第9章 同步发电机的并列运行
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)。
第9章 同步发电机的并列运行
第9章 同步发电机的并列运行
9.1 同步发电机并列运行的条件和方法 9.2 功角特性及有功功率的调节 9.3 无功功率的调节及V形曲线 9.4 调相运行及调相机 习题
第9章 同步发电机的并列运行
9.1 同步发电机并列运行的条件和方法
9.1.1 并列运行的条件 同步发电机投入到电网并列运行时，为了避免在电网和发电
ΔU U1 U 。并列合闸时，ΔU 将在电网和发电机内产生一 个大小和相位不断变化的环流 I ，严重时此环流值很大，将导致
发电机受损。故并列时频率必须相等。
第9章 同步发电机的并列运行
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ如果 个电压差
UΔU与UU11
相位不同，同样在发电机与电网之间形成一
U ，并列合闸时，在发电机与电网组成的
回路中产生环流，严重时此环流值很大。故并列时相位必须相同。
图9-2 频率不等时的差额电压ΔU
第9章 同步发电机的并列运行
如果第(2)条得不到满足，如图9-2
U1 、U 分别表
示电网电压和发电机电压的相量。由于电压的有效值相等，因此
两根相量长度相等，但因频率不等，则电网和发电机的电压
相量各以不同的角速度旋转，于是相量之间将有相对运动。此时
发电机和电网之间会出现一个大小和相位均不断变化的电位差
第9章 同步发电机的并列运行
图9-3 三相同步发电机准同步法
第9章 同步发电机的并列运行
图9-4 同步指示灯相量图
第9章 同步发电机的并列运行
2. 灯光旋转法 如图9-3(b)所示是灯光旋转法并网的接线图。如果电压相等而 频率还有差异，三个灯将会出现交替亮暗的现象，其相量图如图 9-4(b)所示。当发电机的电压频率f大于电网的电压频率f1时，灯的 熄灭会按灯1、灯2、灯3及灯1的顺序逆时针方向依次熄灭。频 率f与f1相差越大，灯光依次熄灭的速率越快。通过调节发电机的 转速，使f与f1接近，灯光旋转的速率也就变慢。当几乎不再旋转 时，直接跨开关的灯1熄灭，而灯2和灯3明亮，这时迅速合闸，发 电机就并入了电网。 在实际应用当中，由于灯光旋转法能判断发电机频率比电网频 率高还是低，因此更有实用价值。 以上两种并列方法适用于小型发电厂或自成系统的小电力系 统中。
第9章 同步发电机的并列运行
图9-5 同步表法原理接线图和同步表外形 (a) 同步表法的原理接线图； (b) 同步表外形
第9章 同步发电机的并列运行
并列操作时，调节待并发电机的励磁电流和转速，使电压表 V1和V2，频率表F1和F2的读数分别相同，同步表的指针旋转缓慢， 当同步表的指针接近红线时(快与慢间的刻度线为红色)，表示并 列条件已满足，此时应迅速合闸(S闭合)，完成并列操作。
第9章 同步发电机的并列运行
3. 同步表法 同步表的外形图和同步表法的原理接线图如图9-5所示。电网 电压和待并发电机的电压分别由电压表V1和V2监视，调节发电机 的励磁电流，可达到调节电压的目的，使发电机电压与电网电压 相同。电网的频率和待并发电机的频率分别由频率表F1和F2监视， 调节发电机的原动机转速，可达到调节其频率的目的，使发电机 的频率和电网的频率基本接近。准同步并列前二个条件都可由同 步表监视。同步表的指针向“快”的方向旋转时，待并发电机的 频率高于电网频率，此时应减小原动机转速，反之亦然。
并列运行的优越性是：
(1) 便于发电机的轮流检修。多个发电厂并联供电可以减少
每个发电厂的备用容量。
(2) 便于充分合理地利用不同动力资源，提高经济运行效率。
(3) 便于提高供电的质量和可靠性。
第9章 同步发电机的并列运行
9.1.2 准同步并列法 1. 灯光熄灭法 用三组灯在电网和发电机的同一相之间相接，如图9-3(a)所示。
在这一操作过程中，各个量的调节及并列合闸，可由运行人 员手动来完成，称为手动准同步。也可由一套自动准同步装置来 完成，则称为自动准同步。这里不一一叙述了。
准同步的主要优点是并列投入瞬间可完成，发电机和电网间 的冲击电流很小； 缺点是操作手续比较复杂。
