同步发电机的并联运行wxl.ppt

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1、1 第二十二章第二十二章 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 22-1 并联合闸的条件和方法并联合闸的条件和方法 22-2 同步发电机与无穷大电网并联运行同步发电机与无穷大电网并联运行 一、电磁功率与功角特性一、电磁功率与功角特性 二、凸极效应二、凸极效应 三、有功功率的调节三、有功功率的调节 四、静态稳定的条件四、静态稳定的条件 五、无功功率的调节五、无功功率的调节2概述概述由一台同步发电机供电的缺点：由一台同步发电机供电的缺点：L每一台发电机的每一台发电机的容量有一定的限制容量有一定的限制；L负载是经常不断变化的负载是经常不断变化的当负载很小时，发当负载很小时，发电机的运行效率很低电

2、机的运行效率很低L如果没有备用发电机，一旦发电机需要检修，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，积压一台同容量的发电机，很不经济很不经济L当负载变化时，由于单机供电，当负载变化时，由于单机供电，系统容量不系统容量不大大，发电机的频率和端电压都会受到影响，发电机的频率和端电压都会受到影响3并联运行有以下的优点：并联运行有以下的优点：J电能的供应可以电能的供应可以互相调剂互相调剂，合理使用，合理使用J增加供电的增加供电的可靠性可靠性J供电的供电的质量提高质量提高了了J系统越大，系统越大，负载就越趋均匀

3、负载就越趋均匀J联成大电力系统后，有可能使发电厂的联成大电力系统后，有可能使发电厂的布局布局更加合理更加合理并联运行解决的问题并联运行解决的问题当一台发电机要并联到电网时，并联合闸的当一台发电机要并联到电网时，并联合闸的条件是什么条件是什么?同步发电机的负载（有功、无功）在并联后同步发电机的负载（有功、无功）在并联后如何分配、调节的如何分配、调节的?4 22-1 并联合闸的条件和方法并联合闸的条件和方法一、同步发电机并联投入条件：一、同步发电机并联投入条件：发电机的电压发电机的电压大小大小等于电网电压的大小；等于电网电压的大小；发电机的频率等于电网的发电机的频率等于电网的频率频率；在合闸时，发

4、电机的电压相位与电网电压的在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位相位一样；一样；发电机的电压相序与电网电压的发电机的电压相序与电网电压的相序相序相同；相同；发电机的电压与电网电压发电机的电压与电网电压波形波形一致；一致；5电压差：电压差：形成环流（称为均衡电流）形成环流（称为均衡电流）理想合闸：理想合闸：并联前后环流为并联前后环流为061、频率、相位相同，大小不相等、频率、相位相同，大小不相等无功均衡电流无功均衡电流，1 1号机去磁，号机去磁，2 2号机增磁号机增磁2、大小、频率相同，相位不相同、大小、频率相同，相位不相同有功均衡电流有功均衡电流1 1号机输出有功电流，减速号机输出有功电流

5、，减速2 2号机输入有功电流，加速号机输入有功电流，加速相差自整步过程相差自整步过程两台两台JF30JF30相位差相位差140140并联冲击电流！并联冲击电流！(E01E02)73、电压大小相等，频率不相同、电压大小相等，频率不相同相当于两电压相位差在相当于两电压相位差在0-360变化变化不断变化的有功均衡电流，导致电机内不断变化的有功均衡电流，导致电机内功率震荡。功率震荡。频差自整步过程：频差自整步过程：频率比较接近，可牵入同步。频率比较接近，可牵入同步。(f1f2)78二、并联投入方法二、并联投入方法相灯法相灯法相灯法：相灯法：利用跨接在接触器两端的三个灯泡，来检利用跨接在接触器两端的三个

6、灯泡，来检查并联投入的条件和掌握并联投入的时间。查并联投入的条件和掌握并联投入的时间。暗灯法暗灯法旋转灯光法旋转灯光法功能：功能：检测相序、压差、相位差。检测相序、压差、相位差。9暗灯法接线图暗灯法接线图步骤：步骤：1、接近同步速接近同步速2、端电压为额定值端电压为额定值3、相序正确，三只相序正确，三只相灯同时忽明忽暗相灯同时忽明忽暗4、细调转速细调转速5、灯暗时投入灯暗时投入10暗灯法接线图暗灯法接线图步骤：步骤：1、接近同步速接近同步速2、端电压为额定值端电压为额定值3、相序正确，三只相序正确，三只相灯同时忽明忽暗相灯同时忽明忽暗4、细调转速细调转速5、灯暗时投入灯暗时投入11步骤：步骤：

