网电L1相、L2相、L3相，第四熔断器FU4、第五熔断器FU5与第六熔断器FU6的另一端分别与第一转换开关SA1、第二转换开关SA2与第三转换开关SA3连接，网电系统L1相、L3相电压信号接至第二电压互感器TV2原边；第一转换开关SA1与电压表PV、频率表PF连接，第三转换开关SA3与相序表PPH连接，第二转换开关SA2与同步表PSY、第一同步指示灯HL1、第二同步指示灯HL2连接；同期脉冲发送装置KTB与第二转换开关SA2连接。

第一熔断器FU1、第二熔断器FU2与第三熔断器FU3采集待并发电机GS的U相、V相、W相电压、频率信号；第四熔断器FU4、第五熔断器FU5与第六熔断器FU6采集网电系统L1、L3相电压、频率信号。

发电机GS的U相、V相、W相电压信号依次连至第一熔断器FU1、第二熔断器FU2与第三熔断器FU3的上桩头，第一熔断器FU1、第二熔断器FU2与第三熔断器FU3的下桩头分别连至第一转换开关SA1的3、7、11桩头，第三转换开关SA3的1、5、9桩头，第二转换开关SA2的10、12、14桩头，发电机GS的U相、W相电压信号接至第一电压互感器TV1的原边A、X桩头；网电系统L1相、L2相、L3相电压信号依次接至第四熔断器FU4、第五熔断器FU5与第六熔断器FU6的上桩头，第四熔断器FU4、第五熔断器FU5与第六熔断器FU6的下桩头分别连至第一转换开关SA1的1、5、13桩头，第三转换开关SA3的3、7、11桩头，网电系统L1相、L3相电压信号对应接至第二转换开关SA2的16、18桩头、电压互感器TV2的原边A，X桩头；第一转换开关SA1的2、10桩头连接电压表PV、频率表PF的1、3桩头；第三转换开关SA3的2、6、10桩头对应连接相序表PPH的A、B、C桩头；第二转换开关SA2的9桩头连至同步表PSY的A桩头、同步指示灯HL2的1桩头；第二转换开关SA2的11桩头连至同步表PSY的B桩头；第二转换开关SA2的13桩头连至同步表PSY的C桩头、第一同步指示灯HL1的1桩头；第二转换开关SA2的15桩头连至同步表PSY的A₀桩头、第二同步指示灯HL2的2桩头；第二转换开关SA2的17桩头连至同步表PSY的B₀桩头、同步指示灯HL1的2桩头；第一电压互感器TV1的副边a连至第二转换开关SA2的6桩头、x桩头连至SA2的8桩头；第二电压互感器TV2副边a桩头连至第二转换开关SA2的2、第二电压互感器TV2副边x桩头连至第二转换开关SA2的4桩头，第二转换开关SA2的1桩头连至同期脉冲发送装置KTB①通道、第二转换开关SA2的3桩头连至同期脉冲发送装置KTB②通道、第二转换开关SA2的5桩头连至同期脉冲发送装置KTB③通道、第二转换开关SA2的7桩头连至同期脉冲发送装置KTB④通道。

参见图2：并网装置控制回路还包括第七熔断器FU7、并网合闸按钮SB1、并网分闸按钮SB2以及合闸指示灯HL4、分闸指示灯HL5；第七熔断器FU7的上桩头并接至第三熔断器FU3的上桩头，即发电机GS的W相，第七熔断器FU7的下桩头接至断路器QF的控制电源+端、并网合闸按钮SB1的1桩头、并网分闸按钮SB2的1桩头及合闸指示灯HL3、分闸指示灯HL4，合闸指示灯HL3与分闸指示灯HL4的另一端连接至断路器QF的辅助触点回路；断路器QF的控制电源-端接至发电机GS的输出N相；并网合闸按钮SB1的2桩头连接同期脉冲发送装置KTB的5桩头，同期脉冲发送装置KTB的6桩头连接断路器QF的合闸回路；并网分闸按钮SB2的2桩头连接断路器QF的分闸回路。

当发电机与网电系统的电压差、频率差接近与零时，同期脉冲发送装置开始捕捉相位差等于零的时刻，在发电机与电网相位差等于0??之前的某一瞬间和电压差、频率差小于设定值时，同期脉冲发送装置KTB允许合闸指示灯亮，同期脉冲发送装置KTB的⑤、⑥通道触点闭合发出断路器QF合闸指令，与人工手动合闸联锁控制实现待并发电机与电网之间的同期。

发电机并网时，不需要增加或改动任何试验线路，即可在不打开控制柜体柜门的情况下分断隔离开关QK，进行模拟并网操作，发电机输出断路器QF合闸，但是发电机不与电网连接，所以模拟并网时不会造成任何损害，大大降低了可能发生的非同期并网合闸的危险性，操作简单、安全、可靠。模拟并网试验完成后，合上隔离开关QK，即可进行发电机组并网操作。