第9章 同步发电机的并列运行
9.1.3 自同步并列法 上述准同步并列法要求对每一相并列条件进行检查，花费时
当发电机的相序与电网的相序相同(发电机的相序和转向在出厂前 已标定，按规定连接即可)，且已将发电机的电压调节到和电网电 压相等，此时若它们的频率还有差别时，则发电机和电网这两组
相量之间就有相对运动，存在电压差 Δ，U加 在三个灯上的电压
忽大忽小，三个灯同时忽亮忽暗。其相量图如图9-4(a)所示。由于 灯的闪烁频率与发电机和电网的频差有关，因此通过调节发电机 的转速，使三个灯的闪烁频率变化很慢，直至全部熄灭，说明发 电机和电网的电压频率相等且同相位，并列条件已满足，应抓住 时机迅速合闸，同步发电机就并入了电网。
间较多，对技术要求较高。在电网事故状态下，用准同步并列法 就相当困难。自同步并列法是一种较为简便的并网操作方法。过 程是先由原动机将发电机拖动到接近同步转速，在发电机与电网 相序一致的条件下，将发电机并入电网，立即加上励磁，依靠定 子磁场和转子磁场的相互作用将转子拉入同步，发电机并入电网 便告完成。
第9章 同步发电机的并列运行
在上述条件中，第(1)条和第(2)条需在并网操作时加以满足 即可。第(3)条一般在安装发电机时，根据发电机规定的转向， 确定发电机的相序，可得到满足。第(4)条在制造发电机时也能 得到满足。
下面讨论上述条件之一得不到不满足，将会发生什么情况。
如果第(1)条得不到满足，如图9-1所示，则待并入的发电机
与电网之间存在着电位差 U U1 U 。并列合闸时(开关S闭
合)，在发电机和电网构成的回路中，其阻抗属于暂态过程的阻 抗，数值很小，所以，回路中必然会出现瞬态冲击电流，因此在
并列时，电压的有效值必须相等。
第9章 同步发电机的并列运行
图9-1 电网和发电机所组成的回路
第9章 同步发电机的并列运行
机所组成的回路中产生瞬态冲击电流，防止同步发电机受到损坏， 电力系统受到严重干扰，应满足以下条件：
(1) 发电机电压的有效值与电网电压的有效值相等。 (2) 发电机电压的频率与电网电压的频率相等，且相位相同。 (3) 发电机的相序与电网的相序一致。 (4) 发电机的电压波形应与电网电压波形相同，均为正弦波。
第9章 同步发电机的并列运行
9.1 同步发电机并列运行的条件和方法 9.2 功角特性及有功功率的调节 9.3 无功功率的调节及V形曲线 9.4 调相运行及调相机 习题
第9章 同步发电机的并列运行
9.1 同步发电机并列运行的条件和方法
9.1.1 并列运行的条件 同步发电机投入到电网并列运行时，为了避免在电网和发电
ΔU U1 U 。并列合闸时，ΔU 将在电网和发电机内产生一 个大小和相位不断变化的环流 I ，严重时此环流值很大，将导致
发电机受损。故并列时频率必须相等。
第9章 同步发电机的并列运行
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ如果 个电压差
UΔU与UU11
相位不同，同样在发电机与电网之间形成一
U ，并列合闸时，在发电机与电网组成的
回路中产生环流，严重时此环流值很大。故并列时相位必须相同。
图9-2 频率不等时的差额电压ΔU
第9章 同步发电机的并列运行
如果第(2)条得不到满足，如图9-2
U1 、U 分别表
示电网电压和发电机电压的相量。由于电压的有效值相等，因此
两根相量长度相等，但因频率不等，则电网和发电机的电压
相量各以不同的角速度旋转，于是相量之间将有相对运动。此时
发电机和电网之间会出现一个大小和相位均不断变化的电位差
第9章 同步发电机的并列运行
图9-3 三相同步发电机准同步法
第9章 同步发电机的并列运行
图9-4 同步指示灯相量图
第9章 同步发电机的并列运行
2. 灯光旋转法 如图9-3(b)所示是灯光旋转法并网的接线图。如果电压相等而 频率还有差异，三个灯将会出现交替亮暗的现象，其相量图如图 9-4(b)所示。当发电机的电压频率f大于电网的电压频率f1时，灯的 熄灭会按灯1、灯2、灯3及灯1的顺序逆时针方向依次熄灭。频 率f与f1相差越大，灯光依次熄灭的速率越快。通过调节发电机的 转速，使f与f1接近，灯光旋转的速率也就变慢。当几乎不再旋转 时，直接跨开关的灯1熄灭，而灯2和灯3明亮，这时迅速合闸，发 电机就并入了电网。 在实际应用当中，由于灯光旋转法能判断发电机频率比电网频 率高还是低，因此更有实用价值。 以上两种并列方法适用于小型发电厂或自成系统的小电力系 统中。
