２００６年第３期
并列运行的同轴双同步发电机初相角
调整和运行分析
郑富智，郑玉明
（泉州市龙门滩引水工程管理处，福建泉州 ３６２５００）
摘要：该文以龙门滩一级电站为例，简要说明并列运行的同轴双同步发电机的由来、结构特点
及安检中初相角调整的步骤、方法和过程，并针对运行中存在的一些实际问题提出解决方法。
关键词：同轴双同步发电机；初相角；龙门滩一级水电站
中图分类号：ＴＭ３１２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—３０１１（２００６）０３—００２８—０３
１并列运行的同轴双同步发电机的由来和结构特点
１．１ 由来
一些较早设计的中小型水电站由于装机容量偏小，特别
是径流式开发的或水库容量偏小的水电厂．丰水期弃水较
多，或者梯级电站之间的流量平衡问题等，造成水资源浪
费。为此，有些电站因地制宜，更换效率较高的新型转轮和
技改导水机构增加过流量以增加水轮机出力（１０％一２０％）。
直接让发电机过载运行（适合较老且过载能力允许的机组），
或更换发电机定子线圈（这要考虑发电机铁芯和转子允许的
过载能力），或直接在立式机组上支架增加一台小机组，即
一台水轮机带两台同步发电机同轴并列运行，如泉州市龙门
滩引水工程一级电站装机２×（９＋１．６）Ｍｗ，二级电站装
机２×（１３＋１．８）Ｍｗ，漳州市南靖水库电站装机２×（１０
＋１．２）Ｍｗ等。
采用一台水轮机带两台同步发电机同轴并列运行的扩机
方式具有以下优点：投资省，不需要增加厂房和其它辅助公
用设备等，单位千瓦造价仅需１５００元左右；安装周期短，
配合机组大修仅需６０天左右。但在实际运行中也存在不少
缺点：小机组刚并网时经常过负荷；受到系统干扰时，两台
机组无功不稳定；机组检修工期长。维护工作量增加；由于
碳粉积累造成小机组定、转子绝缘不好等。
１．２结构特． ．
现以龙门滩一级电站技改为例，对并列运行的同轴双同
步发电机结构特点作简要说明。电站原装机容量２×９ＭＷ．
- 1 - 同步发电机准同期并列运行
一、并列操作的意义
同步发电机投入电力系统并列运行的操作，或者，电力系统解列的两部分进行并列运行的操作，被称为并列或同期操作。 随着负荷的波动，电力系统中发电机运行的台数也经常要变化。 因此，同步发电机的并列操作是电厂的一项重要操作，另外，当系统发生事故时，也常要求将备用发电机组迅速投入电网运行。可见，在电力系统运行中并列操作是较为频繁的。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。
同步发电机的并列运行方法可以分为准同期并列运行和自同期并列两种。
在电力系统正常运行情况下，一般采用准同期并列方法将发电机组投入运行。自同期并列方法法已经很少采用，只有当电力系统发生事故时，为了迅速投入水轮发电机组，过去曾采用自同期并列方法。随着自动控制技术的进步，特别是微型数字式自动并列方法已日趋成熟，现在也可以用准同期法快速投运水轮发电机组。
二、准同期并列条件
待并发电机组先加励磁电流，调节其端电压的状态参数使之符合并列条件，再合上断路器QF，这种操作为准同期并列。
发电机准同期并列的理想条件为并列断路器两侧电源电压三个状态量全部相等，即
（1） 或 （即频率相等）
（2） （即电压幅值相等）
（3） （即相角差为零）
这是，并列合闸的冲击电流等于零，斌且并列后发电机G与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
但是，实际运行中待并发电机组的调节系统很难实现上边提到的理想条件调节。因此，三个条件很难同时满足。其实在实际操作中也没有这样苛求的必要。GXGXffGXUU0e - 2 - 因为并列合闸时只要求冲击电流较小、不危及电气设备，合闸后发电机组能迅速拉入同步运行，对待并发电机和电网运行的影响较小，不致引起不良后果。
同步发电机的准同期并列实验同步发电机的准同期并列实验
一、实验目的
1. 熟悉同步发电机准同期并列过程；
2. 加深理解同步发电机准同期并列原理；
3. 会使用微机准同期和手动准同期两种方式并网；
4. 掌握同期并列的条件以及微机准同期装置和组合式整步表的使用方法。
二、实验装置
监控主站 线路保护实验台
发电机实验台、发电机、负载电阻箱
三、实验原理
将同步发电机并入电力系统的合闸操作通常采用准同期并列方式。准同期并列要求在合
闸前通过调整待并机组的电压和转速，当满足电压幅值和频率条件后，由运行操作人员手动
准同期并网或采用微机自动准同期并网，这种并列操作的合闸冲击电流一般很小，并且机组
投入电力系统后能被迅速拉入同步。本实验台采用直流电动机调速控制器调节转速，用微机
励磁自动装置调节励磁，采用微机自动准同期和手动准同期方式并网。
四、实验方法
(一) 机组启动与建压
(1) 合上监控主站空开，将旋钮拨到“并网”（如图1所示），按下启动按钮。同时合上发电
机实验台的空开，按下启动按钮。
图1 监控主站转换开关 (2) 合闸线路保护实验台左右两个空开和启动开关，并合闸QF6，QF4，QF9，QF5。最后
的结果如图2所示。
图2 线路保护实验台合闸结果图
（二）微机自动并网 (1) 此时红灯亮，发电机风机启动。注意此时发电机并网的按钮应该为分，如图3所示。
并将同期方式选择转换开关拨到“自动”位置，如图4所示。观察微机励磁调节装置中是否
为“单机，恒压控制，90V”如图5所示。同时观察负载端子区应无连接，如图6所示。
图3 发电机并网断路器QF1应该为分闸
图4 同期方式拨到“自动”
图5微机励磁调节装置状态
图6 负载端子区无连接
(2) 按下微机调速装置（恒压模式）中的启动键2-3秒，启动直流电机以带动发电机运转，
如图7所示。当转速到显示转速为1400r/min左右，机端电压显示18V左右，按下起励按钮
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-- 1 -
电力系统自动装置
课程设计
同步发电机准同期并列运行
学 号：
姓 名：
2012年 11 月 23 日
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-- 2 - 目 录
引 言 .............................................. ... ...3
第1章 课题设计概述 ....................................... 4
1.1 课题研究的背景 ...... .................. ........... 4
1.2 国内外研究现状 .......... .......................... 4
第2章 准同期并列装置设计 .......... ...................... 5
准同期并列条件 .......... ...................... .... 5
准同期并列装置主要部件 .......... ................. .5
准同期并列合闸信号的控制逻辑 ..... ..................7
并列装置的整定计算........ ...................... ....7
第3章 并列操作的意义 ..... .................. ...... ......8
第1章 课题设计概述 .................................................................................. - 4 -
课题研究的背景 ....................................................................................... - 4 -
