自動同步并車控制器在發電機組并聯中的應用

王曉鵬，牛星軍

WANG Xiao-peng, NIU Xing-jun

（金陽電氣有限公司，鄭州 450006）

0 引言

由于各種用電設備對柴油發電機組并聯運行的要求越來越多，以提高電源系統不間斷供電的安全性、可靠性。傳統的并網一般用暗燈法和旋轉燈光法或整步表監測法，由于燈光閃爍刺眼，燈絲發光有惰性，脈振電壓低時，燈絲不亮，加上手推動開關要一定的時間，在很熟練的情況下操作，開關合閘瞬間，己過合閘點，因此，有較大的沖擊電流。在不熟練的情況下操作，開關合閘瞬間往往超出允許合閘電角度，產生很大沖擊電流，使發電機組產生強裂震動，開關觸點燒傷，甚至造成開關跳閘機組解列。為此，要求有并列運行的各機組都必須使用自動同步并車控制器。它能準確自動調整發電機的頻率、迅速地跟蹤電網的相位，使待并網的各機組安全可靠的并列運行，對防止和消除事故，減少操作人員精神緊張和降低勞動強度有積極作用。

1 GUS600自動同步器功能介紹

GUS600自動同步器是專門為機組自動并機或并網而設計的。它能實現兩臺或者多臺機組和機組或者機組和公用電網之間 的頻率自動跟蹤、相位準確快速調整、同期合閘等功能。它具有捕捉范圍寬、同步時間快、調試簡便等特點。它適用合各種柴油、燃氣發電機組做并機或并網輔助裝置使用。本自動同步器能夠對主機組與待并機組的相位差進行精確檢測，通過調節待并機組的電子調速器減小兩者之間的相位差，當相位差減小到允許的范圍內時，同期合閘繼電器動作，輸出并機合閘信號，完成同步過程。本自動同步器具有以下功能：

a) 精確檢測兩路交流電壓信號的相位，并合成兩者的相位差；

b) 對待并機組的相位進行補償；

c) 對同期合閘提前角度進行設置；

d) 自動調節待并機組的電子調速器，使它達到同期合閘條件，并且自動同期合閘；

e) 可以對自動同步的速度和穩定度進行調節。

2 主要技術參數

2.1 基本規格參數

2.1.1 品種

GUS600自動同步器。

2.1.2 基本參數

電源模式：DC24 V或12 V；

電源功率：不大于1.5 VA；

電壓信號輸入：單相或兩相

AC110/190 V、AC230/400 V

50 Hz、60 Hz、400 Hz；

相位誤差補償：±10°；

同期合閘提前角度：0～20°；

捕捉范圍：在額定基礎上的±4%；

同期合閘繼電器容量：常開，5 A/AC250 V；

沖擊：20G；

振動：500 Hz以下。

2.1.3 尺寸：長＊寬＊高： 168＊164＊28 （mm）。

2.1.4 重量 ：不大于0.9 kg

2.2 工作及承受條件

1）溫度： 工作條件：-40℃～+60℃；

承受條件：-45℃～+70℃。

2）相對濕度：+35℃時相對濕度93%。

3）高度：最大海拔高度4000 m。

4）鹽霧：應具有防鹽霧、腐蝕的能力。

5）霉菌：長霉等級不大于GB 2423.16-1999《電工電子產品環境試驗第2部分：試驗方法 試驗J和導則：長霉》試驗J的二級規定。

3 安裝和調試

3.1 安裝

GUS600自動同步器和其它電控裝置一起安裝在控制柜中。當把一臺發電機與其它發電機組或電網同步運行，必須保證其頻率、相位和電壓等級匹配。使用時要防止裝置的表面溫度過高，防止進水。安裝時盡可能垂直安裝。

電氣連接如圖1所示。

圖1 電氣連接圖

端子1-4有高壓，連接時要可靠，防止使用時觸電。端子3、4為主機取樣信號，該信號為基準信號，端子1、2為輔機取樣信號，此信號為比較信號，兩個信號不允許接錯位置。主機的相位和輔機的同步信號在同步器殼體的端子標號1和3上面用點表示。只要相位相同，可以使用相電壓或線電壓作為檢測信號。

由于通過的電流很小，所有電纜線的粗細不作要求。連接電子調速器和自動同步器的端子的線容易受干擾，所以一定要整線屏蔽，以提高抗干擾能力，接線圖終端上已作標記。

3.2 調試

因為系統要穩定及快速同步，所以正確調節同步器以適應系統的運行，并且優化系統是必要的。確認安裝和連接正確后，方可進行調試。同步器調試前要確保并機機組之間的壓差在 ±5%內，頻率差誤差小于0.1 Hz,主輔機組的相序保持一致。