同期并网信号检测由第一同步指示灯HL1与第二同步指示灯HL2、同期脉冲发送信号装置KTB、同步表PSY共同完成。

在发电机与电网相位差等于0??之前的某一瞬间和电压差、频率差小于设定值时，同期脉冲发送装置KTB允许合闸指示灯亮，并发出断路器QF合闸指令，实现待并发电机与电网之间的同期。

本实用新型的具体使用方法是：

并网前，通过第三转换开关SA3分别检查网电以及发动机组电的相序，通过第一转换开关SA1分别查看网电以及机组电的电压、频率。

并网时第二转换开关SA2拨到“通”的位置接通同期信号检测回路。

并网后，第二转换开关SA2拨到“断”的位置，断开同期信号检测回路。

发电机首次并网时，首先进行模拟并网。

本实用新型发电机模拟并网操作过程如下：

首先通过第一转换开关SA1、电压表PV、频率表PF检测网电系统及发电机的三相电压、频率是否正常；

其次通过第三转换开关SA3、相序表PPH检查网电系统及发电机的相序是否一致，如果不一致，必须停机后仔细检查相关线路，直至二者相序完全一致。

（1）断开隔离开关QK，执行模拟并网操作

同期脉冲发送装置KTB有“试验”、“运行”两种工作方式。首次使用时将同期脉冲发送装置上的位置开关置于“试验”位置。

调节发电机的转速和电压，时电压差和频率差均在闭锁范围内，当同期脉冲发送装置KTB上合闸指示灯亮，第一同步指示灯HL1与第二同步指示灯HL2熄灭时，同步表PSY指示在0°附近，证明接到同期脉冲发送装置KTB和同步表PSY的接线无误。如果当同期脉冲发送装置KTB上合闸指示灯亮，第一同步指示灯HL1与第二同步指示灯HL2熄灭时，同步表PSY指示在180°附近，则要仔细查对装置的接线及同步表的接线，若同步表的接线正确无误，若同步表接线正确无误，则说明接到同期脉冲发送装置的电压信号接线极性相反，可将接发电机的第一电压互感器TV1的二次线对调即可。

发电机接近同步时，通过观察同步表转动速度很慢时，同步指示灯亮暗闪烁速度也很慢时，按下并网合闸按钮SB1（实施同期脉冲发送装置的合闸控制信号与人工手动合闸联锁控制），等待同期脉冲发送装置KTB发出同步信号，发电机输出断路器QF合闸，发电机模拟并网成功。

按下并网分闸按钮SB2,断开发电机输出断路器QF，模拟并网过程结束。

（2）合上负荷隔离开关QK，执行并网操作

调节发电机的转速和电压，发电机接近同步时，通过观察同步表转动速度很慢时，同步指示灯亮暗闪烁速度也很慢时，按下并网合闸按钮SB1，等待同期脉冲发送装置KTB发出同步信号，发电机输出断路器QF合闸，按下并网合闸按钮SB1，发电机并网成功。

本实用新型所使用的电子元器件均为商购途径得到。 

Claims (5)

1.一种发电机模拟并网装置，包括并网装置主回路，其特征在于：还包括并网装置控制回路；并网装置控制回路与并网装置主回路连接；并网装置主回路包括断路器（QF）、隔离开关（QK），由发电机向网电系统方向的线路上依次安装断路器（QF）、隔离开关（QK）；并网装置控制回路包括同期脉冲发送装置（KTB）、同步表（PSY）、第一转换开关（SA1）、第二转换开关（SA2）、第三转换开关（SA3）、第一电压互感器（TV1）、第而电压互感器（TV2）、电压表（PV）、频率表（PF）、相序表（PPH）、第一同步指示灯（HL1）、第二同步指示灯（HL2）、第一熔断器（FU1）、第二熔断器（FU2）、第三熔断器（FU3）、第四熔断器（FU4）、第五熔断器（FU5）与第六熔断器（FU6）；

第一熔断器（FU1）、第二熔断器（FU2）与第三熔断器（FU3）的一端依次连接于发电机（GS）与断路器（QF）之间的发电机U相、V相、W相，第一熔断器（FU1）、第二熔断器（FU2）与第三熔断器（FU3）的另一端分别与第一转换开关（SA1）、第二转换开关（SA2）与第三转换开关（SA3）连接，发电机U相、W相电压信号接至第一电压互感器（TV1）原边；第四熔断器（FU4）、第五熔断器（FU5）与第六熔断器（FU6）的一端依次连接于隔离开关（QK）与网电系统之间的网电L1相、L2相、L3相，第四熔断器(FU4)、第五熔断器（FU5）与第六熔断器（FU60的另一端分别与第一转换开关(SA1)、第二转换开关(SA2)与第三转换开关(SA3)连接，网电系统L1相、L3相电压信号接至第二电压互感器(TV2)原边；第一转换开关(SA1)与电压表(PV)、频率表（PF）连接，第三转换开关（SA3）与相序表（PPH）连接，第二转换开关（SA2）与同步表（PSY）、第一同步指示灯（HL1）、第二同步指示灯（HL2）连接；同期脉冲发送装置(KTB)与第二转换开关(SA2)连接。

