在電氣化時代的今天，發電設備廣泛使用，負荷的變動使得電力系統中發電機運行臺數隨之改變，發電機并列（包括發電機并網）運行就是一項頻繁而重要的操作。發電機并列運行擁有眾多的應用領域，例如船舶、礦山、發電廠等，對國民生產生活有重大補充作用。

隨著同步發電機單機容量不斷增大，并列瞬間兩相電路接通，合適的并列條件會使得原本兩個穩定的運行狀態向一個穩定的運行狀態平滑過渡。操作不當則會產生危害性的沖擊電流，致使發電機組繞組的電氣損傷，甚至產生很大的電磁轉矩，造成發電機軸系機械損傷。因此，并列沖擊電流抑制一直是研究的關鍵技術之一，也是并列的基本要求。為保證發電機組并列穩定運行，一般限制沖擊電流不超過發電機組的額定電流。

同步發電機并列合閘沖擊電流的大小，與并列發電機之間的相位差、幅值差、相角差等因素有關，相位差是影響并列運行沖擊電流的關鍵因素。文獻[4]分析了沖擊電流的性質及對發電機和系統的影響，并對同期閉鎖繼電器閉鎖角進行了整定計算。文獻[5]對大型汽輪發電機同期并網合閘時間延長和沖擊電流過大的原因進行了分析，并進行合閘相位角的計算。

同步發電機并列運行或者電廠發電機整定計算過程，一般只考慮了相位差對沖擊電流的影響，在實際中發電機并列合閘時往往伴隨多種因素共同作用，因此對沖擊電流的計算要考慮多種因素混合作用。

文獻[6]推導了雙饋感應發電機空載連接瞬態沖擊電流的表達式，分析了電壓幅值差與相位差對沖擊電流的影響，并提出相應的抑制沖擊電流的措施。三相同步發電機對稱運行時，可以等價考慮單相的效果，文獻[7]通過對單相發電機有限元建模驗證了頻率差對沖擊電流影響作用很小。并列合閘操作并非選擇發電機與系統之間頻率相同的時刻，而存在微小的頻率差更容易使主發電機將待并列發電機拉入同步，因此影響沖擊電流大小的主要因素是電壓幅值差和相角差。

本文從分析同步發電機并列過程中引起沖擊電流的原因和影響著手，推導了同時存在電壓幅值差和相位差時沖擊電流的計算公式，通過發電機組并列實例計算，給出了合理的參數差值范圍，為發電機并列同期鎖閉裝置參數設置提供理論依據。

圖1 發電機并列示意圖

結論

本文分析了發電機并列過程中引起沖擊電流的原因和影響，采用拉普拉斯變換，給出了存在電壓幅值差和相位差時發電機沖擊電流的計算式。以實際柴油發電機組并列作為算例，計算了合理的參數差值范圍，經過上述的分析及計算，可以得到如下結論：

• 1）三相同步發電機并列運行時的沖擊電流大小主要由并列合閘時電壓差和相位差綜合決定，并列時刻發電機組之間的頻率差對沖擊電流大小的影響較小。適當的頻率差會使發電機組很快進入同步運行，但頻率差過大會使發電機組會經歷長時間振蕩，甚至解列。
• 2）對于任意容量的發電機組并列運行操作時先調整待并列系統兩側電壓幅值相等，但實際操作并列斷路器合閘時總會同時存在電壓幅值差和相角差，因此造成沖擊電流的原因也是由電壓幅值差和相角差共同決定的。
• 3）設置合理的并列斷路器和同步裝置的參數范圍，可以減小由電壓幅值差和相角差所引起的沖擊電流，提高并列運行的成功率并加快并列速度，使系統安全、平穩的運行。