第2章发电厂自动化2.1概述2.1.1“电厂自动化”名称的由来自动化是指采用检测与控制系统，对生产过程进行生产作业，代替人工直接操作的措施。对于火电厂是热力生产过程与电力发供电过程控制的总称，在一些国家中称“仪表与控制”instrumentandcontrol，简称I&C)。20世纪90年代，原来仅限于热力生产过程的热工自动化逐步转变到包括发电机变压器组在内的发供电过程的检测与控制，故而改称“电厂自动化”，它包括火电、水电、核电厂等的自动化。发电厂自动化包括发电厂动力机械自动控制和发电厂电气自动化。发电厂的动力机械随发电厂类型不同而有很大差别，如水电厂、火电厂、核电厂等，它们的动力设备截然不同，其控制要求和控制规律相差很大。火电厂中的锅炉和汽轮机的自动控制系统与水电厂中水利机械的自动控制系统分属各自不同的专业。发电厂动力机械的自动控制是发电厂自动控制的主要组成部分。现在200MW以上的汽轮发电机组，需配置专用计算机进行监控。发电厂动力机械自动控制不属于本课程的授课范围。2.1.2发电厂电气自动化的作用随着机组容量的增大，参数的提高，在人工控制方式下是无法实现机组安全经济运行的，自动化装置已成为发电厂不可缺少的重要组成部分。发电厂电气自动化的主要目的是：（1）保证机组安全起停，正常经济运行；（2）提高适应电网调度和负荷变化的能力；（3）提高综合判断、处理事故能力；（4）减轻劳动强度，改善劳动条件，减少运行人员。发电厂自动化除控制发电机组安全、经济发电外，还在电力辅助服务中发挥着重要作用。电力辅助服务在近几年的电力改革中已经被高度重视，辅助服务包括基本辅助服务和有偿辅助服务。基本辅助服务是指为了保证电力系统安全稳定地运行，保证电能质量，发电机组所必须提供的辅助服务，包括一次调频、基本调峰、基本无功调节等。（1）一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反应，调整有功出力，以减少频率偏差所提供的服务。（2）基本调峰是指发电机组在50%～100%额定出力范围内，为了跟踪负荷的峰谷变化而有计划地，按照一定的调节速度调节发电出力所提供的服务。（3）基本无功调节是指发电机组迟相功率因数在0.9~1.0范围内向电力系统注人无功功率，或进相功率因数在0.97～1.0范围内从电力系统吸收无功功率所提供的服务。有偿辅助服务是指并网发电厂为基本辅助服务所提供的辅助服务，包括自动发电控制(AGC)、有偿调峰等。预计未来几年，电力辅助服务将单独收费。电力生产企业从自身的经济利益出发，将增强其提供电力辅助服务的能力，而这种能力在很大程度上取决于发电厂计算机控制系统的运行质量
第2章 发电厂自动化 2.1 概述 2.1.1 “电厂自动化”名称的由来 自动化是指采用检测与控制系统，对生产过程进行生产作业，代替人工直接操作的措施。 对于火电厂是热力生产过程与电力发供电过程控制的总称，在一些国家中称“仪表与控制” （instrument and control，简称 I&C）。 20 世纪 90 年代，原来仅限于热力生产过程的热工自动化逐步转变到包括发电机变压器 组在内的发供电过程的检测与控制，故而改称“电厂自动化”，它包括火电、水电、核电厂 等的自动化。 发电厂自动化包括发电厂动力机械自动控制和发电厂电气自动化。发电厂的动力机械随 发电厂类型不同而有很大差别，如水电厂、火电厂、核电厂等，它们的动力设备截然不同， 其控制要求和控制规律相差很大。火电厂中的锅炉和汽轮机的自动控制系统与水电厂中水利 机械的自动控制系统分属各自不同的专业。发电厂动力机械的自动控制是发电厂自动控制的 主要组成部分。现在 200MW 以上的汽轮发电机组，需配置专用计算机进行监控。发电厂动 力机械自动控制不属于本课程的授课范围。 2.1.2 发电厂电气自动化的作用 随着机组容量的增大，参数的提高，在人工控制方式下是无法实现机组安全经济运行的， 自动化装置已成为发电厂不可缺少的重要组成部分。 发电厂电气自动化的主要目的是： （1）保证机组安全起停，正常经济运行； （2）提高适应电网调度和负荷变化的能力； （3）提高综合判断、处理事故能力； （4）减轻劳动强度，改善劳动条件，减少运行人员。 发电厂自动化除控制发电机组安全、经济发电外，还在电力辅助服务中发挥着重要作用。 电力辅助服务在近几年的电力改革中已经被高度重视，辅助服务包括基本辅助服务和有 偿辅助服务。