同步发电机并网运行
同步发电机并网运行解读
T1 T T0 P 1 P M p0
同步发电机有功功率的流程图
输入 功率P1
电磁功 率Pem
输出功 率P2
机械损 耗pmec
铁损pFe 附加损 耗pad
定子铜损 pcu1
2. 自同步法：
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) 灯光旋转法：
此方法比暗灯法容易实现并网操作，一个相 灯熄灭时，另两个相灯亮度一样；另外可根据灯 电网 光旋转方向判断频率大小。
旋转灯光法接线图
V
A S BS C S AG BG CG
2 3 1
GS 3~
条件不满足时对电机的影响
1、电机和电网之间有环流，定子绕组端部受 力变形。 2、产生拍振电流和电压，引起电机内功率振 荡。 3、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。 4、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。
A B C
电网
U GA
V
A S BS C S AG BG CG
U1
U SA
2 3 1
G S
U GB
U SB
U SC
GS 3~
U 2
U 3 U GC
暗灯法接线和向量图
当不满足并网条件时，暗灯法所见的现象
a.频率不等：相灯将呈现同时暗、同时亮的交替变化现象， 说明发电机与电网的频率不同，需调节原动机转速从而改 变发电机频率。 b.电压不等：三个相灯没有绝对熄灭的时候，而是在最亮 和最暗范围闪烁，需调节励磁电流从而改变发电机的端电 压。 c.相序不等：三个相灯明暗呈交替变化状态，说明发电 机与电网的相序不同,需对调发电机或电网的任意两根接 线。 d. 相角不等：三组相灯不同时熄灭，不能合闸并网，需 微调节转速。
同步发电机并网时有功调节和静态稳定
并网操作的步骤和注意事项
并网操作会对发电机的机械和电气方面产生一定的影响，如振动、发热和负荷分配等。
并网操作会对电网的电压、电流、频率和相位等方面产生影响，需要确保电网的稳定性和安全性。
并网对发电机和电网的影响
对电网的影响
对发电机的影响
03
有功调节在同步发电机并网中的作用
CHAPTER
有功调节是指通过控制同步发电机的有功输出，使其与系统负荷和发电需求相匹配的过程。其原理基于电能的转换和传输，通过调节发电机的励磁电流或功率因数，改变发电机的输出电压和电流，进而控制有功功率的输出。
有功调节的方法和策略
有功调节在并网过程中的作用
总结词：在同步发电机并网过程中，有功调节起着至关重要的作用。它能够确保发电机与系统同步运行，减小并网冲击电流，提高并网过程的稳定性和安全性。同时，有功调节还有助于实现负荷的合理分配和系统频率的稳定。
04
静态稳定在同步发电机并网中的重要性
CHAPTER
加强基础理论研究
紧密结合实际电力系统运行情况，开展有针对性的应用研究，提高研究成果的实用性和可操作性。
强化实际应用研究
积极参与国际学术交流与合作，引进先进的理论和技术，推动我国在同步发电机并网时有功调节和静态稳定领域的整体发展。
加强国际合作与交流
对未来研究的建议和展望
谢谢
THANKS
同步发电机并网时有功调节和静态稳定
目录
CONTENTS
引言 同步发电机并网技术概述 有功调节在同步发电机并网中的作用 静态稳定在同步发电机并网中的重要性 同步发电机并网时面临的挑战与解决方案 未来研究方向与展望
01
引言
CHAPTER
背景介绍
同步发电机的并网运行
同步发电机的并网运行本章概述：单机供电的缺点：①不能保证供电质量（电压和频率的稳定性）和可靠性（发生故障就得停电）；②无法实现供电的灵活性和经济性。
这些缺点可以通过多机并联来改善。
通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。
现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统（电网）。
并网运行（Parallel Operation处点:①提高了供电的可靠性，一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。
②提高了供电的经济性和灵活性。
③提高了供电质量，同步发电机并联到电网后，它的运行情况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网一致而不能单独变化。
17-1并联条件及其方法一、并网条件把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。
在并车时必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网遭受干扰。
并网条件：①电压有效值应相等即U=U1;②频率和相位应相等f=f1、j =j1;③双方应有一致的相序。
