同步发电机并联运行共131页文档
同步发电机的并联运行
2.转矩平衡和功率平衡：
转矩平衡等式的每项都乘以机械角速度，就变成功率平衡式。
1
电磁转矩的出现，同步发电机转矩平衡式变为：
2
同 步 发 电 机 有 功 功 率 的 流 程 图
自同步法的投入步骤为： （1）校验发电机相序把发电机拖动到接近同步 速，励磁绕组经限流电阻短路。
2. 自同步法：
2
3
1
同步发电机输出容量的大小，不仅受到发热的限制，而且受到运行稳定性的限制。
稳定问题包括由若干个发电厂或发电机的电力系统，在正常负载调配和不正常事故中，这些电机或电厂是否还能保持同步运行的问题。
稳定问题又分为静态稳定和动态稳定两种。
三、同步发电机与电网并联运行 时的静态稳定
静态稳定问题：发电机在某一稳定运行状态，（即发电机和电网并联运行时，电压U和频率f都为恒定值，励磁电流If不变，其输入功率和输出功率都不变的运行状态），如果在电网或原动机方面，突然发生一些微小干扰，在此小干扰去掉后，发电机如能恢复到原来的稳定运行状态，即认为该发电机的运行是稳定的。
当发电机输出一定的有功功率并保持不变 =常数 均为不变量 常数 常数
发 电 机 的 V 形 曲 线
正常励磁 超前 欠励 滞后 过励 不稳定区
1
2
请比较 和 的大小
第一项是励磁电流在气隙磁场中产生电磁力所引起的，与励磁电势 成正比，称为励磁电磁功率。
第二项在隐极机中不存在，与 无关，与端电压 即合成等效磁极及纵横轴磁阻的差异有关即 ，称作凸极电磁功率
2. 凸极式发电机： 当忽略电枢电阻时，凸极式电磁功率亦等于输 出功率。
1.隐极发电机：若忽略电阻 ， 则
同步发电机的功角特性：
（1）保持励磁电流 不变时， 值与 角按正弦曲线 变化，正半波代表发 电机工况。
同步发电机并联运行条件和方法完美版资料
※第7章 第1节 同步发电机并列运行条件和方法 ※
一、准同步法并列
1.准同步法并列的条件 ➢ 待并发电机与系统的电压大小相等； ➢ 待并发电机与系统的频率相等； ➢ 待并发电机与系统的电压相序相同； ➢ 待并发电机与系统的电压相位相同。
※第7章 第1节 同步发电机并列运行条件和方法 ※
一、准同步法并列
当整步表指针接近同步点时，迅速合闸；
第7章 同步发准电机同的步并列法运行并列的条件满足时的状态
第4节 并列运行时无功功率的调节和V形曲线 冲转，调节原动机输入功率，使发电机转速升高到额定转速； 准同步法并列的条件满足时的状态 第1节 同步发电机并列运行的条件和方法 冲转，调节原动机输入功率，使发电机转速升高到额定转速； 准同步法并列的条件满足时的状态 第3节 同步发电机有功功率的调节和表态稳定 接入发电侧和系统侧的电压表、频率表； 接入发电侧和系统侧的电压表、频率表； 第7章 同步发电机的并列运行 第4节 并列运行时无功功率的调节和V形曲线 第4节 并列运行时无功功率的调节和V形曲线 熄灭灯光法检查相序的原理
第7章 同步发电机的并列运行
➢ 第1节 同步发电机并列运行的条件和方法 ➢ 第2节 同频发电机的稳态功角特性 ➢ 第3节 同步发电机有功功率的调节和表态稳定 ➢ 第4节 并列运行时无功功率的调节和V形曲线
※第7章 第1节 同步发电机并列运行条件和方法 ※
电 厂
用
电
户厂用Fra bibliotek电户
厂
图9.1 电力系统示意图
当整步表指针接近同步点时，迅速合闸；
调节原动机➢输入接功率入，整使两步只频表率；表指示相等；
第1节 同步发电机并列运行的条件和方法
第3节 同步➢发电继机有续功调功率整的调发节电和表机态稳转定速，使整步表指针顺时针缓慢转动； 准同步法并➢列的当条件整满步足时表的状指态针接近同步点时，迅速合闸；
第十三章同步发电机的并联运行同步电动机
第十三章同步发电机的并联运行同步电动机第十三章同步发电机的并联运行同步电动机概念题13-1 比较变压器并联运行和同步发电机运行的条件的异同点变压器并联运行的条件是各台变压器的联机组相同，额定电压和变比相等。
要是变压器之间合理分配负载，还要求各变压器应有相同的短路电流标么值。
同步发电机和大电网并联运行的条件是发电机和电网的电压有效值相等，相位相同，频率相同和相序一致。
因为同步发电机的励磁可以调节，各台发电机并联运行时端电压相等，但空载电动势可以不同，同步电抗的数值不能决定负载电流的分配，同步发电机的电抗有不同数值时仍可并联运行，这是和变压器要求有相同的短路阻抗，是不同的。
13-2 什么是同步发电机的功角特性？再推导功角特性时用什么假定？功角θ的时间和空间物理意义是什么？功角特性是电磁功率与功角的关系。
推导功角特性时，略去电枢电阻。