基本辅助服务是指为了保证电力系统安全稳定地运行，保证电能质量，发电机 组所必须提供的辅助服务，包括一次调频、基本调峰、基本无功调节等。 （1）一次调频是指当电力系统频率偏离目标频率时，发电机组通过调速系统的自动反 应，调整有功出力，以减少频率偏差所提供的服务。 （2）基本调峰是指发电机组在 50％～100％额定出力范围内，为了跟踪负荷的峰谷变 化而有计划地，按照一定的调节速度调节发电出力所提供的服务。 （3）基本无功调节是指发电机组迟相功率因数在 0.9～1.0 范围内向电力系统注人无功 功率，或进相功率因数在 0.97～1.0 范围内从电力系统吸收无功功率所提供的服务。 有偿辅助服务是指并网发电厂为基本辅助服务所提供的辅助服务，包括自动发电控制 (AGC)、有偿调峰等。 预计未来几年，电力辅助服务将单独收费。电力生产企业从自身的经济利益出发，将增 强其提供电力辅助服务的能力，而这种能力在很大程度上取决于发电厂计算机控制系统的运 行质量
2.1.3发电厂电气自动化设备分类随着现代控制理论、电子技术、计算机技术和信息技术的发展，各种自动化设备和系统在发电厂投入运行，来保证发电机组安全、经济发电。发电厂电气自动化设备和系统主要包括下面四类：（1）自动调节装置，主要包括发电机自动并列装置、同步发电机励磁自动控制装置和调速器等；（2）反事故自动装置，主要包括继电保护装置，实现故障时线路、母线、发电机、变压器、电动机等电气设备的保护：快速自动切机装置、快关汽门装置、电气制动装置控制送电端功率过剩：系统震荡自动解列装置、自动并列装置控制系统振荡失步。（3）发电厂综合自动化系统，通过对发电厂动力机械设备和发电厂电气设备的监视和控制，实现设备运行状态、安全的监测，发电机组的自动控制，有功负荷的经济分配，母线电压控制和无功功率的自动增减等功能。（4）电力系统信息自动传输系统，主要包括远方终端单元RTU和通信通道。远方终端单元RTU通过通信通道将发电厂电力设备的遥测、遥信信息上送给调度自动化主站，并将调度自动化主站的遥控和遥调命令发送到相应的电力设备实现发电厂电力设备的远方控制：通信通道由通信设备和通信介质（微波、载波、光纤等）组成。发电厂电气自动化设备和系统涉及多个学科，多个专业领域，其中的继电保护装置由专门的课程进行讲解。电力系统信息自动传输系统是电力调度自动化系统的重要组成部分，将在调度自动化章节进行讲解。本章主要对发电机的自动并列设备、发电机的频率和有功功率调节设备（调速机）、发电机的电压和无功功率的调节设备（同步发电机励磁自动控制系统）和发电厂综合自动化系统进行介绍。2.2发电机的自动并列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，称为并列或同期操作。同步发电机的并列操作是电厂的一项重要操作。随着技术水平的不断提高，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。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重要的现实意义。2.2.1对并列操作的基本要求在发电厂，每个有可能进行并列操作的断路器，都是电厂的同期点。每个发电机的断路器都是同期点，因为各发电机的并列操作，都在各自的断路器上进行。母线联络开关也都是同期点，它对于同一母线上的所有发电单元都是后备同期点。当变压器检修完毕投入运行时，可以在变压器低压侧断路器上进行并列操作。三绕组变压器的三侧都有同期点，这是为了减少并列运行时可能出现的母线倒闸操作，保证迅速可靠地恢复供电。电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为(2-1)u=Umsin(ot+)式中的U为电压幅值，①为电压的角速度，?为初相角。式（2-1）反映了电网运行中该母线电压的幅值、频率和相角。这三个重要参数常被指