若以上条件中的任何一个不满足则在开关K的两端，会出现差额电压, 如果闭合K,在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。
上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一些小的冲击电流。
二、并联方法并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻通常用电压表测量电网电压，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压再借助同步指示器检查并调整频率和以确定合闸时刻同步指示器法(1)灯光明暗法(看动画)并车方法为：①通过调节发电机励磁电流使得发电机的端电压等于电网电压；②电压调整好后，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，这时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；③通过调节发电机的转速改变其频率，直到灯光明暗交替十分缓慢时, U=U1将三只灯泡直接跨接于电网与发电机的对应相之间说明和电网频率已十分接近，等待灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。
相同步发电机的并网运行
表4-1
测 量值
计算值
序 号
输出电流I（A） 输出功率P（W）
I
IA
IB
IC
PI
PII
P2 cos
1
2
3
4
5
6
三相同步发电机与电网并网运行时无功功率的调节
（1）测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲 线。
a．按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网并网 运行。
b．保持同步发电机的输出功率P2≈0。 c．先调节同步发电机励磁电流If，使If上升，发电机定子 电流随着If的增加上升到额定电流，并调节Rst保持P2≈0。 记录此点同步发电机励磁电流If、定子电流Io。 d．减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值， 记录此点数据。 e．继续减小同步电机励磁电流，这时定子电流又将增加 直至额定电流。 f．分别在这过励和欠励情况下，读取数据9-10组记录表 4-2中。
四、实验方法及步骤
用准同步法将三相同步发电机投入电网并网运行。
工作原理：三相同步发电机与电网并网运行必 须满足以下三个条件。 （1）发电机的频率和电网频率要相同； （2）发电机和电网电压大小、相位要相同； （3）发电机和电网的相序要相同。
为了检查这些条件是否满足，可用电压表检查电 压，用灯光旋转法或整步表法检查相序和频率。
表4-2
序 三 相 电 流 I（A）
号 IA
IB
IC
I
1பைடு நூலகம்
2
3
4
5
6
7
8
9
10
励磁电流If （A）
（2）测取当输出功率等于0.5倍额定功率时的V形曲线。
a．按上述1、2任意一种方法把同步发电机投入电网 并网运行。
17-2章同步电机并网运行
并联于无穷大电网的同步发电机当电网电压和 频率恒定、参数（xd、xq、xs）为常数、空载电 势E0不变（即 If 不变）时，Q=f(δ)为无功功率功 角特性。
20
无功功率与功角关系
Q mUI sin
E0
Ix s sin E 0 cos U E 0 cos U I sin xS E 0U U Qm cos m xS xS
0 0
Pem Pem max Pem 0
3) 180
4) Pem 附加 0
功角的时空概念
在时间上：端电压和励磁电势之间的相位差 在空间上：合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹 角。 稳定运行时， Ff和F之间无相对运动， 固定。 功角为正值时，为发电机运行。
18
功角 δ 意义的图示:
Pem
mUE0/xs
0
δ
隐极同步发电机的功角特性：
（1）保持励磁电流if
不变时Pem值与δ角 按正弦曲线变化，正 半波代表发电机工况。
Pem
请比较if1 和if2的大 小
if1
if2
（2）Pem 一定时，改
变励磁电流if ，若if1 > if2 ，则δ 1＜ δ 2
δ1 δ2
δ
二.隐极同步发电机的功率特性与转矩特性
j I xs
E0
I δ
U
F Ff
29
2. P的调节
Pem P2
A
Pemax
δ
0
δA 900
1800
（3）此时Pem>0，发电机输出电功 率。 此时转子受F 制动作用，即电 磁转矩T为制动性质。（使其速度 为 n 1）
同步发电机与电网的并联运行
