自动同步并车控制器在发电机组并联中的应用

王晓鹏，牛星军

WANG Xiao-peng, NIU Xing-jun

（金阳电气有限公司，郑州 450006）

0 引言

由于各种用电设备对柴油发电机组并联运行的要求越来越多，以提高电源系统不间断供电的安全性、可靠性。传统的并网一般用暗灯法和旋转灯光法或整步表监测法，由于灯光闪烁刺眼，灯丝发光有惰性，脉振电压低时，灯丝不亮，加上手推动开关要一定的时间，在很熟练的情况下操作，开关合闸瞬间，己过合闸点，因此，有较大的冲击电流。在不熟练的情况下操作，开关合闸瞬间往往超出允许合闸电角度，产生很大冲击电流，使发电机组产生强裂震动，开关触点烧伤，甚至造成开关跳闸机组解列。为此，要求有并列运行的各机组都必须使用自动同步并车控制器。它能准确自动调整发电机的频率、迅速地跟踪电网的相位，使待并网的各机组安全可靠的并列运行，对防止和消除事故，减少操作人员精神紧张和降低劳动强度有积极作用。

1 GUS600自动同步器功能介绍

GUS600自动同步器是专门为机组自动并机或并网而设计的。它能实现两台或者多台机组和机组或者机组和公用电网之间 的频率自动跟踪、相位准确快速调整、同期合闸等功能。它具有捕捉范围宽、同步时间快、调试简便等特点。它适用合各种柴油、燃气发电机组做并机或并网辅助装置使用。本自动同步器能够对主机组与待并机组的相位差进行精确检测，通过调节待并机组的电子调速器减小两者之间的相位差，当相位差减小到允许的范围内时，同期合闸继电器动作，输出并机合闸信号，完成同步过程。本自动同步器具有以下功能：

a) 精确检测两路交流电压信号的相位，并合成两者的相位差；

b) 对待并机组的相位进行补偿；

c) 对同期合闸提前角度进行设置；

d) 自动调节待并机组的电子调速器，使它达到同期合闸条件，并且自动同期合闸；

e) 可以对自动同步的速度和稳定度进行调节。

2 主要技术参数

2.1 基本规格参数

2.1.1 品种

GUS600自动同步器。

2.1.2 基本参数

电源模式：DC24 V或12 V；

电源功率：不大于1.5 VA；

电压信号输入：单相或两相

AC110/190 V、AC230/400 V

50 Hz、60 Hz、400 Hz；

相位误差补偿：±10°；

同期合闸提前角度：0～20°；

捕捉范围：在额定基础上的±4%；

同期合闸继电器容量：常开，5 A/AC250 V；

冲击：20G；

振动：500 Hz以下。

2.1.3 尺寸：长＊宽＊高： 168＊164＊28 （mm）。

2.1.4 重量 ：不大于0.9 kg

2.2 工作及承受条件

1）温度： 工作条件：-40℃～+60℃；

承受条件：-45℃～+70℃。

2）相对湿度：+35℃时相对湿度93%。

3）高度：最大海拔高度4000 m。

4）盐雾：应具有防盐雾、腐蚀的能力。

5）霉菌：长霉等级不大于GB 2423.16-1999《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法 试验J和导则：长霉》试验J的二级规定。

3 安装和调试

3.1 安装

GUS600自动同步器和其它电控装置一起安装在控制柜中。当把一台发电机与其它发电机组或电网同步运行，必须保证其频率、相位和电压等级匹配。使用时要防止装置的表面温度过高，防止进水。安装时尽可能垂直安装。

电气连接如图1所示。

图1 电气连接图

端子1-4有高压，连接时要可靠，防止使用时触电。端子3、4为主机取样信号，该信号为基准信号，端子1、2为辅机取样信号，此信号为比较信号，两个信号不允许接错位置。主机的相位和辅机的同步信号在同步器壳体的端子标号1和3上面用点表示。只要相位相同，可以使用相电压或线电压作为检测信号。

由于通过的电流很小，所有电缆线的粗细不作要求。连接电子调速器和自动同步器的端子的线容易受干扰，所以一定要整线屏蔽，以提高抗干扰能力，接线图终端上已作标记。

3.2 调试

因为系统要稳定及快速同步，所以正确调节同步器以适应系统的运行，并且优化系统是必要的。确认安装和连接正确后，方可进行调试。同步器调试前要确保并机机组之间的压差在 ±5%内，频率差误差小于0.1 Hz,主辅机组的相序保持一致。