2.1.3 发电厂电气自动化设备分类 随着现代控制理论、电子技术、计算机技术和信息技术的发展，各种自动化设备和系统 在发电厂投入运行，来保证发电机组安全、经济发电。发电厂电气自动化设备和系统主要包 括下面四类： （1）自动调节装置，主要包括发电机自动并列装置、同步发电机励磁自动控制装置和 调速器等； （2）反事故自动装置，主要包括继电保护装置，实现故障时线路、母线、发电机、变 压器、电动机等电气设备的保护；快速自动切机装置、快关汽门装置、电气制动装置控制送 电端功率过剩；系统震荡自动解列装置、自动并列装置控制系统振荡失步。 （3）发电厂综合自动化系统，通过对发电厂动力机械设备和发电厂电气设备的监视和 控制，实现设备运行状态、安全的监测，发电机组的自动控制，有功负荷的经济分配，母线 电压控制和无功功率的自动增减等功能。 （4）电力系统信息自动传输系统，主要包括远方终端单元 RTU 和通信通道。远方终端 单元 RTU 通过通信通道将发电厂电力设备的遥测、遥信信息上送给调度自动化主站，并将 调度自动化主站的遥控和遥调命令发送到相应的电力设备实现发电厂电力设备的远方控制； 通信通道由通信设备和通信介质（微波、载波、光纤等）组成。 发电厂电气自动化设备和系统涉及多个学科，多个专业领域，其中的继电保护装置由专 门的课程进行讲解。电力系统信息自动传输系统是电力调度自动化系统的重要组成部分，将 在调度自动化章节进行讲解。 本章主要对发电机的自动并列设备、发电机的频率和有功功率调节设备（调速机）、发 电机的电压和无功功率的调节设备（同步发电机励磁自动控制系统）和发电厂综合自动化系 统进行介绍。 2.2 发电机的自动并列 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，称为并列或同期操作。同步发电机的并列操作是电厂的一项重要操作。随着技术水平 的不断提高，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。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重要的现实意义。 2.2.1 对并列操作的基本要求 在发电厂，每个有可能进行并列操作的断路器，都是电厂的同期点。每个发电机的断路 器都是同期点，因为各发电机的并列操作，都在各自的断路器上进行。母线联络开关也都是 同期点，它对于同一母线上的所有发电单元都是后备同期点。当变压器检修完毕投入运行时， 可以在变压器低压侧断路器上进行并列操作。三绕组变压器的三侧都有同期点，这是为了减 少并列运行时可能出现的母线倒闸操作，保证迅速可靠地恢复供电。 电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为 sin( ) m u U t = + ω φ （2-1） 式中的U m 为电压幅值，ω 为电压的角速度，φ 为初相角。 式（2-1）反映了电网运行中该母线电压的幅值、频率和相角。这三个重要参数常被指
定为运行母线电压的状态量。电网的电压也常用相量U来表示。一台发电机组在未并入系统运行之前，它的电压与并列母线电压的状态量往往不等，须对待并发电机组进行适当的操作，使之符合并列条件后才允许断路器合闸作并网运行。这一系列操作称为并列操作，有时也称为“并车”、“并网”“同期”等。随着负荷的波动，电力系统中运行的发电机组台数也经常要变动。因此，同步发电机的并列操作是电厂的一项重要操作。另外，当系统发生某些事故时，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，并列操作是较为频紧的，电力系统的容量在不断增大，同步发电机的单机密量也越来越大，大型机组不恰当地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。同步发电机组并列时遵循如下的原则：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不宜超过12倍的额定电流。（2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对电力系统的扰动。同步发电机的并列运行方法分为准同期并列运行和自同期并列运行两种。在电力系统正常运行条件下，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，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。2.2.2自同期并列自同期并列操作过程如下：先将一台未加励磁电流的发电机组转动起来，当转速上升至稍低于机组的额定转速时，就将断路器闭合，接着合上励磁电流开关，给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。