功角θ是电动势Eo和电压U之间的时间和相位差，如忽略漏阻抗压降，θ是产生电动势Eo的转子主磁通Φ0和产生Eδ=U的合成磁通之间的空间相位差。
表示转子旋转磁场和气隙合成旋转磁场之间的相对位置。
功角的大小和电磁的功率成正比。
功角数值的正负，决定同步发电机的运行状态。
13-3 为什么隐极同步发电机和凸极发电机的功角特性表达式不同？隐极同步发电机空气隙均匀，气隙磁阻为常数。
功角特性P=======.功角θ=90时，输出功率最大。
凸极同步发电机空气隙不均匀，直轴范围磁阻小，交轴范围磁阻大，因为交直轴的磁阻不相等产生附加电磁功率称为磁阻功率。
功角特性P=======。
由式可见磁阻功率仅与电网电压U有关，只要Xd=Xq，θ≠0，就会产生磁阻功率。
凸极发电机的基本电磁功率在θ=90时最大，磁阻功率在θ=45时最大，总的电磁功率最大值将出现在45~90之间。
13-4 和大电网并联的同步发电机，输出有功功率不变，改变励磁电流的大小，输出无功功率的大小是否改变？和大电网并联的同步发电机，输出有功功率不变，改变励磁电流的大小，则无功功率的大小要改变，过历时发电机输出的感性无功功率，欠励时发电机输出容性无功功率。
第6章 4同步发电机的并联运行-PPT文档资料
基本电磁功率 用标么值表示为：
附加电磁功率
2 E U U 1 1 0 P s i n ( ) s i n 2 e m X 2X d q X d
凸极同步发电机功角特性
四、有功功率调节与静态特性
为分析简便，以下都以隐极电机为例，并且不计饱和影响， 忽略电枢电阻，视电网为“无穷大电网”，即 U 和 f 保持恒定。
假设电机原工作于A点，当某种微笑扰动使输入有效功率 增加∆PT时，电机将平衡于 B点，相应的电磁功率也增加 ∆PT。当扰动小时后，电磁功率大于输入有效功率，起制
动作用，转子减速，电机最后回到A平衡点。同理，可以
分析出如果电机起始工作于C点，当有微小扰动时，电机 无法稳定工作。
2. 静态稳定
当电网或原动机偶然发生微小扰动时，若在扰动消 失后发电机能自行回复到原运行状态稳定运行，则称发电 机是静态稳定的；反之，就是不稳定的。
P P 1p 0 e m
两边除以机械角速度Ω
T T T 1 0 e m
驱动转矩 空载转矩
电磁转矩
三、功角特性
忽略定子电阻时，
P m U Ic o s e m P 2
m U I c o s m U I s i n q d
X X 因为 X q d ，所以可以忽略漏抗压 降，从图中可以看出 i ，称为功率角 U sin Iq Xq U s in X I
由图可以看出，E0的末端轨迹在直线CD 上移动，I的末端轨迹在直线AB上移动。
2. V形曲线
当调节励磁电流 If 时，E0 变化，
若cos =1，则I 最小，若If 增加， 则E0增加，I增加， 滞后；若If 减 小，则E0 减小，I增加， 超前。 由上述关系得到 I=f (If) 的曲线称 为同步电动机的V形曲线。 在不同的负载条件下，可以得到 不同的V形曲线。
同步发电机并联运行
2
3
下个最亮灯为2，再下个为 1，灯光最亮顺序为321321 ，灯光顺时针旋转。
③I与 愈接近，灯
光旋转速度越慢。
•
U1
•
U AI
•
U AII
I
1
Ⅱ
2
•
U BII
3 •
U3
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•
U CI
•
U CII
•
U2
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U BI 30
灯光旋转法
1
灯光旋转法用来 寻找合闸时间，调发 电机转速，使灯光旋 转速度极慢，然后在 A相灯熄灭，另2组 灯亮度相等时，合闸 并网。
加在此3组灯上电压显然 不等。
2 3
三组灯不是同时亮 暗，此时⊕3最亮， ⊕2次之，⊕1最暗。
2020/4/6•U1 Nhomakorabea•
U AI
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I
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•
U BI 28
灯光旋转法
1
① II I ;1 , 2 , 3
灯1继续亮，灯2渐暗，灯 3更亮，3 1800，灯3最亮。
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灯光旋转法
旋转法并车方法为： • 调节发电机励磁电流使发电机电压与电网电压相等； • 如果相序一致，灯光旋转，否则说明相序不一致，