第9章 同步发电机的并列运行
图9-5 同步表法原理接线图和同步表外形 (a) 同步表法的原理接线图； (b) 同步表外形
第9章 同步发电机的并列运行
并列操作时，调节待并发电机的励磁电流和转速，使电压表 V1和V2，频率表F1和F2的读数分别相同，同步表的指针旋转缓慢， 当同步表的指针接近红线时(快与慢间的刻度线为红色)，表示并 列条件已满足，此时应迅速合闸(S闭合)，完成并列操作。
第9章 同步发电机的并列运行
3. 同步表法 同步表的外形图和同步表法的原理接线图如图9-5所示。电网 电压和待并发电机的电压分别由电压表V1和V2监视，调节发电机 的励磁电流，可达到调节电压的目的，使发电机电压与电网电压 相同。电网的频率和待并发电机的频率分别由频率表F1和F2监视， 调节发电机的原动机转速，可达到调节其频率的目的，使发电机 的频率和电网的频率基本接近。准同步并列前二个条件都可由同 步表监视。同步表的指针向“快”的方向旋转时，待并发电机的 频率高于电网频率，此时应减小原动机转速，反之亦然。
并列运行的优越性是：
(1) 便于发电机的轮流检修。多个发电厂并联供电可以减少
每个发电厂的备用容量。
(2) 便于充分合理地利用不同动力资源，提高经济运行效率。
(3) 便于提高供电的质量和可靠性。
第9章 同步发电机的并列运行
9.1.2 准同步并列法 1. 灯光熄灭法 用三组灯在电网和发电机的同一相之间相接，如图9-3(a)所示。
在这一操作过程中，各个量的调节及并列合闸，可由运行人 员手动来完成，称为手动准同步。也可由一套自动准同步装置来 完成，则称为自动准同步。这里不一一叙述了。
准同步的主要优点是并列投入瞬间可完成，发电机和电网间 的冲击电流很小； 缺点是操作手续比较复杂。
第9章 同步发电机的并列运行
9.1.3 自同步并列法 上述准同步并列法要求对每一相并列条件进行检查，花费时
当发电机的相序与电网的相序相同(发电机的相序和转向在出厂前 已标定，按规定连接即可)，且已将发电机的电压调节到和电网电 压相等，此时若它们的频率还有差别时，则发电机和电网这两组
相量之间就有相对运动，存在电压差 Δ，U加 在三个灯上的电压
忽大忽小，三个灯同时忽亮忽暗。其相量图如图9-4(a)所示。由于 灯的闪烁频率与发电机和电网的频差有关，因此通过调节发电机 的转速，使三个灯的闪烁频率变化很慢，直至全部熄灭，说明发 电机和电网的电压频率相等且同相位，并列条件已满足，应抓住 时机迅速合闸，同步发电机就并入了电网。
间较多，对技术要求较高。在电网事故状态下，用准同步并列法 就相当困难。自同步并列法是一种较为简便的并网操作方法。过 程是先由原动机将发电机拖动到接近同步转速，在发电机与电网 相序一致的条件下，将发电机并入电网，立即加上励磁，依靠定 子磁场和转子磁场的相互作用将转子拉入同步，发电机并入电网 便告完成。
第9章 同步发电机的并列运行
在上述条件中，第(1)条和第(2)条需在并网操作时加以满足 即可。第(3)条一般在安装发电机时，根据发电机规定的转向， 确定发电机的相序，可得到满足。第(4)条在制造发电机时也能 得到满足。
下面讨论上述条件之一得不到不满足，将会发生什么情况。
如果第(1)条得不到满足，如图9-1所示，则待并入的发电机
与电网之间存在着电位差 U U1 U 。并列合闸时(开关S闭
合)，在发电机和电网构成的回路中，其阻抗属于暂态过程的阻 抗，数值很小，所以，回路中必然会出现瞬态冲击电流，因此在
并列时，电压的有效值必须相等。
第9章 同步发电机的并列运行
图9-1 电网和发电机所组成的回路
第9章 同步发电机的并列运行
机所组成的回路中产生瞬态冲击电流，防止同步发电机受到损坏， 电力系统受到严重干扰，应满足以下条件：
(1) 发电机电压的有效值与电网电压的有效值相等。 (2) 发电机电压的频率与电网电压的频率相等，且相位相同。 (3) 发电机的相序与电网的相序一致。 (4) 发电机的电压波形应与电网电压波形相同，均为正弦波。