調試方法如下：

1）調整同步器的參數時，把端子5和12的跳線接上或把端子11、12的繼電器輸出線斷開，此方法使得發電機組不能并網合閘；

2）調節發電機組的電子調速器使與電網的頻率誤差小于0.1Hz。注意自動同步器上面指示燈的狀態：電網、機組和電源的發光二極管點亮，合上自動同步器與電子調速器的控制開關。這時紅色同步跟蹤指示燈同時點亮。自動同步器將立即嘗試同步，當系統同期，那綠色的“準同步”指示燈點亮，同時同期合閘繼電器觸點將閉合；

3）連續過多調節自動同步器增益，可能引起系統不穩定；

4）優化增益設置,用如下一種方法調整不同步系統：

（1）同步器的端子7（投入）不通電；

（2）端子3或4的電網信號不接；

（3）暫時手動調節發動機油門使頻率偏離電網的頻率；

（4）恢復自動同步器工作，用同期鑒定器（同步表或同步燈）觀察速度變化和自動同步器的穩定狀態，重新快速調節同步增益。應使其快速跟蹤同步又不超調；

（5）校正穩定，調節穩定度，優化同步，過多的穩定度設置會降低同步跟蹤靈敏度，使同步響應遲鈍；

（6）相位校正，當系統接近同步可以微調相位，調整“相位補償”微調誤差，可以有±10°的相位誤差微調以補償某些采用變壓器來取得測量電壓而造成相位誤差的系統，同步鑒定器通過端子1與2和端子3與4，校對相位誤差；

（7）開關合閘角度的調整，系統穩定運行和同步，設定合閘角度為零。慢慢調節“合閘角度”微調從右至左（逆時針）直到“開關合閘”指示燈亮，還繼續向前調節一小格。逆時針旋轉“合閘角度”電位器到底時合閘角度為“20o”，順時針到底時合閘角度為“0o”。多數機組不容易達到“0o”此精度，且會造成同步合閘時間過長；

注意：發電機相位不匹配可能會引起設備損壞！

（8）允許開關合閘功能，斷開端子5和12，并接上端子10、11的繼電器輸出線，實現同步跟蹤和同期合閘；

（9）全面檢查后，起動發電機和投入系統同步，要確保所有的參數最優化。

4 使用過程特別需注意的問題

當系統操作失敗或同步出現問題時，需對自動同步器作如下檢查：

1）測量電池的電壓，測量端子6（+）和端子12（-），正常電壓為：DC12 V或DC24 V；

2）“機組”電源指示燈應該點亮，測量端子1和端子2，它們之間的正常電壓為：AC50～500 V(可以采用相電壓或線電壓)；

3）“電網”電源指示燈應該點亮，測量端子3和端子4，它們之間的正常電壓為：AC50～500 V(可以采用相電壓或線電壓)；

4）“同步跟蹤”指示燈，測量端子7(+)和端子12(-)，它們之間的正常電壓為：電源電壓；

5）同時確認電壓檢測裝置的信號狀態是否有效；

6）測量自動同步器輸出的電壓，測量端子8(+)和端子12(-)，當發電機頻率低于電網頻率時，小于DC5 V，在DC3～5 V之間；當發電機頻率高于電網頻率時，大于DC5 V，在DC5～7 V之間；

注：調整發電機轉速直到DC5 V！

7）如果用同步鑒定器（同步表或同步燈）檢測已同期，但“準同步”指示燈仍不亮，可能斷路器同步合閘角度太小，逆時針調整開關合閘控制電位器直到LED亮；

8）同步單元沒有合閘信號輸出，同步單元的常開觸點端子10、11同步時應閉合，否則自動同步器失效；

9）同步失敗或同步變慢，

問題通常是電子調速器不能連續控制引起，電子調速器能夠連續快速同步，相位的控制基于轉速的控制。在同步之前，一定要優化系統，確保系統正常工作；

發電機或電網產生大量諧波，會干擾自動同步器，如果諧波分量超過10%，須外部加上AC濾波器。

5 結論

自動同步并車控制器在發電機組自動并機或并網得到廣泛使用，它能實現機組和機組或者機組和公用電網之間的頻率準確快速調整、相位自動跟蹤判斷、同步合閘等功能。能適用于進口/國產的中、高速柴油發電機并列運行時作自動同步、自動合閘。它和負載分配器一起可適合各種柴油、燃氣發電機組做并機或并網輔助裝置使用。

自動同步并車控制器動作準確可靠，合閘沖擊電流極小，能有效地保擴發電機組和開關觸點，并列動作迅速，在允許頻差的第一個周期內即可合閘，因而對事故或特殊條件下并列特別適合。