应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格 保证相序一致； • 调节发电机转速改变频率，直到灯光旋转十分缓慢，
说明发电机频率2和电网频率1十分接近，这时等
将待并网的同步发电机由原动机拖动接近同步 速度。
同步发电机并联运行共130页文档
04.06.2020
14
同步发电机的并车方法
1.准确同步并车
• 将发电机调整到完全符合并联条件后的合闸 并网操作过程称为准确同步法。
• 发电机在并车合闸前已加励磁，当发电机电 压的幅值、频率、相位分别与并车点系统侧 电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发 电机合闸，完成并车操作。
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20
灯光熄灭法
I 2f1
I I2 f2 2 6 p;n 0 n n 1 ; I I I
•
U A
•
III;u时大时小， •
U AI
则灯光时亮时暗，且 U AII I
三组灯所加 u相同，
•
故三组灯同时明或暗。
Ⅱ
U BII
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•
U CI
•
UC
•
U CII
•
U B
•
U BI
21
灯光熄灭法
并联合闸瞬间，待并发电机与电网的对应相 的电压应同相位，亦即发电机与电网回路电势 为零。
待并发电机与电网相序相同。
待并发电机电压波形与电网电压波形相同。
04.06.2020
12
同步发电机投入并联运行的条件
• 相序一致是绝对条件。电机可承受小冲击电流， 断路器合闸瞬间，电压差不应超过额定电压的 5%~10%，频率差不应超过额定频率的 0.2%~0.5%，相位误差不应大于5°。
•
U A
•
I与 II的差值越大，
灯光明暗变化频率越快，
•
U
AII
U AI
I
此时调整发电机转速。
Ⅱ
使灯光明暗的频率很 •
U CI
低（说明 I≠ II ），当三
第十一章 同步发电机的并联运行
第十一章 同步发电机的并联运行§11-1．概述现代的发电厂里通常装有多台同主发电机，这些发电机都是并联的，不同发电厂的发电机之间也并联起来，形成一个巨大的电力网称电力系统。
在电力系统中的发电机，从内部电磁规律看，与单机运行情况相同，但由于多台发电机并联使运行条件发生改变，出现了一些新的问题，如并联条件和方法问题、负载分配问题、稳定问题等。
1．并联运行的优点（1）可以提高电能的质量及供电的可靠性，即电压频率更稳定，设备轮流检修，系统不停电。
（2）可以提高电厂及电机的运行效率，合理地利用动力资源。
火力电厂与水力电厂配合，根据负载变化决定并联电机的台数，负载大时，多开几台发电机，负载小时，就少开几台，每台发电机都能在满载下运行，提高运行效率。
（3）大电力系统使发电厂布局更加合理。
在产煤区多布置些火力发电厂，在水力资源丰富的地方多布置一些水力发电厂。
然后利用高压输电线对工业中心区域供电。
（4）系统愈大，负载愈趋均匀，不同性质的负载相互起补偿作用。
§11-2．同步发电机并联投入的条件和方法1．并联投入条件同主发电机投放并联时，为了避免电机和电网中产生冲击电流，在电机轴上产生冲击转矩，待投入的发电机须满足以下条件：（1）发电机的相序应与电网相同； （2）发电机的频率应与电网相同；（3）发电机的电压大小，相位应与电网电压相同，且同为正弦波。
上述第一个条件必须满足，（2）、（3）可稍有出入。
如果不满足上述条件会有什么后果呢？（1）相序不同绝对不允许投入并联，因为它会引起很大的冲击电流，危害电机的安全运行。
一般发电机出线都用黄、绿、红标明，布置如相序，所以相序一般不会出现错误。
（2）若电压不相等S U ••与G U 则存在电位差△U=引起环流，如下图所示： S G U U ••−C I •G ωC图11-1 电压不相等时并联合闸它对发电机的定子绕组端部产生很大的冲击力，损伤绕组绝缘。
（3）频率不等CϕSU G ωSU U图11-2频率不相等时的并联合闸设f G >f S （假设U`s 相对静止）则发电机电压相量将以GU ωG -ωS 的相对速度向前旋转，会出现△引起环流，对电网和电机本身均不利。
第7章同步发电机的并列运行
一、准同步法
具体分析：
若波形不同，并网后在电机与电网间必要 产生一系列高次谐波环流，从而损耗增加、 温度升高、效率降低。
若均是正弦波即波形相同但频率不等，UF 与US之间便有相对运动（图示）， UF与US 的夹角将在00 ~ 3600间不断变化，导致二者 电压差忽大忽小，若频率相差越大，一方 面牵入同步难，一方面产生差频环流，在 电机内引起功率振荡。
