电机学课件：同步发电机的并联运行

随时间推移，发电机电压相量和电网电压相量逐渐拉开相位差
G S
U SA
结论： 相灯会呈现同时灭、 再同时亮起的交替 变化现象，说明发
U GB
U C
U B
U GC
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
U SB
U SC
U A
U GA
率。(实验室相灯
为什么三相6个串联？)
发电机电压相量和电网
同步发电机的并联运行
教学要求： 1．熟悉并联合闸的条件和方法
2．掌握并联运行的基本分析方法，包括： • 基本电磁关系、功率及转矩平衡方程 • 有功功率和无功功率的调节 • V形曲线
1 概述
1 何谓并联运行？（简图） 2 单机运行与并联运行的简单对比
1）并联运行电能供应互相调剂，水、火、 风、核电相互调剂，单机则当地孤立供电 2）供电的可靠性 3）供电质量，电压和频率在单机与并网条 件下与负荷什么关系？
UC
U GC
U GB
U SB
U B
U GC
U C
U SB
U SB
U GB
G S
U SA
U B
U GB
U SC
U GA U A
U GA U SA
S G
U SC
U SB
U GC
U GB
某时刻，发电机电压相量和电网电压相量同相位
U A
U GA
U SA
G S
U SC
U C
U GC
U GB
U SB
U B
同步发电机的并联运行
发电机并联运行示意图
As
S U As
•
U A
Bs
Cs
Ag
G U Ag
•
Bg
Cg
U A U AS U AG
发电机并联运行条件
为了防止环流， 除了大小相等， 极性与相位同， 三相相序一致, 还要求
频率相等
As U A
S • U As
Bs
Cs
Ag
U Ag
•
G
Bg
Cg
U A U AS U AG
下面请同学们带着以下两
U GA
个问题来学习、思考：
（1）如果其中某个条件
不满足，三个相灯
会呈现什么灯光特
点呢？
（2）如何调节发电机， U SC
使其最终满足并网
条件？
U GC
U SA
S G
U SB
U GB
a.只是频率不等：
U GA U SA
S G
U A
U SC
U GC
U GA
U SA
G S
U SC
c.只是相序不等（发电 机频率已调整到很接近 于电网频率） ：
U SA U GA
G S
U SC
U GB U B
U GC
U SB
U SA U GC
U A UC
G S
U SC U GA
U GB
U SB
U B 0
U C
G S
U SA U GB
U B
U A
U SC
U GC
UC 0
U GA
U SB
U A 0
U SA U GA
G S
U SC
U GB U B
U GC
U SB
U C
1号相灯灭，2、3号相灯亮
U SA U GC
U A UC
G S
U SC U GA
U GB
U SB
2号相灯灭，3、1号相灯亮
U B 0
结论： 三个相灯依次呈明 暗交替变化状态， 即灯光旋转状态。 说明发电机与电网 的相序不同。
•
U Cg
•
U C
•
U Cs
•
U Bs
•
• U B
U Bg
二、方法
1.准确同步法：将发电机调整到符合并 联条件后并网：暗灯法和旋转灯光法。
(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 UB UC 0，即可并网合闸。
单机：电压和频率通常情况下随负荷增 大而降低。并网：电压和频率通常基本恒定
3 并网问题的重要性
1）实际状况：大型发电机几乎都并网运 行，小型发电机（水，风，柴油机组)也 尽可能并网。
2）并网操作不当，事故举例 云南80年代大停电 刘家峡电厂并网误操作设备损坏事故
2 并联合闸的条件和方法
一、基本要求与条件 1 基本要求 并联投入时避免产生大的冲击：电流和力矩。 2 并联合闸条件
电压相量反相位时刻
讨论 不同频率的影响 50Hz-45Hz并联（0.6s,电压<20V,0.02s）
2）50Hz-49Hz并联 （4s,振荡4次，电压<20V,持续0.07s）
50Hz-49Hz并联（0.2s区间放大， 电压<20V,持续0.07s）
50 0
0.07s
3）50Hz-49.75Hz并联 （0.4s区间,电压<20V,0.2s）
G S
U SA U GB
U B
U A
需对调发电机出线 的任意两根接线。
1) 电压大小与波形 2) 电压相位相同
3) 电压相序
4) 频率
（通过与直流电源及变压器对比理解）
12
U
r1
r2
E1
E2
直流电源并联 为了防止环流 对电池电动势 的要求： 大小相等， 极性相同。 以便并联合闸前
U 0 于是，并联后闭 合回路无环流
A
X
变压器并联条件
••
U 2
••
U2 U2
为了防止环流， 除了上述两条， 还要求相位相同 三相相序一致。 且大小相等，即 要求变比相等； 极性与相位同， 即联结组相同；
1) wk.baidu.com0Hz-45Hz 电压差
10 0
10 0 0
1000
2000
3000
50Hz-45Hz并联（0.2s,电压<20V,0.02s）
200 100
0
-100
-200 0
1000
2000
3000
频率差、电压差与冲击电流
I
'' A
U A
Z
'' s
Z
'' g
•
U A
•
U As
•
U Ag
s g
50
25
0
-25
-50
0.2s
4）50Hz-49.9Hz并联 （1s区间,电压<20V,0.7s）
2 0V 0
0.7s
b.只是电压不等（发电机频率已调整到很接 近电网频率）：
U A
G S
U GA U SA
U SC
U GC
U C
U GB
U SB U B
U A
U SA
G S
U GA
U SC
U GC
UC
U GB
U SB
U B
U A
G S
U GA U SA
U SC
U GC
UC
U GB
U SB U B
结论： 三个相灯没有绝对
U A
U SA
G S
熄灭的状态，而是
在最亮和最暗范围
U GA
内缓慢交替变化。
U GB
需调节励磁电流从
而改变发电机的端 U SC
电压。
U GC
U B
U SB
UC
U A 0
电
•
网
U1 •
•
U GA
U SA
As Bs Cs
V
G
G
G
ABC
G 3~
3 2 1 G S
•
U SC
•
U 3
•
U GC
暗灯法接线和向量图
•
U GB
•
U 2
•
U SB
当并网的四个条件都完全满足时，发电机侧的 三相电压相量和电网侧的三相电压相量会如下图所 示。那么三个相灯会完全熄灭，此时就可以把发电 机平稳地并联到电网上。