同步发电机与电⽹的并联运⾏重庆⼤学电⽓⼯程学院，《电机学》课程，4.5学分，上课72学时，实验18学时，韩⼒，? 2005，hanli@，65111229同步发电机与电⽹的并联运⾏电⽓⼯程学院韩⼒本节内容并联运⾏的⽬的意义投⼊并联运⾏的条件投⼊并联运⾏的⽅法功⾓特性有功功率的调节⽆功功率的调节发电机并⽹运⾏的意义减少发电⼚的储备容量：发电⼚可以根据负荷的发展，相应地逐步增加发电机的台数。
提⾼发电⼚运⾏的经济性：发电⼚可按照负荷变化倩况，确定投⼊并联运⾏的发电机台数。
提⾼供⽤电的质量和可靠性：由多台发电机组成⼀个发电⼚，由许多发电⼚构成电⼒系统，容量⼤，负荷变化时对系统的电压和频率的影响就⼩。
同步发电机投⼊并联运⾏的条件同步发电机与电⽹的相序必须⼀致；同步发电机与电⽹的频率应相同；同步发电机的激磁电动势E0与电⽹电压U的幅值、相位、波形应相同。
同步发电机投⼊并联运⾏的条件相序⼀致：多相系统相容的基本要求。
波形、频率、幅值、相位相同：交流电磁量相等的基本条件。
同步发电机投⼊并联运⾏的⽅法准确整步法直接接法交叉接法⾃整步法直接接法（灯光熄灭法）交叉接法（灯光旋转法）⾃整步法前提：相序⼀致。
将励磁绕组通过限流电阻短接；拖动到接近同步速（相差2~5％），在⽆励磁电流的情况下，将发电机接⼊电⽹；再接通励磁并调节励磁，依靠定⼦磁场和转⼦磁场之间的电磁转矩，将发电机牵⼊同步转速。
注意事项：励磁绕组必须通过⼀个限流电阻短接，因为直接开路，将在其中感应出危险的⾼压；直接短路，将在定、转⼦绕组间产⽣很⼤的冲击电流。
同步发电机并⽹⽅法的⽐较同步发电机的功⾓特性前提：E0、U、f保持不变；忽略电枢电阻，Ra=0。
不计饱和寻求：Pe＝f(δ)同步发电机的功⾓特性同步发电机的功⾓特性同步发电机的功⾓特性隐极与凸极同步发电机功⾓特性的⽐较隐极与凸极同步发电机功⾓特性的⽐较功率⾓的双重含义同步发电机有功功率的调节“⽆穷⼤”电⽹的概念有功功率的调节静态稳定“⽆穷⼤”电⽹的概念电⽹视在功率S等于⽆穷⼤；电⽹内部阻抗Z等于零；电⽹电压U等于常数；电⽹频率f等于常数。
实验四 同步发电机并网及有功、无功功率调节1
实验四同步发电机并网及有功、无功功率调节一、实验目的1、掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。
2、掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。
二、预习要点1、三相同步发电机投入电网并联运行有哪些条件？不满足这些条件将产生什么后果？如何满足这些条件？2、三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节有功功率和无功功率？调节过程又是怎样的？三、实验方法12、屏上挂件排列顺序D44、D52、D33、D32、D34-3、D31、D41、D513、用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行三相同步发电机与电网并联运行必须满足下列条件：(1)发电机的频率和电网频率要相同，即fⅡ=fⅠ；(2) 发电机和电网电压大小、相位要相同，即E0Ⅱ=UⅠ；(3) 发电机和电网的相序要相同。
为了检查这些条件是否满足，可用电压表检查电压，用灯光旋转法或整步表法检查相序和频率。
4、旋转灯光法(1) 按图5-4接线。
三相同步发电机ＧＳ选用DJ18，ＧＳ的原动机采用DJ23校正直流测功机MG。
R st选用D44上180Ω电阻，R f1选用D44上1800Ω阻值，R f2选用D41上90Ω与90Ω串联加上90Ω与90Ω并联共225Ω阻值,R选用D41上90Ω固定电阻。
开关S1选用D52挂箱。
并把开关S1打在“关断”位置，开关S2合向固定电阻端（图示左端）。
(2)三相调压器旋钮退至零位，在电枢电源及励磁电源开关都在“关断”位置的条件下，合上电源总开关，按下“启动”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220伏，可通过V1表观测。
图5-4 三相同步发电机的并网运行(3) 按他励电动机的起动步骤(校正直流测功机ＭＧ电枢串联起动电阻R st，并调至最大位置。
励磁调节电阻R f1调至最小，先接通控制屏上的励磁电源，后接通控制屏上的电枢电源)，起动ＭＧ并使ＭＧ电机转速达到同步转速1500r/min。
将开关S2合到同步发电机的24V 励磁电源端(图示右端)，调节R f2以改变ＧＳ的励磁电流I f，使同步发电机发出额定电压220伏，可通过V2表观测，D53整步表上琴键开关打在“断开”位置。
三相同步发电机的并联运行
实验内容实验线路图Fra bibliotek实物接线图 注意事项
励磁滑线电阻为500Ω;1A 电枢滑线电阻为40Ω;6A
连接直流电动机时，必须看清 电机旋转方向
连线时相序不能接错
实验步骤和方法
实验步骤和方法
实验步骤和方法
注意事项
