恒定导前时间式自动同步装置

㈠ 电动机的工作原理及分类

电动机的工作原理：电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。三相异步电机是感应电机，定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场。通电启动后，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，即旋转磁场与转子存在相对转速，并与磁场相互作用产生电磁转矩，使转子转起来，实现能量变换。
电动机的分类：
1.按工作电源分类
根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。
2．按结构及工作原理分类
根据电动机按结构及工作原理的不同，可分为直流电动机，异步电动机和同步电动机。
3.同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。
4.异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。
4.直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。
5．按起动与运行方式分类根据电动机按起动与运行方式不同，可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
6．按用途分类可分为驱动用电动机和控制用电动机。
驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。
控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。
7．按转子的结构分类根据电动机按转子的结构不同，可分为鼠笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。
8．按运转速度分类根据电动机按运转速度不同，可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。
低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。
调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。
异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。
同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。

㈡ 发电机组并列运行的条件是什么

发电机组投入并列运行的整个过程叫做并列。将一台发电机组先运行起来，把电压送至母线上，而另一台发电机组启动后，与前一台发电机组并列，应在合闸瞬间，发电机组不应出现有害的冲击电流，转轴不受到突然的冲击。合闸后，转子应能很快的被拉入同步。随着负荷的波动，电力系统中运行的发电机组台数经常要变动。因此，同步发电机的并列操作是电厂的一项重要操作。另外，在系统发生某些事故时，也经常要求将备用发电机组迅速投入电网运行。可见，并列操作在电力系统中是很频繁的。电力系统的容量在不断增大，同步发电机的单机容量也越来越大，大型机组不恰当的并列操作将导致严重后果。因此，对同步发电机的并列操作进行研究，提高并列操作的准确度和可靠性，对于系统的可靠运行具有很大的现实意义。
一、发电机并列运行的条件
1、待并发电机的电压有效值Uf与电网的电压有效值U相等或接近相等，允许相差±5％的额定电压值。

待并发电机的电压有效值Uf，与电网的电压有效值U之间的压差ΔU，若在允许范围内，所引起的无功冲击电流是允许的。否则ΔU越大，冲击电流越大，这个过程相当于发电机的突然短路。因此，必须调整两者间的电压，使其接近相等后才可并列。

2、待并发电机的周波ff应与电网的周波f相等，但允许相差±0.05～0.1周/秒以内。

若两者周波不等，则会产生有功冲击电流，其结果使发电机转速增加或减小，导致发电机轴产生振动。如果周波相差超出允许值而且较大，将导致转子磁极和定子磁极间的相对速度过大，相互之间不易拉住，容易失步。因此，在待并发电机并列时，必须调整周波至允许范围内。通常是将待并发电机的周波略调高于电网的周波，这样发电机容易拉入同步，并列后可立即带上部分负荷。

3、待并发电机电压的相位与电网电压的相位相同，即相角相同。

在发电机并列时，如果两个电压的相位不一致，由此而产生的冲击电流可能达到额定电流的20～30倍，所以是非常危险的。冲击电流可分解为有功分量和无功分量，有功电流的冲击不仅要加重汽轮慎锋机的负担，还有可能使汽轮机受到很大的机械应力，这样非但不能把待并发电机拉入同步，而且可能使其它并列运行的发电机失去同步。

在采用准同期并列时，发电机的冲击电流很小。所以，一般应将相角差控制在10º以内，此时的冲击电流约为发电机额定电流的0.5倍。

4、待并发电机电压的相序必须与电网电压的相序一致。

5、待并发电机电压的波形应与电网电压的波形一致。

以上条件中第4项关于相序的问题，要求在安装发电机的时候，根据发电机规定的转向，确定好发电机的相序而得到满足。所以在以后的并列过程中，相序问题就不必考虑了。第5项关于电压波形的问题，应在发电机生产制造过程中得以保证。

综上所述，在发电机并列时，主要满足1～3项的条件，否则将会造成严重事故。在并列合闸过程中，发电机与电网的电压、周波、相位角接近但并不相等时，由此而产生的较小冲击电流还是允许的。合闸后，在“自整步作用”下，能够将发电机拉入同步。

二、发电机并列时的操作
投入并联的过程称为整步过程，实用的方法有两种，准确整步法（准同步法），把发电机调整到完全合乎投入并联条件再进行并联合闸操作；自整步法（自同步镇瞎法），先将发电机励磁绕组经过限流电阻短路，当发电机转速接近同步速时（小于5%），先合上并联开关，再立即接入励磁，依靠定、转子间的电磁力自动将电机牵入同步。其操作简单、无复杂设备，合闸有冲击电流。
1、准同期并列法