自同期并列最突出优点是需选择并列合闸时机，因而控制操作非常简单。限于当时控制技术水平.在电力系统发生事故且频率波动较大的情况下，应用自同期并列可以迅速把备用机组投入电网运行，所以曾一度产泛应用于水轮发电机组，作为处理系统事故的重要措施之一。自同期并列方式不能用于两个系统间的并列操作。同时应该看到当发电机以自同期方式投入电网时，在投入瞬间，未经励磁的发电机接入电网，相当于电网经发电机次暂态电抗短路，因而不可避免地要出现较大的冲击电流，所以自同期并列方法现已很少采用。另外，自同期并列时会造成发电机母线电压瞬时下降，这对其它用电设备的正常工作将产生影响，所以自同期并列方法在非正常情况下采用时，也常受到限制。2.2.3准同期并列设待并发电机组G已经加上了励磁电流，其端电压为UG，调节待并发电机组UG的状态参数使之符合并列条件并将发电机并入系统的操作，称为准同期并列。如图2-1a）所示，DL为并列断路器，DL的另一侧为电网电压U，。并列断路器合闸之前，DL两侧电压的状态量一般不相等，须对发电机组G进行控制使它符合并列条件然后发出DL的合闸信号
定为运行母线电压的状态量。电网的电压也常用相量Uɺ 来表示。 一台发电机组在未并入系统运行之前，它的电压与并列母线电压的状态量往往不等，须 对待并发电机组进行适当的操作，使之符合并列条件后才允许断路器合闸作并网运行。这一 系列操作称为并列操作，有时也称为“并车”、“并网”、“同期”等。 随着负荷的波动，电力系统中运行的发电机组台数也经常要变动。因此，同步发电机的 并列操作是电厂的一项重要操作。另外，当系统发生某些事故时，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，同步发电机的单机密量也越来越大，大型机组不恰当地并 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。 同步发电机组并列时遵循如下的原则： （1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能的小，其瞬时最大值一般不宜超过 1～2 倍的额定电流。 （2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对 电力系统的扰动。 同步发电机的并列运行方法分为准同期并列运行和自同期并列运行两种。 在电力系统正常运行条件下，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，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。 2.2.2 自同期并列 自同期并列操作过程如下：先将一台未加励磁电流的发电机组转动起来，当转速上升至 稍低于机组的额定转速时，就将断路器闭合，接着合上励磁电流开关，给转子加上励磁电流， 在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。 自同期并列最突出优点是毋需选择并列合闸时机，因而控制操作非常简单。限于当时控 制技术水平．在电力系统发生事故且频率波动较大的情况下，应用自同期并列可以迅速把备 用机组投入电网运行，所以曾一度广泛应用于水轮发电机组，作为处理系统事故的重要措施 之一。 自同期并列方式不能用于两个系统间的并列操作。同时应该看到当发电机以自同期方式 投入电网时，在投入瞬间，未经励磁的发电机接入电网，相当于电网经发电机次暂态电抗短 路，因而不可避免地要出现较大的冲击电流，所以自同期并列方法现已很少采用。 另外，自同期并列时会造成发电机母线电压瞬时下降，这对其它用电设备的正常工作将 产生影响，所以自同期并列方法在非正常情况下采用时，也常受到限制。 2.2.3 准同期并列 设待并发电机组 G 已经加上了励磁电流，其端电压为UG ɺ ，调节待并发电机组UG ɺ 的状 态参数使之符合并列条件并将发电机并入系统的操作，称为准同期并列。如图 2-1（a）所示， DL 为并列断路器，DL 的另一侧为电网电压Ux ɺ 。并列断路器合闸之前，DL 两侧电压的状 态量一般不相等，须对发电机组 G 进行控制使它符合并列条件．然后发出 DL 的合闸信号
