同步机23章运行ppt课件

1、第23章 同步发电机的并网运转简称并行、 并联、运转23.1 并行的条件和方法23.2 功角特性23.3 有功调理和静态稳定23.4 无功调理23.1.1 并联的背景知识23.1.2 理想并行总条件23.1.3 理想并行分条件23.1.4 实践并行的方法1 什么是并联？把各机的A相都接到母线A上，各机的B相都接到母线B上，各机的C相都接到母线C上。图示的是单相表示图。2 并联的环路、环流并联会构成天然的环路。空载时环路中存在的电流叫环流。3 无穷大电网相当于一台内阻抗为零的发电机-其电压恒等于其电势-见左图右下角。无环流-回路总电势为零：1 相序一致；分析见后2 幅值一致；分析见后3 频率一致

2、；分析见后4 相位一致。分析见后要想实现首先必需保证发电机、电网的相序一致。假设相序不一致，那么上述两个电势就属于不同的相，二者之间就有120的相位差。合成电势不为零。不仅不为零，而且数值很大，到达线电势的数值-所生环流特别宏大，会很快烧毁发电机。要想实现其次必需保证发电机、电网的电势幅值一致。假设幅值不一致，两电势虽同相，合成电势仍不为零。如图示。以为发电机的电势，一为无穷大电网的电势。环流大小危害程度取决于幅值相差的大小。要想实现第三必需保证发电机、电网的电势频率一致。假设频率不一致，那么合成电势是个变量，时而为零，时而不为零。环流亦然。要想实现第四必需保证发电机、电网的电势相位一致。假设

3、相位不一致，两电势虽相等，合成电势仍不为零，如下图。从而环流亦不为零。实践并行有两种方法：1 准确同步法-了解即可 各项理想并行条件均到达时，投入并行。2 自整步法-了解即可 仅相序一致，其它条件根本一致时就投入并行。1 功角特性的定义2 功角特性的用途3 凸极机功角特性的表达式4 凸极机功角特性的相关术语5 凸极机功角特性的图形6 隐极机功角特性的表达式7 隐极机功角特性的图形8 电枢电阻的影响-不要求 同步发电机的功角特性是指E0和U坚持不变时，发电机发出的电磁功率与功率角之间的关系Pe=f()。功是什么功？-电磁功率角是什么角？-功率角 1 功角特性的定义2 功角特性的用途功角特性可以用

4、来研讨同步电机接在电网上运转时发出的有功功率，并进一步提示机组的稳定性和阐明发电机与电动机之间的联络和转化。详后。 3 凸极机功角特性的表达式以凸极机为例。隐极机可作为凸极机的特例处置。不计电枢电阻。此时，电磁功率E0发出的功率= 输出功率。由下页的相量图可知：由下面的相量图可知：3 凸极机功角特性的表达式：续13 凸极机功角特性的表达式：续24 凸极机功角特性的相关术语凸极机功角特性表达式中第一项Pe1称为根本电磁功率，第二项Pe2称为附加电磁功率。附加电磁功率与E0即励磁的大小无关，且仅当XdXq时才存在，是由交、直轴磁阻不相等的凸极效应所引起，亦称为磁阻功率。没有励磁绕组的同步电机称为磁

5、阻电机。 术语：根本电磁功率附加电磁功率磁阻功率5 凸极机功角特性的图形-对图形的描画见下页。术语：根本电磁功率附加电磁功率磁阻功率当=90时，根本电磁功率到达其最大值。当=45时，附加电磁功率到达其最大值。总的电磁功率在=4590之间到达最大值，其详细位置和数值视Pe1(max)和Pe2(max)的相对大小而定。发电机形状：0180时，电磁功率为正值。电动机形状：-1800时，电磁功率为负值。5 凸极机功角特性的图形：续1-对图形的描画。23.3.1 有功功率的调理23.3.2 静态稳定已。如图示，设发电机原先在A点运转，=A 0A90。电磁转矩为Te。假设此时原动机给一微扰T1，那么功率角

6、将增大，电磁转矩将相应地添加Te。它抑制功率角的进一步增大。当微扰消逝，制动的电磁转矩使机组回到A点运转。反之亦然。所以A点是稳定的。类似分析可知B点是不稳定的。当90时，k0，发电机是稳定的。越接近90， k越小，稳定程度也越低。当 = 90时， k=0，到达静态稳定极限。当90时，k0，发电机就变为不稳定。k与的关系曲线如图中虚线所示。 为使稳定运转，发电机额定功率要小于最大电磁功率。额定情况下，汽轮发电机的功率角普通为N3040，而kp1.62.0。1 无功调理的背景2 无功调理的假定3 无功调理的相量图4 正励、过励、欠励5 稳定极限6 解释无功调理的磁势平衡实际7 V形曲线的定义8