欠励时，机组可能会出现震荡现象，同时机组出 现周期性震荡声，此时应及时增加励磁使发电机回 到稳定运行状态。同步发电机的震荡现象是“失步 ”前的征象，是电力网系统中不允许出现的事故。
脱网时，要求发电机电枢电流接近零，即应调节 单相调压器使输出电枢电流最小，然后拉下闸刀， 关闭电源。
实验报告
同步发电机并联运行的优点和必要性
比较同步发电机两种投入电网方式的优缺点 用表格列出实验数据。作出同步发电机的两条V 形曲线
思考题
为什么同步发电机投入电网后，改变直流电动机 的励磁电流，可以改变直流电动机和同步发电机 的输出功率？
并网条件
频率相等
电压相等 相序相同 并网合闸瞬时对应相的电压差为零
灯光法检查并网条件 直接接法（灯光熄灭法）
三组指示灯跨接在电网和发电机对应同一相的两 端，如果假定的相序正确，指示灯随两频率 的差值同时发亮、同时熄灭。熄灭时对应一 相电压差为0，可以立即合闸并网。
合 分
正
交叉接法（灯光旋转法）
交
A组指示灯保持直接接法，B、C组交叉接到B1C 和C1B上。如果开关两端相序正确，指示灯 随两频率的差值交替发亮，产生旋转效果。 旋转的快慢，可说明两频率的差值大小，并 且旋转方向可以说明发电机频率大于电网频 率还是低于电网频率，当直接接法的一组指 示灯熄灭时，可以合闸并网。
为什么同步发电机与电网并联后，改变同步发电 机的励磁电流，不能改变同步发电机输出的有功 功率？
31电机学-同步发电机的并联运行02
同步发电机的并联运行➢无限大电网无限大电网：现代电网的电压和频率可以看作是不变的，即U=常数，f＝常数，称为无限大电网，所以无限大电网实际上相当于一个内阻抗等于零的恒频、恒压电源。
➢并联投入条件1.发电机的电压幅值等于电网电压幅值，而且波形一致。
2.投入时，发电机的电压相位与电网电压相位一致。
3.发电机的频率等于电网的频率。
4.发电机的相序必须与电网相序一致。
§11-2 同步发电机并联投入的条件和方法➢并联投入方法整步过程：把发电机投入到电网所进行的操作过程称为整步过程（或称并车)。
整步方法：准整步和自整步。
准整步：把发电机调整到完全合乎并联投入条件，然后投入电网，这种方法叫准整步。
自整步：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向(和定子旋转磁场的转向一致)把发电机拖动到接近同步速旋转，把励磁绕组通过一限流电阻短路(不加励磁)，然后把发电机投入电网，并立即加上励磁，依靠定、转子间形成的电磁力矩，把转子自动地拉入同步。
同步发电机的并联运行§11-3 同步发电机的功率和转矩平衡方程式P 1= ( pm+ pfe+ pad) +PMP 2=PM-PcuaP2= mUI cosϕE 0 U cos ϕ + Ir a = E δ cos ϕ'P M= mE δ I cos ϕ'图11-7 隐极同步发电机电动势相量图 jI x s E δ jI x σ UI r aϕ' I➢ 转矩方程式T 1 = T 0 + T MP 1 = p fe + p m + P M Ω1 Ω1 Ω1Ω = 2π n 1 = 2π f (机械弧度/ 秒) 1 60 p同步发电机的并联运行§11-4 同步发电机的功角特性功角特性是同步电机并网运行的基本特性之一。
通过功角特性，可以确定稳态运行时发电机所能发出的最大电磁功率，还可以用它来分析静态稳定等问题。
功率角：指励磁电动势E 0和电网电压U 这两个向量之表示。
同步发电机的并网运行
并网运行可能导致电网谐波污染 影响电网稳定性
同步发电机并网运行的步骤
04
启动前的检查
检查同步发电 机的电压、电 流、频率等参
数是否正常
检查同步发电 机的冷却系统、 润滑系统、控 制系统等是否
正常
检查同步发电 机的机械部分、 电气部分、控 制部分是否正
常
检查同步发电 机的接地系统、 保护系统等是
否正常
电流异常：检查发电机输出电流 是否正常必要时调整发电机输出 电流
添加标题
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添加标题
添加标题
频率偏差：检查电网频率是否稳 定必要时调整发电机输出频率
温度异常：检查发电机温度是否 正常必要时调整发电机冷却系统
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THNK YOU
汇报人：
汇报时间：20XX/01/01
同步发电机并网运行的注意事项
06
安全操作规程
检查发电机的绝缘性能 和接地情况
确保发电机的轴承和转 子正常工作
定期检查发电机的油位、 油温、油压等参数
确保发电机的调速系统 正常工作
确保发电机的报警系统 正常工作
确保发电机与电网的频 率、相位、电压一致
确保发电机的冷却系统 正常工作
确保发电机的通风系统 正常工作
YOUR LOGO
,
同步发电机的并网运行
汇报人：
汇报时间：20XX/01/01
目录
01.
