第十三章 同步发电机在大电网上运行.
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
– 原动机把同步发电机带动至接近同步 速度[相差约(2% ~ 5%)] – 不加直流激磁，将发电机接入电网 – 为了在合闸瞬间避免过电压现象，应 把激磁绕组通过适当的电阻短路 – 接入电网后，便立即加上激磁
13
第二节 隐极式同步电机的功角特性
14
同步发电机的功率流程
P1
Pm
PM
PFe PCu1
8
9
10
• 半自动或全自动并车装置
– 取代灯光法进行整步 – 但是它们的基本功能是一致的
11
• 自整步并列法
– 灯光法并车是属于准确整步法 – 当电力系统出了某种事故，急需将发 电机并入电网时，应用准确整步法就 感到太慢 – 这时可应用简单的整步手续，称为自 整步并列法或粗整步法
12
• 自整步并列法过程
xs
U
I ZS
j I XS
I
U (b)
Ir a
隐极同步发电机的等效电路和相量图
16
• 输出功率表示式 2 E0U U P UI cos sin sin zs zs • 电磁功率表示式
PM UI cos I ra E0 I cos
转矩特性
• 由于同步电机的转速为同步转速，且经常 保持不变，故转矩和功率成正比 • 略去电枢电阻，则得电磁转矩的公式为
E0U T PM sin xs p p
21
• 过载能力
– 最大功率 Pmax 与PN额定功率之比称为过载能力， 用KM表示 – 隐极式同步机，在额定运行时的功角为N，则有
2
P
• 定子侧
PM P pCu1 I ra
– 可以把发电机和电动机合并考虑 – 取发电机的输出电功率为正值，电动机的输 入电功率便取负值。 – 发电机： | P | < | PM | – 电动机： | P | > | PM | – 上式同样适用于发电机和电动机
15
E0
I
ra
~ E0
(a)
E0U P PM sin Pmax sin xs
18
功角特性
• 同步电机中所产生的电磁功率称为 同步功率 • 功率PM 或P 随着功角而变化的关系 称为功角特性
19
P
UE 0 P max XS
-
-
—
2
0
—
2
不稳定
稳 定
不稳定
20
隐极式同步电机略去电阻时的功角特性
– (1)不饱和的空载电势E0；
– (2)功角N ；
– (3)电磁功率PM ；
– (4)过载能力k M
27
• 解：(1)求不饱和的E0。作简化相量图
•则
E0
j I Xs
U
I 例13-1的相量图
N cos 1 0.85 31.8 sin N 1 0.85 2 0.527
28
• 用标么值进行计算，因为U*=1，I*=1，
E0*
2 U* sin N I* xs* 2 U* cos 2 N
1 0.527 1 2.262 1 0.852
2
E0U E sin sin zs zs
2 0
ra tg xs
1
17
– 对于发电机而言，输出功率即为端点功率P – 对于电动机而言，输出功率转变为机械功率 的功率为PM – 如取发电机的P和 有正，则电动机PM和 均 应有负值 – 如把电枢电阻r a略去不计，则 =0，sin =0， Zs=Xs，端点功率和电磁功率相等
E0U PN sin N xs E0U Pmax xs 1 kM sin N
• N愈小，过载能力KM愈大
wk.baidu.com22
• 在一定的负载情况下
– 要减小N ，就必须减小同步电抗Xs ， 即，短路比大，过载能力强
– 但增大短路比，将增加电机的成本， 故过载能力不应规定得过大。汽轮发 电机的过载能力一般不小于1.5
23
电枢电阻对功角特性的影响
• 功角特性仍为正弦函数 • 坐标原点产生一个位移 • 输出功率有所减少
24
P,PM
E sin Zs
2
0
0 0
U sin Zs
2