7、1、接近同步速接近同步速2、端电压为额定值端电压为额定值3、相序正确，三只、相序正确，三只相灯轮流亮：相灯轮流亮：当当f1f2时：时：灯亮、灯亮、灯亮、灯亮、灯亮、灯亮、灯亮灯亮 当当f1f2时：时：灯亮、灯亮、灯亮、灯亮、灯亮、灯亮、灯亮灯亮 当当f1f2时：时：灯亮、灯亮、灯亮、灯亮、灯亮、灯亮、灯亮灯亮4、细调转速、细调转速5、U 0 时投入时投入灯光旋转法接线图灯光旋转法接线图13问题？问题？如果按照暗灯法接线发现灯光是旋转的，如果按照暗灯法接线发现灯光是旋转的，怎么回事？或按旋转灯光法接线灯光同时怎么回事？或按旋转灯光法接线灯光同时亮暗，为什么？亮暗，为什么？相序不对了！相序不对了！

8、22-2 22-2 同步发电机与无穷大电网并联运行同步发电机与无穷大电网并联运行 研究并联运行时，认为电网有无限大的容研究并联运行时，认为电网有无限大的容量，以致于它的电压量，以致于它的电压U=常数、频率常数、频率f常数常数一、电磁功率与功角特性一、电磁功率与功角特性二、凸极效应二、凸极效应三、有功功率调节三、有功功率调节四、静态稳定的条件四、静态稳定的条件五、无功功率调节五、无功功率调节15电磁功率：电磁功率：Pem 22-2 22-2 同步发电机与无穷大电网并联运行同步发电机与无穷大电网并联运行一、电磁功率与功角特性一、电磁功率与功角特性输入机械功率输入机械功率：P1输出功率：输出功率：对

9、不饱和隐极电机对不饱和隐极电机忽略电枢绕组电阻（铜耗）忽略电枢绕组电阻（铜耗）16电磁功率：电磁功率：Pem 22-2 22-2 同步发电机与无穷大电网并联运行同步发电机与无穷大电网并联运行一、电磁功率与功角特性一、电磁功率与功角特性输入机械功率输入机械功率：P1输出功率：输出功率：对不饱和隐极电机对不饱和隐极电机忽略电枢绕组电阻（铜耗）忽略电枢绕组电阻（铜耗）16内功率因数角内功率因数角功率因数角功率因数角功率角或转矩角功率角或转矩角17 22-2 22-2 同步发电机与无穷大电网并联运行同步发电机与无穷大电网并联运行对不饱和隐极电机对不饱和隐极电机17内功率因数角内功率因数角功率因数角功率

10、因数角功率角或转矩角功率角或转矩角功角特性功角特性18 22-2 22-2 同步发电机与无穷大电网并联运行同步发电机与无穷大电网并联运行内功率因数角内功率因数角功率因数角功率因数角功率角或转矩角功率角或转矩角功角特性功角特性功率角功率角物理意义物理意义超前超前近似近似 角角 超前超前 角角 19电磁转矩：电磁转矩：功角特性物理解释功角特性物理解释：存在：存在角就产生电磁转矩角就产生电磁转矩Tem 原动机克服电磁转矩，驱动转子旋转，好象原动机原动机克服电磁转矩，驱动转子旋转，好象原动机驱动的驱动的F Ff f 带动着带动着B B波以同步速旋转！实现机电转换！波以同步速旋转！实现机电转换！20 一

11、台隐极三相同步发电机并联于无穷大电网运行，一台隐极三相同步发电机并联于无穷大电网运行，额定运行时功率角额定运行时功率角=30，若因故障电网电压降为，若因故障电网电压降为UN，假定电网频率仍不变，求假定电网频率仍不变，求（1）如保持输出有功功率及励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，功率角磁不变，此时发电机能否继续稳定运行，功率角为多为多大？大？（2）在在（1）的情况下，若采用加大励磁的办法，的情况下，若采用加大励磁的办法，使使E0增大到原来的倍，功率角增大到原来的倍，功率角为多大？为多大？解解（1）（2）例题：例题：21二、凸极效应二、凸极效应 对不饱和凸极电机，并忽略电

12、对不饱和凸极电机，并忽略电枢绕组电阻枢绕组电阻电磁功率电磁功率：功角特性功角特性：22基本电磁功率：基本电磁功率：附加电磁功率：附加电磁功率：凸极效应：凸极效应：由于直轴和交轴磁路的磁由于直轴和交轴磁路的磁阻不同而进行能量传递的现象阻不同而进行能量传递的现象 专门利用凸极电磁转矩来运行的专门利用凸极电磁转矩来运行的称为反应式同步电机或磁阻式电机称为反应式同步电机或磁阻式电机基本分量基本分量附加分量附加分量隐极式：隐极式：xd=xq=xs不加励磁也能不加励磁也能输出功率！输出功率！23三、有功功率调节三、有功功率调节调节方法调节方法：当励磁电流一定时，要增加发电：当励磁电流一定时，要增加发电机的