添加标题
02.
同步发电机的 基本原理
03.
同步发电机的 并网运行方式
04.
同步发电机并 网运行的步骤
05.
同步发电机并 网运行中的问 题及处理方法
06.
同步发电机并 网运行的注意 事项
三相交流同步发电机同期并网异常运行的研究
三相交流同步发电机同期并网异常运行的研究【摘要l文章阐述了在电机实验室做三相交流同步发电机与电网并网实验时遇到的异常情况，分析研完发生非同期并网的原因及解决办法，同时对原实验接线圈提出了修改意见。
【关键词】实验教学，同步发电机，并网运行在电机教学中，学生们经常要到电机实验室进行三相交流同步发电机并网实验，以验证同步发电机与电网进行准同期并列运行时需要满足的几个条件。
准同期并列法的几个条件是：(1)待并发电机的电压U 和电网电压Uw大小相等；(2)待并发电机的电压和电网电压相位相同；(3)待并发电机的频率和电网频率相等；(4)待并发电机电压的相序和电网电压相序相同。
在实验室进行三相交流同步发电机并网实验时，常采用对认识并列条件较直观的灯光法，即暗灯法和旋转灯光法。
暗灯法的接线如图1。
暗灯法是指接在发电机与电网间的三组灯同时熄灭的瞬间，发电机与电网同步，符合并网条件，在该时刻可以进行并网发电。
旋转灯光法接线如图2。
旋转灯光法是指灯光旋转到接在同名相上的一盏灯熄灭时（如图2中的A相灯），发电机与电网同步，符合并网条件。
通常情况下，操作者只要把握好符合并网条件的瞬间，按下台闸按钮，即可完戒发电机与电网的并网操作，调节原动机的出力就可向电网供电。
但有时也有偶然的情况。
例如，在一次电机老师组织学生到电机实验室做三相交流同步发电机与电网进行准同期法并列运行实验时，就有一个实验小组不能实现同期并列，发生了非同期并列的情况，使发电机受到了巨大的冲击振动，并变为噪音很大的异步运行。
实验只好停止下来，等待查明原因。
一、非同期并网的原因分析针对实验出现的异常情况，我们首先对接线是否有误进行了检查。
经过对连接导线的一一查对，并和与实验接线图上的接线校核，甚至连接线柱上的紧固螺母是否旋紧都进行了检查。
没有发现连线错漏或松动造成虚接的情况。
接着叉按照准同期法并网的四个条件去核对讨论，觉得电压、相位、频率、相序均符合要求，没有发现哪条不对，接线投有错，并网条件又满足，从原理上分析是可以并网的，但试并网时，异常情况依然存在。
同步发电机准同期并列运行
同步发电机准同期并列运行一、并列操作的意义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，被称为并列或同期操作。
随着负荷的波动，电力系统中发电机运行的台数也经常要变化。
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。
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。
同步发电机的并列运行方法可以分为准同期并列运行和自同期并列两种。
在电力系统正常运行情况下，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，过去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。
二、准同期并列条件待并发电机组先加励磁电流，调节其端电压的状态参数使之符合并列条件，再合上断路器QF ，这种操作为准同期并列。
发电机准同期并列的理想条件为并列断路器两侧电源电压三个状态量全部相等，即（1） 或 （即频率相等） （2） （即电压幅值相等）（3）（即相角差为零） 这是，并列合闸的冲击电流等于零，斌且并列后发电机G 与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
但是，实际运行中待并发电机组的调节系统很难实现上边提到的理想条件调节。
因此，三个条件很难同时满足。
其实在实际操作中也没有这样苛求的必要。
G Xωω=G X f f =G X U U =0e δ=因为并列合闸时只要求冲击电流较小、不危及电气设备，合闸后发电机组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，不致引起不良后果。
因此，现实情况中同步电机并列应遵循的原则：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1～2倍的额定电流。
同步发电机的并联运行
同步发电机的并联运行一、并联运行的必要条件二台同步发电机投入并联运行的必要条件：（1）发电机的频率与待并机组或电网频率相同，即FⅡ=FⅠ（2）发电机和电网的波形相同即三相正弦交流电（3）发电机和电网的电压大小及相位相同。