UU.DLU.1?D0.X3XUGEODE70(a)(b)(c)图2-1准同期合闸（a）电路示意图（b）相量图（（c）等值电路图由于DL两侧电压的状态量不等，DL主触点间具有电压差U，其值可由图2-1（b）的电压相量图求得。图中发电机电压U。的角频率为のG，电网电压U，的角频率为の，它们间的向量差为U等于U-U，。计算并列时冲击电流的等值电路如图2-1（c）所示，当电网参数一定时，冲击电流的大小决定于合闸瞬间U的值。要求DL合闸瞬间的U应尽可能的小，其最大值应使冲击电流不超过允许值。最理想的情况是并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等，这时DL合闸的冲击电流也就等于零：并且并列后立即进入同步运行状态，对电网无任何扰动。并列的理想条件可表达为fG=fx，频率相等，（0g=2元fG，0=2元f）UG=U，电压幅值相等(2-2)8。=0，相角差为零但是，实际运行中待并发电机组的调节系统很难同时满足这三个条件。其实，在实际操作中也没有这样苛求的必要。因为并列合同时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后发电机组就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，不致引起任何不良后果。1、并列时两侧电源电压状态量对并列的影响当并列断路器两侧电源电压的电压幅值、相角、频率存在差值时其影响如下。（1）电压幅值差发电机并列时的电压相量图如图2-2（a）所示，若并列时断路器两侧电源电压的频率、相角相等，仅电压幅值不同时，即fG=f，8=0且UGU,，冲击电流最大瞬时值为_1.8V2(U-U)_2.55U,inmar(2-3)XXd式中UG、U是发电机电压、电网电压有效值：X是发电机直轴次暂态电抗
Ux ɺ UG ɺ UG ɺ Ux ɺ Us ɺ ω G ωx e δ UG ɺ Ux ɺ Us ɺ EG ɺ Ex ɺ X G Xx 图 2-1 准同期合闸 （a）电路示意图 （b）相量图 （c）等值电路图 由于 DL 两侧电压的状态量不等，DL 主触点间具有电压差Us ɺ ，其值可由图 2-1（b）的 电压相量图求得。图中发电机电压UG ɺ 的角频率为ω G ，电网电压Ux ɺ 的角频率为ωx ，它们 间的向量差为Us ɺ 等于U U ɺ ɺ G x − 。计算并列时冲击电流的等值电路如图 2-1（c）所示，当电 网参数一定时，冲击电流的大小决定于合闸瞬间Us ɺ 的值。要求 DL 合闸瞬间的Us ɺ 应尽可能 的小，其最大值应使冲击电流不超过允许值。最理想的情况是并列断路器两侧电源电压的三 个状态量全部相等，这时 DL 合闸的冲击电流也就等于零；并且并列后立即进入同步运行状 态，对电网无任何扰动。并列的理想条件可表达为 ( 2 , 2 ) 0 G x G G x x G x e f f f f U U ω π ω π δ = = = = = ，频率相等， ，电压幅值相等 ，相角差为零 （2-2） 但是，实际运行中待并发电机组的调节系统很难同时满足这三个条件。其实，在实际操 作中也没有这样苛求的必要。因为并列合同时只要冲击电流较小，不危及电气设备，合闸后 发电机组就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，不致引起任何不良 后果。 1、并列时两侧电源电压状态量对并列的影响 当并列断路器两侧电源电压的电压幅值、相角、频率存在差值时其影响如下。 （1）电压幅值差 发电机并列时的电压相量图如图 2-2（a）所示，若并列时断路器两侧电源电压的频率、 相角相等，仅电压幅值不同时，即 G x f f = ， 0 e δ = 且U U G x ≠ ，冲击电流最大瞬时值为 ( ) '' max '' '' 1.8 2 G x 2.55 s h d d U U U i X X ⋅ − = = （2-3） 式中UG 、Ux 是发电机电压、电网电压有效值； '' Xd 是发电机直轴次暂态电抗