13、输出功率，须增加原动机输入功率！机的输出功率，须增加原动机输入功率！24四、静态稳定的条件四、静态稳定的条件稳定工作点：稳定工作点：A不稳定工作点：不稳定工作点：B稳定工作的条件：稳定工作的条件：比整步功率：比整步功率：静态过载能力：静态过载能力：第二十二章第二十二章 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 22-2 与无穷大电网的并联运行与无穷大电网的并联运行电磁功率和功角特性电磁功率和功角特性 凸极效应凸极效应 有功功率的调节有功功率的调节 静态稳定的条件静态稳定的条件无功功率的调节无功功率的调节26五、无功功率调节五、无功功率调节 改变同步发电机的改变同步发电机的励磁电流励磁电流，产生

14、产生只能使只能使得电枢绕组滞后的或超前的得电枢绕组滞后的或超前的纯无功电流纯无功电流，没有，没有改变发电机输出或输入有功功率。改变发电机输出或输入有功功率。这从这从能量守恒定律能量守恒定律看，也必然是这样改看，也必然是这样改变发电机励磁电流，并没有增加发电机输入功变发电机励磁电流，并没有增加发电机输入功率，当然，不可能使发电机输出有功功率。率，当然，不可能使发电机输出有功功率。V形形曲曲线线正常正常励磁励磁过励过励欠励欠励cos=1不稳不稳定区定区Pem=0Pem1Pem2IfIa0隐极机为例：隐极机为例：0.正常励磁；正常励磁；1.过励过励（感）（感）；2.欠励欠励（容）（容）；3.非稳定非

15、稳定。（忽略电枢绕组电阻）忽略电枢绕组电阻）全为有全为有功功率功功率28小小 结结同步发电机并联运行的条件与方法同步发电机并联运行的条件与方法同步发电机的功角特性同步发电机的功角特性功角特性功角特性；功率角物理意义。；功率角物理意义。同步发电机有功功率的调节同步发电机有功功率的调节 调节原动机的输入功率调节原动机的输入功率同步发电机无功功率的调节同步发电机无功功率的调节调节发电机励磁电流调节发电机励磁电流29第二十二章第二十二章 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 22-1 并联合闸的条件和方法并联合闸的条件和方法一、并联投入条件：一、并联投入条件：大小；频率；相位；大小；频率；相位；相

16、序；波形相序；波形二、并联投入方法：二、并联投入方法：相灯法：相灯法：暗灯法；旋转灯法。暗灯法；旋转灯法。22-2 与无穷大电网的并联运行与无穷大电网的并联运行30第二十二章第二十二章 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 22-2 与无穷大电网的并联运行与无穷大电网的并联运行电磁功率和功角特性电磁功率和功角特性 凸极效应凸极效应 有功功率的调节有功功率的调节 静态稳定的条件静态稳定的条件无功功率的调节无功功率的调节功率角功率角及定义及定义超前超前近似近似 角角 超前超前 角角 思考题：并网并网运行时，调节发电机励磁电流，有功功率是运行时，调节发电机励磁电流，有功功率是否变化？否变化？无变

17、化；调节无变化；调节If，只能改变，只能改变Q2。单机单机运行时，调节发电机励磁电流，有功功率是运行时，调节发电机励磁电流，有功功率是否变化？否变化？一般地，调节一般地，调节If，将使输出电压变化，进而影响，将使输出电压变化，进而影响负载功率而使发电机负载功率而使发电机P2 改变。改变。思考题：并网并网运行时，调节发电机输出有功功率，无功功运行时，调节发电机输出有功功率，无功功率是否变化？率是否变化？调节调节P2，Q2随之改变。随之改变。单机单机运行时，可以直接调节发电机输出有功功率运行时，可以直接调节发电机输出有功功率吗？吗？不允许直接调节，一般是保证发电机输出电压、不允许直接调节，一般是保证发电机输出电压、频率稳定，而输出功率由负载决定。频率稳定，而输出功率由负载决定。飞机上容量相近的发电机并联运行的特点？飞机上容量相近的发电机并联运行的特点？容量有限，单独调节一台发电机就会引起电网容量有限，单独调节一台发电机就会引起电网电压、频率的波动。电压、频率的波动。