（4）发电机和电网的相序一致.一般情况下，条件(2)有设计制造年时来保证，不会出现问题。
条件（4）是最关键的最重要的条件，若条件（4）不满足是绝对不允许投入并联运行的，否则，将造成重大设备事故。
具体并联操作时，条件（2）可不考虑，条件（4）是电机出厂前由厂家对转向和相序作了标定。
只要接线时不搞错，一般不会出现问题。
当然，在没有完全把握时，可在并网前确认一下相序为好，以保万无一失。
于是，并网只要注意条件（1）和（3）就可以了。
二、投入并联运行的方法投入并联运行的方法很多，主要有自同步法和准确同步法，即同步表法。
主要由操作人员将电机的电压频率整定到符合并联运行的条件，为了判断该条件，常采用一种专门的同步指示装置（同步表MZ－10，100V）。
最简单的同步指示装置是灯光法，采用三组同步指示灯来检验合闸条件。
同步指示灯有两种接线方法：1.直接法（灯光明灭法）；2.交叉灯光法。
1注意：当控制回路电源缺相时，同期表指针将大幅度偏摆。
调整电压整定电位器使同期表上的电压指示在中间位置。
调整转速微调电位器，使频率指示在中间位置。
同期表S指示顺时针转动最慢，当指针指示在12点时为同步点。
并联运行的操作：a.并联时，先将控制屏同步检测转换开关置于“并”位置，调节电压整定电位器和转速微调电位器，使待并机组的电压、频率与电网或另一机机组的电压、频率相同，将并车方式开关置于“自动”位置，按自动并车按钮并保持一段时间，直到待并机组并车成功。
如自动并车功能失灵，可将并车方式开关置于“手动”位置，并观察同步表，当其指针逆时针转动最慢到垂直向上位置时，即可按合闸按钮，使待并机组与电网或另一机组并联。
b.当机组与电网并联运行时，并联成功后，调节转速调节电位器和电压整定电位器，使机组在功率因数0.8-0.9（滞后），有功功率在一定值下运行。
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并联运行通常是指同步发电机与无限大电网并联运行。 9
一、空载运行：（不是指 I =0，而是指有
功功率或有功电流为零）
由于 U&与 E&0同相位，虽然有电枢电流 I 的存在，但由
于没有有功功率输出，仍认为是空载。同步发电机在理想条 件下并联到电网，原动机只能供给同步发电机转动时所需的 损耗功率，即风阻摩擦等机械损耗以及铁耗等。
6
(2) 灯光旋转法：
此方法比暗灯法容易实现并网操作，一个相
灯熄灭时，另两个相灯亮度一样；另外可根据灯
光旋转方向判断频率大小。
电网
旋转灯光法接线图
AS BS CS
V
AG BG CG
2
3
1
GS
3~
7
条件不满足时对电机的影响
1、电机和电网之间有环流，定子绕组端部受 力变形。
2、产生拍振电流和电压，引起电机内功率振 荡。
第十八章 同步发电机的并联运行
教学要求： 1．熟悉同步发电机并联合闸的条件和方法 2．掌握同步发电机并联运行的基本电磁关系、 功率及转矩平衡方程式 3．掌握有功功率和无功功率的调节 4．理解V形曲线的物理意义
1
第一节 概述
同步发电机并联运行的优点： 1.电能的供应可以互相调剂，合理使用。 2.增加供电的可靠性。 3.提高供电质量，电网的电压和频率能保持在要求的 恒定范围内。 4.系统愈大，负载就愈趋均匀，不同性质的负载，互 相起补偿作用。 5.联成大电力系统，有可能使发电厂的布局更加合理
3、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。
4、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。
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第三节 同步电机并网运行的理论基础
无限大电网：
电网的容量相对于并联的同步发电机容量来说要大得 多，如果对并联在电网上的同步发电机进行有功功率和无 功功率调节时，对电网的电压和频率不会有什么影响。无 限大电网的特点是端电压和频率均可认为是恒定的。
2
第二节 并联合闸的条件和方法
一、条件： 并联投入时，避免产生大的电流冲击和转轴受到突然的
扭矩。并联合闸必须满足四个条件： 1.发电机频率等于电网的频率（各国电网频率大致有两种： 50Hz或60Hz，我国为50Hz） 2.发电机的电压幅值等于电网电压的幅值，且波形一致 3.发电机的电压相序与电网的电压相序相同（发电机相序决 定于原动机的转向，一般是固定的）
4.在合闸时，发电机的电压相角与电网电压的相角一样
3
二、方法：