2.如权利要求1所述的一种发电机模拟并网装置，其特征在于：第一熔断器(FU1)、第二熔断器(FU2)与第三熔断器(FU3)采集待并发电机(GS)的U相、V相、W相电压、频率信号；第四熔断器(FU4)、第五熔断器(FU5)与第六熔断器(FU6)采集网电系统L1、L3相电压、频率信号。

3.如权利要求1或2所述的一种发电机模拟并网装置，其特征在于：发电机(GS)的U相、V相、W相电压信号依次连至第一熔断器(FU1)、第二熔断器(FU2)与第三熔断器(FU3)的上桩头，第一熔断器（FU1)、第二熔断器（FU2）与第三熔断器（FU3）的下桩头分别连至第一转换开关（SA1）的3、7、11桩头，第三转换开关（SA3）的1、5、9桩头，第二转换开关（SA2）的10、12、14桩头，发电机（GS）的U相、W相电压信号接至第一电压互感器（TV1）的原边A、X桩头；网电系统L1相、L2相、L3相电压信号依次接至第四熔断器（FU4）、第五熔断器（FU5）与第六熔断器（FU6）的上桩头，第四熔断器（FU4）、第五熔断器（FU5）与第六熔断器（FU6）的下桩头分别连至第一转换开关（SA1）的1、5、13桩头，第三转换开关（SA3）的3、7、11桩头，网电系统L1相、L3相电压信号对应接至第二转换开关（SA2）的16、18桩头、电压互感器（TV2）的原边A，X桩头；第一转换开关（SA1）的2、10桩头连接电压表（PV）、频率表（PF）的1、3桩头；第三转换开关（SA3）的2、6、10桩头对应连接相序表（PPH）的A、B、C桩头；第二转换开关（SA2）的9桩头连至同步表（PSY）的A桩头、同步指示灯（HL2）的1桩头；第二转换开关（SA2）的11桩头连至同步表（PSY）的B桩头；第二转换开关（SA2）的13桩头连至同步表（PSY）的C桩头、第一同步指示灯（HL1）的1桩头；第二转换开关（SA2）的15桩头连至同步表（PSY）的A₀桩头、第二同步指示灯（HL2）的2桩头；第二转换开关（SA2）的17桩头连至同步表（PSY）的B₀桩头、同步指示灯（HL1）的2桩头；第一电压互感器（TV）1的副边a连至第二转换开关（SA2）的6桩头、x桩头连至（SA2）的8桩头；第二电压互感器（TV2）副边a桩头连至第二转换开关（SA2）的2、第二电压互感器（TV2）副边x桩头连至第二转换开关（SA2）的4桩头，第二转换开关（SA2）的1桩头连至同期脉冲发送装置（KTB）①通道、第二转换开关（SA2）的3桩头连至同期脉冲发送装置（KTB）②通道、第二转换开关（SA2）的5桩头连至同期脉冲发送装置（KTB）③通道、第二转换开关（SA2）的7桩头连至同期脉冲发送装置（KTB）④通道。

4.如权利要求3所述的一种发电机模拟并网装置，其特征在于：并网装置控制回路还包括第七熔断器（FU7）、并网合闸按钮（SB1）、并网分闸按钮（SB2）以及合闸指示灯（HL4）、分闸指示灯（HL5）；第七熔断器（FU7）的上桩头并接至第三熔断器（FU3）的上桩头，第七熔断器（FU7）的下桩头接至断路器（QF）的控制电源+端、并网合闸按钮（SB1）的1桩头、并网分闸按钮（SB2）的1桩头及合闸指示灯（HL3）、分闸指示灯（HL4），合闸指示灯（HL3）与分闸指示灯（HL4）的另一端连接至断路器（QF）的辅助触点回路；断路器（QF）的控制电源-端接至发电机（GS）的输出N相；并网合闸按钮（SB1）的2桩头连接同期脉冲发送装置（KTB）的5桩头，同期脉冲发送装置（KTB）的6桩头连接断路器（QF）的合闸回路；并网分闸按钮（SB2）的2桩头连接断路器（QF）的分闸回路。

5.如权利要求4所述的一种发电机模拟并网装置，其特征在于：隔离开关（QK）为全封闭式的Q系列灭弧系统。

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