（1）灯光明暗法
当发电机满足并联运行条件时，三个灯泡不亮，此时合闸并联运行。当灯泡不灭，则表示不满足并联运行条件，需要调整发电机的转速、电压和相位。
（2）灯光旋转法
有两相交叉接线，一相灯灭，另两相灯光亮度不变，满足并联条件，合闸运御孝空行。若频率不等，灯光交替亮暗，形成灯光旋转。根据频率超前和滞后，灯光旋转方向不同，可以判断两者频率高低关系。
2、自动同步并列法
系统电压和发电机电压分别经过电压互感器降压后送入自动准同期装置，自动同期装置由均频控制单元均压控制单元和合闸控制单元三部分组成。均频控制单元自动检测发电机电压与系统电压频率差的方向，发出增速或减速信号送到机组调速器的频率给定环节自动调节，发电机电压的频率使频率差减小。均压控制单元自动检测发电机电压与系统电压的幅值差的方向，发出升压或降压信号送到发电机励磁调节器的电压给定环节，自动地调节发电机电压的幅值使幅值差减小。合闸控制单元自动检测发电机电压与系统电压之间的频率差和幅值差，在频率差和幅值差均小于整定值时，在相角差σ=0前一个发电机断路器的合闸时间（恒定越前时间），发出合闸信号送到发电机断路器的控制回路使断路器合闸。
三、并列合闸的注意事项
为防止不同期并列，在下列三种情况时不准合闸：

1、组合式三相同期表S的指针转动不平稳而且有跳动现象，不准合闸。因为这可能其内部的接点有卡阻现象。

2、若组合式三相同期表S的指针在接近同期点时出现停滞现象，不准合闸。因为此时虽然满足并列条件，但由于开关操作机构动作需要约0.2秒的时间，若在此时间内发电机与电网之间的电压、周波及相角差有变化，则会使开关的合闸在不同期点上。

3、若组合式三相同期表S的指针转动过快时，不准合闸。因为此时待并发电机与电网的周波相差很大，不易掌握开关合闸操作的时间，容易造成在不同期点上合闸。

发电机的并列操作非常重要，在一定程度上关系到整个发电厂与电网的安危。因此，要求操作人员必须具有丰富的现场经验和实际工作的锻炼；要求在操作时注意力必须高度集中，密切监视有关机组及联络线的表计变动情况；抓住机会稳、准地进行发电机的并列操作，确保待并发电机安全可靠地并入电网运行。

㈢ 电力系统自动装置的作用

电力系统自动装置的作用是防止电力系统失去稳定、避免电力系统发生大面积停电。

电力系统常见的自动装置有：

1、发电机自动励磁-自动调节励磁。同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。

2、电源备自投（BZT）---备用电源自动投入。备自投是备用电源自动投入使用装置的简称，应急照明系统就是一个备自投备自投的电源系统。备用电源自动投入使用装置通常采用继电接触器作为蓄电池自投备的控制。当主电源故障，继电接触器控制系统的控制触头自动闭合自动将蓄电池与应急照明电路接通。

3、自动重合-自动判断故障性质，自动合闸。自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。

4、自动准同期---自动调节，实现准同期并列。自动准同期是利用频差检查、压差检查及恒定导前时间的原理，通过时间程序与逻辑电路，按照一定的控制策略进行综合而成的，它能圆满地完成准同期并列的基本要求简称AS。

5、还有自动抄表，自动报警，自动切换，自动开启，自动点火，自动保护，自动灭火，等等。

(3)恒定导前时间式自动同步装置扩展阅读：

电力系统中装设的反事故自动装置：

①继电保护装置：其功能是防止系统故障对电气设备的损坏，常用来保护线路、母线、发电机、变压器、电动机等电气设备。按照产生保护作用的原理，继电保护装置分为过电流保护、方向保护、差动保护、距离保护和高频保护等类型。

②系统安全保护装置：用以保证电力系统的安全运行，防止出现系统振荡、失步解列、全网性频率崩溃和电压崩溃等灾害性事故。系统安全保护装置按功能分为4种形式：

一是属于备用设备的自动投入，如备用电源自动投入，输电线路的自动重合闸等；

二是属于控制受电端功率缺额，如低周波自动减负荷装置、低电压自动减负荷装置、机组低频自起动装置等；

三是属于控制送电端功率过剩，如快速自动切机装置、快关汽门装置、电气制动装置等；

四是属于控制系统振荡失步，如系统振荡自动解列装置、自动并列装置等。

㈣ 自动准同步装置中整步电压的表达式

自动准同步装置中整步电压的表达式如下：

将脉动电压中频率较高的部分滤掉,得到脉动电压的包络线,并经整流后,得到 脉动电压的包络线的下半部分,这是一个包含同步信息量的电压,称之为整步电压。

整步电压的特点是: (1) 整步电压随相角差 δ周期变化; (2) 整步电压随时间 t 周期变 化,当 δ从 0°~360°变化一个周期时,脉动电压也变化一个周期,也是整步电压的周期; (3) 整步电压的最低点反映了电压差的大小。

自动准同期装置是专用的自动装置。自动监视电压差、频率差，分析计算出合适的同期时刻并提前一个导前时间发出合闸命令确保在理想的角度完成同期并网，使断路器在相角差为0°的合闸，微机自动准同期装置已经能做到在启动同期后首次同相点完成并网。

装置设有自动调节压和调频率单元，在电压差和频率差不满足条件时发出控制脉冲。若频率差不满足要求，自动调节原动力的转速，增加或减小频率，促成同期来临；若电压差不满足要求时，自动调节发电机的电压使电压接近系统的电压。