1. 准确同步法：将同步发电机调整到符合并联 条件后进行并网操作，分为暗灯法和旋转灯光法 两种。
(1)暗灯法： 电网与同步发电机之间的三相并联开关两
侧接灯泡，称相灯，若三相相灯同明同暗，说 明相序正确；当三组相灯同时熄灭时，表示电 压差 U&A U&B U&C 0 ，即可并网合闸。
表转子位置的空间向量 F&f 1 在空载时与 B& 同相 位，当 T1 增大瞬间，转子加速使得 F&f 1 领先 B& 一个角度 。
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1．同步发电机的电磁转矩 T:
用一个等值集中的励磁电流 (每对极只有一匝)去代替实际
的励磁电流。由于基波励磁磁动势领先于气隙磁密一个 电
角度，使励磁电流i f 所在处的气隙磁密不为零 ，有磁场有电
T1 T T0
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。
T1 T T0 P1 PM p0
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同步发电机有功功率的流程图
输入 功率P1
电磁功 率Pem
输出功 率P2
机械损 耗pmec
附加损铁损pFe 耗pad
定子铜损 pcu1
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2. 自同步法：
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）发电机投放电网，立即加直流励磁电流，此 时靠定、转子磁场间所形成的引力就可把转 子自动牵入同步。
流就必然产生电磁力，转子受力为：
f b l if B Sin l i f
若转子极对数为p，则整个转子上有个2 p等值励磁电流，作 用在转子的总电磁转矩为 T：
T f r 2 p B Sin l if r 2 p C Sin
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2. 转矩平衡和功率平衡：
电磁转矩的出现，同步发电机转矩平衡式变为：
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第四节 有功功率的调节和静态稳定
电网并联运行的同步发电机，当增加原动机的 拖动转矩时，电机的电磁制动转矩随之增大，电机 的电磁功率和输出有功功率增大。
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二、负载运行：
并联到电网上的发电机，能够调节的物理量
有两个：一个是励磁电流，另一个是原动机输出
转矩。调节原动机的输出转矩使之增加，T1 引起转子加速，首先出现的是转子位置（以
FT&0f 1
为标志）领先气隙旋转磁密 B& ，由于电网频率 不会改变， E& 的频率也不会变，所以气隙磁密
的旋转速度也不能变，维持恒定的同步速度。代
P1 pm pFe P0
也就是，原动机的拖动转矩T1 等于空载矩T0 ，发电机不向
电网输出功率。
T1 T0
2 n
60
10
空载时改变发电机的励磁电流 ： 1．增大励磁，则 E0 U，电流落后电压 900 电角
度（向电网输送感性无功，相当于吸收容性无功）， 发电机对电网起电容器作用。 2．减小励磁，则 E0 U，电流领先电压 900 电角度， 发电机从电网吸收感性无功功率，此时发电机对电 网相当于电感负载。 3． 改变发电机的励磁电流只能使电枢绕助产生落后或 领先的纯无功电流，没有能使发电机输出有功功率。
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电网
AS BS CS
2
V
3
1
AG BG CG
GS 3~
U&1
U&GA
U&SA
G S
U&SC
U&3 U&GC
U&GB
U&SB U&2
暗灯法接线和向量图
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当不满足并网条件时，暗灯法所见的现象
a.频率不等：相灯将呈现同时暗、同时亮的交替变化现象， 说明发电机与电网的频率不同，需调节原动机转速从而改 变发电机频率。 b.电压不等：三个相灯没有绝对熄灭的时候，而是在最亮 和最暗范围闪烁，需调节励磁电流从而改变发电机的端电 压。 c.相序不等：三个相灯明暗呈交替变化状态，说明发电 机与电网的相序不同,需对调发电机或电网的任意两根接 线。 d. 相角不等：三组相灯不同时熄灭，不能合闸并网，需 微调节转速。