16dU,UU,UVi.(a)(b)图2-2准同期并列条件分析（a）8=0的相量图（b）8±0的相量图由图2-2（a）所示，当8。=0时，冲击电流i，与U。夹角为90°，所以由电压幅值差产生的冲击电流主要为无功冲击电流。冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕组端部的机械强度最弱，所以须特别注意对它所造成的危害。由于并列操作为正常运行操作，冲击电流最大瞬时值限制在1～2倍额定电流以下为宜。为了保证机组的安全，我国曾规定压差并列冲击电流不允许超过机端短路电流的1/20～1/10。据此，得到准同期并列的一个条件为：电压差U，不能超过额定电压的5%～10%。现在一些巨型发电机组更规定在0.1%以下，即要求尽量避免无功冲击电流。（2）合闸相角差发电机并列时的电压相量图如图2-2（b）所示，若并列时断路器两侧电源电压的频率、电压幅值相等，仅相角不同时，即fG=f,，UG=U，且8+0，这时发电机为空载情况，电动势即为端电压，并与电网电压相等，此时冲击电流最大瞬时值为fm 25-2sing(2-4)X252式中U.是电网电压有效值：X，是发电机交轴次暂态电抗。由图2-2（b）所示，当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功冲击电流，说明合闸后发电机立刻向电网输出有功功率，使机组联轴受到突然冲击，这对机组和电网运行都是不利的。为了保证机组安全，一般将有功冲击电流限制在较小数值以内。（3）频率不相等若并列时断路器两侧电源电压的电压幅值相等，频率不同时，即U=U,且fc+f，发电机并列时的电压相量图如图2-3所示。两者的频率差用频差f,表示，且f，=fG-f。当两个交流电压的频率不等（但较接近)时，一般可用两个有相对旋转速度的相量来表示它们，如图2-3。两个交流电压UG、U，间的瞬时相角差8就是图中两个电压相量间的夹角；两电压相量同方向旋转，一快一慢，两者间的电角频率之差称为滑差角频率，简称滑差，用の表示，且の=の。一の。很显然，の是有正负值的，其方向与所规定的参考相量有关
Ux ɺ UG ɺ Us ɺ Φɺ h I ɺ Ux ɺ UG ɺ Us ɺ Φɺ h I ɺ e δ 图 2-2 准同期并列条件分析 （a） 0 e δ = 的相量图 （b） 0 e δ ≠ 的相量图 由图 2-2（a）所示，当 0 e δ = 时，冲击电流 h I ɺ 与UG ɺ 夹角为90°，所以由电压幅值差产 生的冲击电流主要为无功冲击电流。冲击电流的电动力对发电机绕组产生影响，由于定子绕 组端部的机械强度最弱，所以须特别注意对它所造成的危害。由于并列操作为正常运行操作， 冲击电流最大瞬时值限制在 1～2 倍额定电流以下为宜。为了保证机组的安全，我国曾规定 压差并列冲击电流不允许超过机端短路电流的 1/20～1/10。据此，得到准同期并列的一个 条件为：电压差Us 不能超过额定电压的 5％～10％。现在一些巨型发电机组更规定在 0.1％ 以下，即要求尽量避免无功冲击电流。 （2）合闸相角差 发电机并列时的电压相量图如图 2-2（b）所示，若并列时断路器两侧电源电压的频率、 电压幅值相等，仅相角不同时，即 G x f f = ，U U G x = 且 0 e δ ≠ ，这时发电机为空载情况，电 动势即为端电压，并与电网电压相等，此时冲击电流最大瞬时值为 '' max '' 2.55 2sin 2 x e h q U i X δ ⋅ = ⋅ （2-4） 式中Ux 是电网电压有效值； '' Xq 是发电机交轴次暂态电抗。 由图 2-2（b）所示，当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功冲击电流，说明合闸 后发电机立刻向电网输出有功功率，使机组联轴受到突然冲击，这对机组和电网运行都是不 利的。为了保证机组安全，一般将有功冲击电流限制在较小数值以内。 （3）频率不相等 若并列时断路器两侧电源电压的电压幅值相等，频率不同时，即U U G x = 且 G x f f ≠ ， 发电机并列时的电压相量图如图 2-3 所示。两者的频率差用频差 s f 表示，且 s G x f f f = − 。 当两个交流电压的频率不等(但较接近)时，一般可用两个有相对旋转速度的相量来表示 它们，如图 2-3。两个交流电压UG ɺ 、Ux ɺ 间的瞬时相角差 e δ 就是图中两个电压相量间的夹角； 两电压相量同方向旋转，一快一慢，两者间的电角频率之差称为滑差角频率，简称滑差，用 ωs 表示，且 s x G ω ω ω = − 。很显然，ωs 是有正负值的，其方向与所规定的参考相量有关