第十一章同步发电机的并联运行

1、1n第十章小结第十章小结：n1电枢反应：取决于 与 的夹角 的数值。 交轴电枢反应磁动势的作用； 直轴电枢反应磁动势的作用。n2隐极电机以及凸极电机 电磁感应过程、电势方程式、相量图、 参数的物理意义。n3同步电机的运行特性以及参数的测定方法。0EI2第十一章第十一章 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行n主要内容：1. 同步发电机的并网运行条件和方法。2功率、转矩守恒关系。3隐极以及凸极同步发电机的功角特性，功角的物理意义。4有功功率的调节；静态稳定性。5无功功率的调节；V形曲线。 3n一、并网运行的优点一、并网运行的优点：n 合理利用电能： 充分利用水电和火电； 地区间相互调节； 合理

2、投入发电机的台数。n 提高供电质量：电网电压和频率趋于稳定。n 提高供电的可靠性。n 负载趋于平衡，感性和容性负载相互起 补偿作用。 11-1 概述4n二、无限大电网二、无限大电网： ， 。 无限大电网相当于一个内阻抗为零的 恒频、恒压电源。三、规定正方向三、规定正方向 Uf常数，常数0r AX0EGUSUGISI电网发电机一相绕组5n11-2 同步发电机并联投入的条件和方法同步发电机并联投入的条件和方法n一、并网条件一、并网条件（整步）n1发电机的电压幅值等于电网电压幅值， 而且波形一致。n2发电机的电压相位与电网电压相位一致。 即n3发电机的频率等于电网的频率。即 n4发电机的相序必须与电

3、网相序一致相序一致。GSUUSGff67n不满足条件的后果不满足条件的后果：n GSUUGSUUUSGSGcxxUjZZUI 产生很大冲击电流。0SxAX0EGUSU发电机一相绕组cIUUSUGUcIGS8n ，如 GSGSffSUGUSGSUGUSGUcISUGUSGUcI0cI cos0GGmU Icos0GGmU I发电机 电动机 9n 相序不一致，禁止发电机并网相序不一致，禁止发电机并网。 SGSGcxxUjZZUI 冲击电流很大10n二、二、 并网方法并网方法：准整步，自整步n（一）准整步（一）准整步 同步指示器相序，频率n 暗灯法暗灯法：n 相序一致 例如GSff1AGASUUU2

4、BGBSUUU3CGCSUUU0EU，频率不一致112GUU时三个灯最亮 0U 时三个灯灭 1AGASUUU任何时刻，三个灯的亮度一样任何时刻，三个灯的亮度一样2BGBSUUU3CGCSUUU12n 相序不一致1AGASUUU2CGBSUUU3BGCSUUU131AGASUUU2CGBSUUU3BGCSUUU禁止合闸并网禁止合闸并网14n 灯光旋转法灯光旋转法n（二）（二） 自整步自整步 VG S3 123sAsBsCGCGBGA电网0fi 1nn相序正确， ， 时，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。 15n11-3 同步发电机的功率、转矩平衡方程式

5、同步发电机的功率、转矩平衡方程式n一、功率平衡一、功率平衡212()()cosmFeadcuaaMpppPpmI rPPmUI机械损耗（机械能）转子定子（电能）1mFeadMPpppP2(cos )cosMcuaaPPpmI IrUmIEUIx I jsx I j0EEar I16n二、转矩守恒二、转矩守恒 忽略 adp1mFeadMPpppP1111FemMppPPpfn260211MTTT011T111PT0T01FemppTMT1MMPT 原动机驱动转矩，发电机空载转矩，发电机电磁转矩，17n11-4 功角特性功角特性 功角特性n一、凸极电机一、凸极电机0( )MEUfPf常数，常数，常

6、数，cos2mUIPPMcos()mUIsinsincoscos mUIcossinqdmUImUIar2McuaPPp忽略 ，电磁功率18qqxUIsinddxUEIcos0cossinMqdPmUImUIsincoscossin0dqMxUEmUxUmUP2sin112sin20dqdxxUmxUEmMMPP sin0dMxmUEP基本电磁功率 2sin1122 dqMxXmUP附加电磁功率（凸极电磁功率、磁阻功率）（凸极电磁功率、磁阻功率）19 0MP90180MPMPMP 2011sinsin22MdqdUEUPmmxxx90mmaxMPmax0,MmMdPPd1MMPT电磁转矩： 二

7、、隐极电机sqdxxx0sinMSmUEPx90m0maxMSmUEPx0MP9018020n三、无功功率的功角特性三、无功功率的功角特性： n凸： n 隐：( )Qf2201111cos()()cos222ddqqdUEmUmUQmxxxxxssxmUxmUEQ20cosn四、功角四、功角 的物理意义的物理意义0EU 是 与 之间的时间相位角；21n 是转子磁极轴线与电枢等效合成磁极是转子磁极轴线与电枢等效合成磁极轴线之间的空间角。轴线之间的空间角。同步发电机： 转子主动； 定子等效合成磁场被动。22n11-5 同步发电机并联运行时有功功率的同步发电机并联运行时有功功率的 调节及静态稳定调节