调试方法如下：

1）调整同步器的参数时，把端子5和12的跳线接上或把端子11、12的继电器输出线断开，此方法使得发电机组不能并网合闸；

2）调节发电机组的电子调速器使与电网的频率误差小于0.1Hz。注意自动同步器上面指示灯的状态：电网、机组和电源的发光二极管点亮，合上自动同步器与电子调速器的控制开关。这时红色同步跟踪指示灯同时点亮。自动同步器将立即尝试同步，当系统同期，那绿色的“准同步”指示灯点亮，同时同期合闸继电器触点将闭合；

3）连续过多调节自动同步器增益，可能引起系统不稳定；

4）优化增益设置,用如下一种方法调整不同步系统：

（1）同步器的端子7（投入）不通电；

（2）端子3或4的电网信号不接；

（3）暂时手动调节发动机油门使频率偏离电网的频率；

（4）恢复自动同步器工作，用同期鉴定器（同步表或同步灯）观察速度变化和自动同步器的稳定状态，重新快速调节同步增益。应使其快速跟踪同步又不超调；

（5）校正稳定，调节稳定度，优化同步，过多的稳定度设置会降低同步跟踪灵敏度，使同步响应迟钝；

（6）相位校正，当系统接近同步可以微调相位，调整“相位补偿”微调误差，可以有±10°的相位误差微调以补偿某些采用变压器来取得测量电压而造成相位误差的系统，同步鉴定器通过端子1与2和端子3与4，校对相位误差；

（7）开关合闸角度的调整，系统稳定运行和同步，设定合闸角度为零。慢慢调节“合闸角度”微调从右至左（逆时针）直到“开关合闸”指示灯亮，还继续向前调节一小格。逆时针旋转“合闸角度”电位器到底时合闸角度为“20º”，顺时针到底时合闸角度为“0º”。多数机组不容易达到“0º”此精度，且会造成同步合闸时间过长；

注意：发电机相位不匹配可能会引起设备损坏！

（8）允许开关合闸功能，断开端子5和12，并接上端子10、11的继电器输出线，实现同步跟踪和同期合闸；

（9）全面检查后，起动发电机和投入系统同步，要确保所有的参数最优化。

4 使用过程特别需注意的问题

当系统操作失败或同步出现问题时，需对自动同步器作如下检查：

1）测量电池的电压，测量端子6（+）和端子12（-），正常电压为：DC12 V或DC24 V；

2）“机组”电源指示灯应该点亮，测量端子1和端子2，它们之间的正常电压为：AC50～500 V(可以采用相电压或线电压)；

3）“电网”电源指示灯应该点亮，测量端子3和端子4，它们之间的正常电压为：AC50～500 V(可以采用相电压或线电压)；

4）“同步跟踪”指示灯，测量端子7(+)和端子12(-)，它们之间的正常电压为：电源电压；

5）同时确认电压检测装置的信号状态是否有效；

6）测量自动同步器输出的电压，测量端子8(+)和端子12(-)，当发电机频率低于电网频率时，小于DC5 V，在DC3～5 V之间；当发电机频率高于电网频率时，大于DC5 V，在DC5～7 V之间；

注：调整发电机转速直到DC5 V！

7）如果用同步鉴定器（同步表或同步灯）检测已同期，但“准同步”指示灯仍不亮，可能断路器同步合闸角度太小，逆时针调整开关合闸控制电位器直到LED亮；

8）同步单元没有合闸信号输出，同步单元的常开触点端子10、11同步时应闭合，否则自动同步器失效；

9）同步失败或同步变慢，

问题通常是电子调速器不能连续控制引起，电子调速器能够连续快速同步，相位的控制基于转速的控制。在同步之前，一定要优化系统，确保系统正常工作；

发电机或电网产生大量谐波，会干扰自动同步器，如果谐波分量超过10%，须外部加上AC滤波器。

5 结论

自动同步并车控制器在发电机组自动并机或并网得到广泛使用，它能实现机组和机组或者机组和公用电网之间的频率准确快速调整、相位自动跟踪判断、同步合闸等功能。能适用于进口/国产的中、高速柴油发电机并列运行时作自动同步、自动合闸。它和负载分配器一起可适合各种柴油、燃气发电机组做并机或并网辅助装置使用。

自动同步并车控制器动作准确可靠，合闸冲击电流极小，能有效地保扩发电机组和开关触点，并列动作迅速，在允许频差的第一个周期内即可合闸，因而对事故或特殊条件下并列特别适合。