25
电枢电阻对功角特性的影响
• 发电机
• 输出电功率即端点功率P，故功角特性应 取0’为原点
• 电动机
• 由电功率转变而来的机械功率即为电磁功 率PM ，故功角特性应取0’’为原点。
第十三章 同步发电机在大电网上运行
1
并联运行定义：将两台或更多台同步发电机分 别接在电力系统的对应母线上，或通过主变压 器、输电线接在电力系统的公共母线上，共同 向用户供电。
2
第一节 同步发电机并联运行
• 与变压器并联运行的区别
– 当变压器并联运行时，其初级电压和次级电 压都必需相等，因此绕组的阻抗将决定负载 电流的分配 – 连接至同一汇流排的发电机必须有相同的额 定电压和相同的额定频率，同步电抗的数值 并不能决定负载电流的分配
3
一. 并联合闸的条件
4
二. 并联运行的方法
• 整步
– 把同步发电机并联至电网的手续称为整步亦 称为并列或并车 – 在并车的时候必须避免产生巨大的冲击电流
• 整步条件
– 相同的相序 – 相等的电压
• 电压的检验相对容易
– 相等或接近的频率
• 频率和相序检验
• 应用同步指示灯
– 灯光黑暗法 – 灯光旋转法
5
c1 b1 a1
b2
b2
a2
(a)
c2
a2
(b)
c2
(a)灯光黑暗法；(b)灯光旋转法 三相同步发电机的整步
6
– 灯光黑暗法
• 电压将不断的变化，它们的灯光便 将忽亮忽暗的闪烁 • 当两边的频率愈为接近时，灯光的 闪烁便愈为缓慢 • 灯光黑暗时合闸
7
– 灯光旋转法
• 指示灯将将依次明亮或黑暗，若把 三组指示灯排列成圆形，就形成灯 光旋转现象 • 发电机应在直接连接的一组指示灯 黑暗时合闸
• 结论： 无论发电机或电动机，电枢电阻的 存在，都将使最大功率的数值减小， 且使最大功率在 角的绝对值小于 90°时出现
26
• 【例13-1】 QFS-300-2型汽轮发电机， SN =353MVA，IN =11320A，UN =18000V， 双星形接法，COS N =0.85(滞后)，Xs* =2.26(不饱和值)，电枢电阻可忽略不计。 此发电机并联在无穷大汇流排进行，当 运行在额定情况时，试求：
13
第二节 隐极式同步电机的功角特性
14
同步发电机的功率流程
P1
Pm
PM
PFe PCu1
8
9
10
• 半自动或全自动并车装置
– 取代灯光法进行整步 – 但是它们的基本功能是一致的
11
• 自整步并列法
– 灯光法并车是属于准确整步法 – 当电力系统出了某种事故，急需将发 电机并入电网时，应用准确整步法就 感到太慢 – 这时可应用简单的整步手续，称为自 整步并列法或粗整步法
12
• 自整步并列法过程
xs
U
I ZS
j I XS
I
U (b)
Ir a
隐极同步发电机的等效电路和相量图
16
• 输出功率表示式 2 E0U U P UI cos sin sin zs zs • 电磁功率表示式
PM UI cos I ra E0 I cos
转矩特性
• 由于同步电机的转速为同步转速，且经常 保持不变，故转矩和功率成正比 • 略去电枢电阻，则得电磁转矩的公式为
E0U T PM sin xs p p
21
• 过载能力
– 最大功率 Pmax 与PN额定功率之比称为过载能力， 用KM表示 – 隐极式同步机，在额定运行时的功角为N，则有
2
P
• 定子侧
PM P pCu1 I ra
– 可以把发电机和电动机合并考虑 – 取发电机的输出电功率为正值，电动机的输 入电功率便取负值。 – 发电机： | P | < | PM | – 电动机： | P | > | PM | – 上式同样适用于发电机和电动机
15
E0
I
ra
~ E0
(a)
E0U P PM sin Pmax sin xs
18
功角特性
• 同步电机中所产生的电磁功率称为 同步功率 • 功率PM 或P 随着功角而变化的关系 称为功角特性