8、及静态稳定 隐极电机：不计饱和， ， 无限大电网 （ =常值，且 =常值）。n一、有功功率的调节一、有功功率的调节 从功率守恒的观点，调节有功输出，须调节输入功率，即调节原动机。0ar Uf23 调励磁：调励磁：1fF0EU1fF0EUsx I jaFI1fF0EUsx I jaFI结论：调励磁不能调有功，出现无功电流。24 调原动机调原动机：1PMP2PQ ， 也发生变化。25n结论： 调有功，必须调原动机；调励磁，不能 调有功。 愈大， 愈大， 愈大，n二、静态稳定二、静态稳定n 定义：（失步）；对小干扰的抵抗能力。定义：（失步）；对小干扰的抵抗能力。n 静态稳定区：静态稳定区：n（1）隐

9、极电机： 1PMP2Pmax90MP26nA点：是稳定点点：是稳定点；nB点：是不稳定点点：是不稳定点。1()()aMMManTTTTn1()()bMMMnTTTTn失步0 90，maxMP900，181(:)aMTT1(:)bMTT静态稳定区；静态稳定极限。静态不稳定区。27n（2）凸极电机：）凸极电机： : 静态稳定区； 静态不稳定区。n 越小，静态稳定性越好； （ ）越大，静态稳定性越好。0m，0m，180180MTmaxMTm0EmaxMP28n 整步转矩系数整步转矩系数 n 则同步发电机是静态稳定。n 则同步发电机静态不稳定。n 为静态稳定极限，此时发电机保持静态稳定的能力为零。 M

10、dTd0MdTd0MdTd0MdTd0180MTmaxMTm29n隐极电机：n凸极电机：MdTd正负，表示电机的稳定性大小，表示电机的稳定能力cos01sMxUEmddT2cos11cos201dqdMxxUxUEmddT30n 过载能力过载能力： 隐极电机：隐：凸：n注意：（1）过载能力是表示电机静态稳定的程度，而不是发电机可以过载的倍数。（2）过载能力越大，静态稳定能力越好。maxmNTkTNMNMNmPPTTksin1maxmax1.52mk 3040N23mk 2030N31上次课内容回顾上次课内容回顾n1、同步发电机并联运行时有功功率的调节。同步发电机并联运行时有功功率的调节。 调有

11、功，必须调原动机；调励磁，有功不变，无功改变，所以，调励磁，不能调有功。 愈大， 愈大，n2、电机的静态稳定性。电机的静态稳定性。 （1）静态稳定区和稳定极限： 隐极和凸极机。 （2） 越小，静态稳定性越好。 （3）影响电机静态稳定性的因素：励磁电流，同步电 抗（短路比）。 （4）整步转矩系数 ；过载能力。max90MP1P2P32n11-6 无功功率的调节和无功功率的调节和V形曲线形曲线n假设无限大电网： =常值，且 =常值 I的轨迹为AB。 E0的轨迹为CD。 Uf0ar 2P 常数2cosPmUI常数cosI即常数02sinMsmUEPPx常数0sinE即常数2P 常数一、无功功率的调节

12、一、无功功率的调节（ ）33n1.正常励磁正常励磁 （ ， ） 1） 输出感性无功； 2） 励磁电流越大，电枢电流 也越大。所以调节时，励 磁电流和电枢电流受发热 条件的限制； 3）愈过励，功角愈小，愈稳 定。 cos11fi20Q 2PmUI21ffii2.过励过励 （ ）34n3.欠励欠励（ ） 1） 输出容性无功； 2）励磁电流越小，电枢电 流越大。所以调节时， 注意电枢电流受发热条 件的限制； 3）愈欠励，功角愈大， 愈不稳定。受静态 稳定性的限制； 31ffii35n二、二、V形曲线形曲线n结论：n1.同一 ， V形曲线愈高。n2. （正常励磁电流）n3. 过励时， ； 欠励时， 。I1cos常数 MP常数MP0MP不稳定区欠励过励正常励磁超前滞后8 . 0cos(超前)8 . 0cos(滞后)fi20fPi2fiPI下，fiIfiI36n过励时，励磁电流和电枢电流受发热条件的限制；n欠励时，电枢电流受发热条件的限制以及及静态稳定性的限制。 n愈过励，I愈大，功角愈小，愈稳定； 愈欠励，I也愈大，功角愈大，愈不稳定。n4.过励发感性无功，欠励发容性