相对的。
一、准同步法
条件不满足时对电机的影响： ① 相序不同：电网和电机之间存在巨大的电
位差而产生无法消除的环流，危害电机安 全运行。 ② 电压不同：电机和电网之间有环流，定子 绕组端部受力变形。 ③ 频率不同：产生拍振电流和电压，引起电 机内功率振荡。 ④ 波形不同：电机和电网之间有高次谐波环 流，增加损耗，温度升高，效率降低。
T1 ——原动机输入机械转矩（驱动性质）； Tem——发电机电磁转矩（制动性质）； T0 ——发电机空载转矩（制动性质）。
二、稳态功角特性
稳态功角特性：同步发电机并入电网后，当
E0和U保持不变时，Pem=f(θ)。 1.凸极机的功角特性
Pem P2 mUI cos mUI cos( ) mUI cos cos mUI sin sin mUIq cos mUId sin
二、稳态功角特性
3. 隐极机的无功功角特性
Q mUI sin
由隐极机简化相量图可知：
E0 cos U Ixt sin
I sin E0 cos U
xt
Q mE0U cos mU 2
xt
xt
二、稳态功角特性
隐极机的无功功角特性
0，Q m U (E0 U )
xt arccos U ，Q 0
一、准同步法
同步电机课件：第十章同步发电机的运行(并联运行)
第十章 同步发电机的特殊运行（并联运行）
一台隐极三相同步发电机并联于无穷大电网运行，额定运行时功率
角δ=30°，若因故障电网电压降为0.8UN，假定电网频率仍不变，求 （1）如保持输出有功功率及励磁不变，此时发电机能否继续稳定运行， 功率角δ为多大？（2）在（1）的情况下，若采用加大励磁的办法，使 E0增大到原来的1.6倍，这时的功角δ为多大？
输入机械功率：Pem P1 ( pm pFe p p f )
电磁功率： Pem mE0I cos 输出功率： P2 mUI cos
P2 Pem pcu
电磁功率与电机内部参数的关系？ 15
第十章 同步发电机的特殊运行（并联运行）
对不饱和隐极电机，并忽略电枢绕组电阻（铜耗）
Pem mE0I cos mUI cos P2 Ixs cos U sin
第十章 同步发电机的特殊运行（并联运行）
第十章 同步发电机的特殊运行
并联运行
1
第十章 同步发电机的特殊运行（并联运行）
概述
由一台同步发电机供电的缺点： (1)每一台发电机的容量有一定的限制； (2)负载是经常不断变化的．当负载很小时，发电
机的运行效率很低． (3)如果没有备用发电机，一旦发电机需要检修，
就无法供电．如果有备用发电机，等于经常积压 一台同容量的发电机，很不经济． (4)当负载变化时，由于单机供电，系统容量不大， 发电机的频率和端电压都会受到影响．
2
第十章 同步发电机的特殊运行（并联运行）
2013年底12亿kW 世界第一！
我 国 电 网 分 布 图
3
第十章 同步发电机的特殊运行（并联运行）
1、频率、相位相同，大小不相等 无功均衡电流，1号机去磁，2号机增磁
同步发电机的并联运行(2)
同步发电机的并联运行
11.2 同步发电机并联投入的条件和方法
二、并联投入方法
3）优点：合闸时没有冲击电流。 4）缺点：操作较复杂。 5）现代发电厂通常装有更精密、便于观察的同步
指示器或相应的自动化装置，以减少并联投入 时发生误操作。
方法
2.自整步法：满足部分并网条件的投入方法。
同步发电机的并联运行
11.2 同步发电机并联投入的条件和方法
二、并联投入方法 2）灯光旋转法 ■不满足并网条件时灯光旋转法的现象及其调节
c.相序不同：三个相灯同时亮或暗。需对调发电机或
电网的任意两根接线。
d.相位不等：不交叉的相灯不是最暗。需微调转速。
■方法
a.调节发电机的转速改变频率，直到灯光旋转十分缓
慢时，说明频率已十分接近；
U 3
U CG
U BS
U CS
U AG U1
U AG U AS
G S
U CS
U CG
U BS
U BG
同步发电机的并联运行
11.2 同步发电机并联投入的条件和方法
二、并联投入方法
1）暗灯法 ■不满足并网条件时暗灯法的现象及其调节 a. 频率不等：相灯呈现同时暗、同时亮的交替变化，
频率相差越大，明暗相间的时间就越短。需调节 原动机转速以改变发电机频率，直至明暗相间的 时间很长。
c.如果相序一致，灯光应表现为明暗交替。如果灯
光不是明暗交替，则说明相序不一致，应调整发 电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相 序一致；
d.等待灯光完全熄灭的瞬间（相位相同），即可合
闸并车。
同步发电机的并联运行
11.2 同步发电机并联投入的条件和方法
二、并联投入方法