7、V形曲线的根本解读9 V形曲线的高级解读电网上普通都带有大量的电感性负载，因此需求一定的无功功率。并联在电网中的同步发电机不仅要向电网输出有功功率，而且还要输出无功功率。这里仍以隐极电机为例，阐明同步发电机与无穷大电网并联时，无功功率的调理。1不计电枢电阻；2不计磁饱和的影响；3调理励磁前、后，原动机的输入有功功率坚持不变。根据功率平衡关系，发电机的电磁功率也应近似坚持不变，于是有： 由于电网电压U、发电机的相数m和同步电抗Xs均为定值，所以据上式有： 当功率因数cos=1时，励磁电流If称为正常励磁，简称正励。此时发电机的电枢电流全部为有功电流；输出功率全部为有功功率。在正励的根底上：假设添

8、加励磁电流，使IfIf，从上图可见，此时的电枢电流将滞后于电网电压，电枢电流中除有功分量外，还有滞后的无功分量；换言之，发电机除输出有功功率外，还将输出滞后的无功功率。此时的发电机运转形状称为过励。假设减少励磁电流，使IfIf，从上图可见，此时的电枢电流将超前于电网电压，电枢电流中除有功分量外，还有超前的无功分量；换言之，发电机除输出有功功率外，还将输出超前的无功功率。此时的发电机运转形状称为欠励，也称进相运转。假设在欠励的根底上进一步减少励磁电流，直到=90，那么发电机到达稳定运转的极限。如再减少励磁电流，发电机那么不能稳定运转。 发电机与无穷大电网并联时，其端电压恒定。因此，无论励磁如何变

9、化，电枢绕组的合成磁通根本不变。 过励时，主磁通增多，为维持电枢绕组的合成磁通不变，发电机应输出滞后电流，使去磁性的电枢反响添加，以抵消过多的主磁通。 欠励时，主磁通减少，为维持合成磁通不变，发电机必需输出超前电流，使电枢反响变为增磁性，以补偿主磁通的缺乏。电网电压、输出功率不变时，电枢电流I与励磁电流If之间的关系曲线I=f(If)称为V形曲线。如图示。因状似V字，故得此名。1固定电网电压，改动电磁功率，可得出一族V形曲线。2空载V形线：最低的V形曲线对应于Pe=0，也称空载V形线，它表征空载情况。功率加大时，曲线上移。3正励与幺功因线：每条曲线的最低点表示cos=1，此时电枢电流最小，全部

10、为有功分量，此时励磁是正励。将各曲线最低点衔接起来得到一条幺功因线，它略微右倾。它为什么略微右倾呢？思索4过励：幺功因线的右侧为过励形状，功因滞后。5欠励：幺功因线的左侧为欠励形状，功因超前。6稳定极限：当励磁减小至图左虚线时，电机将出现不稳定景象。图左虚线表示稳定极限。发电机欠励运转时，应留意控制励磁，以防不稳。略微右倾表示：同样是正励，随着电枢电流的增大，励磁电流也要增大，但仅是略微增大。缘由如下：幺功因意味着外功因角为零。由于存在漏抗，故内功因角0不为零。因此电枢反响具有去磁性。由于漏抗很小，故这个去磁性是很弱的。为了抑制这个弱弱的去磁效应，励磁电流必需略微地添加。故幺功因线略微地右倾。

11、答：取值分三种情形：0，+90，-90。 最低V形线上的最低点。此点I=0,值似乎不定。但因此点位于幺功因线上，故可认为=0。 最低V形线的右枝：此时I0、Pe=0，故 cos=0=+90。 最低V形线的左枝：此时I0、Pe=0，故cos=0=-90。答： 值分三种情形：左负右正，底点为0。 最低点位于幺功因线上：故=0。 最低点的右侧 Icos不变： I增cos降 从0向+90延续变化。 最低点的左侧 Icos不变： I增cos降 从0向-90延续变化。答：稳极线由稳极点组成。以顶部稳极点为参照，察看Pe减小时稳极点坐标的变化。横标：当Pe减小时，E0sin减小。到达稳极时，sin=1，故稳极时的E0变小，因此If变小。纵标：看右图。 U不变，E0变小致IXs变小 I变小。可见，随着Pe的减小，稳极点向左下挪动，即稳极线与纵标斜交。答：前已述及，随着Pe的减小，稳极点向左下挪动。最终，当Pe减小到零时， E0=0，