19
P
UE 0 P max XS
-
-
—
2
0
—
2
不稳定
稳 定
不稳定
20
隐极式同步电机略去电阻时的功角特性
– (1)不饱和的空载电势E0；
– (2)功角N ；
– (3)电磁功率PM ；
– (4)过载能力k M
27
• 解：(1)求不饱和的E0。作简化相量图
•则
E0
j I Xs
U
I 例13-1的相量图
N cos 1 0.85 31.8 sin N 1 0.85 2 0.527
28
• 用标么值进行计算，因为U*=1，I*=1，
E0*
2 U* sin N I* xs* 2 U* cos 2 N
1 0.527 1 2.262 1 0.852
2
E0U E sin sin zs zs
2 0
ra tg xs
1
17
– 对于发电机而言，输出功率即为端点功率P – 对于电动机而言，输出功率转变为机械功率 的功率为PM – 如取发电机的P和 有正，则电动机PM和 均 应有负值 – 如把电枢电阻r a略去不计，则 =0，sin =0， Zs=Xs，端点功率和电磁功率相等
E0U PN sin N xs E0U Pmax xs 1 kM sin N
• N愈小，过载能力KM愈大
wk.baidu.com22
• 在一定的负载情况下
– 要减小N ，就必须减小同步电抗Xs ， 即，短路比大，过载能力强
– 但增大短路比，将增加电机的成本， 故过载能力不应规定得过大。汽轮发 电机的过载能力一般不小于1.5
23
电枢电阻对功角特性的影响
• 功角特性仍为正弦函数 • 坐标原点产生一个位移 • 输出功率有所减少
24
P,PM
E sin Zs
2
0
0 0
U sin Zs
2
25
电枢电阻对功角特性的影响
• 发电机
• 输出电功率即端点功率P，故功角特性应 取0’为原点
• 电动机
• 由电功率转变而来的机械功率即为电磁功 率PM ，故功角特性应取0’’为原点。
第十三章 同步发电机在大电网上运行
1
并联运行定义：将两台或更多台同步发电机分 别接在电力系统的对应母线上，或通过主变压 器、输电线接在电力系统的公共母线上，共同 向用户供电。
2
第一节 同步发电机并联运行
• 与变压器并联运行的区别
– 当变压器并联运行时，其初级电压和次级电 压都必需相等，因此绕组的阻抗将决定负载 电流的分配 – 连接至同一汇流排的发电机必须有相同的额 定电压和相同的额定频率，同步电抗的数值 并不能决定负载电流的分配
3
一. 并联合闸的条件
4
二. 并联运行的方法
• 整步
– 把同步发电机并联至电网的手续称为整步亦 称为并列或并车 – 在并车的时候必须避免产生巨大的冲击电流
• 整步条件
– 相同的相序 – 相等的电压
• 电压的检验相对容易
– 相等或接近的频率
• 频率和相序检验
• 应用同步指示灯
– 灯光黑暗法 – 灯光旋转法
5
c1 b1 a1
b2
b2
a2
(a)
c2
a2
(b)
c2
(a)灯光黑暗法；(b)灯光旋转法 三相同步发电机的整步
6
– 灯光黑暗法
• 电压将不断的变化，它们的灯光便 将忽亮忽暗的闪烁 • 当两边的频率愈为接近时，灯光的 闪烁便愈为缓慢 • 灯光黑暗时合闸
7
– 灯光旋转法
• 指示灯将将依次明亮或黑暗，若把 三组指示灯排列成圆形，就形成灯 光旋转现象 • 发电机应在直接连接的一组指示灯 黑暗时合闸
• 结论： 无论发电机或电动机，电枢电阻的 存在，都将使最大功率的数值减小， 且使最大功率在 角的绝对值小于 90°时出现
26
• 【例13-1】 QFS-300-2型汽轮发电机， SN =353MVA，IN =11320A，UN =18000V， 双星形接法，COS N =0.85(滞后)，Xs* =2.26(不饱和值)，电枢电阻可忽略不计。 此发电机并联在无穷大汇流排进行，当 运行在额定情况时，试求：