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文档简介
1、同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l同步发电机的并联运转同步发电机的并联运转l发电机的整步发电机的整步l同步发电机的功角特性同步发电机的功角特性隐极机、凸极机隐极机、凸极机l有功功率的调理、稳定概念有功功率的调理、稳定概念l无功功率的调理、无功功率的调理、V V形曲线形曲线l了解:同步电动机、同步补偿机了解:同步电动机、同步补偿机同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l单机供电的缺陷:不单机供电的缺陷:不能保证供电质量能保证供电质量( (电电压和频率的稳定性压和频率的稳定性) )和可靠性和可靠性( (发生缺点发生缺点就得停电就得停电) ),无法实,无法实
2、现供电的灵敏性和经现供电的灵敏性和经济性。济性。l经过并联可将几台发经过并联可将几台发电机或几个电站并成电机或几个电站并成一个电网。一个电网。同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l 减少发电厂的贮藏容量减少发电厂的贮藏容量 发电厂可以根据负荷的开展,相发电厂可以根据负荷的开展,相应地逐渐添加发电机的台数。应地逐渐添加发电机的台数。l 提高发电厂运转的经济性提高发电厂运转的经济性 发电厂可按照负荷变化倩况,发电厂可按照负荷变化倩况,确定投入并联运转的发电机台数。确定投入并联运转的发电机台数。l 提高供用电的质量和可靠性提高供用电的质量和可靠性由许多发电厂组成的电力由许多发电厂
3、组成的电力系统,容量大,负荷变化时对系统的电压和频率的影响就系统,容量大,负荷变化时对系统的电压和频率的影响就小。小。同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l必需与电网有一样的额定电压和一样的额定频必需与电网有一样的额定电压和一样的额定频率率l因激磁可以自在调理、空载电势可以不一样因激磁可以自在调理、空载电势可以不一样同步电抗的数值并不能决议负载电流的分同步电抗的数值并不能决议负载电流的分配配与变压器并联运转对照。与变压器并联运转对照。l同步电抗有不同数值的发电机可并联运转,并同步电抗有不同数值的发电机可并联运转,并获得合理的负载分配获得合理的负载分配经过功率的调理手段。经过
4、功率的调理手段。 电压幅值一样电压幅值一样电压相序一致电压相序一致初相角一样初相角一样同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l并列、并车、整步并列、并车、整步 将发电机并联至电网的手将发电机并联至电网的手续。续。l在并车时必需防止产生宏大的冲击电流,以防止在并车时必需防止产生宏大的冲击电流,以防止同步发电机遭到损坏、电网蒙受干扰。同步发电机遭到损坏、电网蒙受干扰。同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l使发电机每相电势瞬时值与电网电压瞬时值坚使发电机每相电势瞬时值与电网电压瞬时值坚持不断相等持不断相等l1.1.一样的相序一样的相序l2.2.相等的电压相等的电
5、压波形、大小和相位波形、大小和相位l 波形由设计、制造自行满足波形由设计、制造自行满足l3.3.相等或接近的频率相等或接近的频率同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行频率不同,矢量频率不同,矢量E E与与U U将产生相对运动,即产生不断变化将产生相对运动,即产生不断变化的环流,引起发电机内的功率震荡。的环流,引起发电机内的功率震荡。波形不同,如发电机中有高次谐波,将产生高次谐波环波形不同,如发电机中有高次谐波,将产生高次谐波环流,添加运转时损耗。流,添加运转时损耗。如电压大小、相位不同,也产生一环流。如在极性相反如电压大小、相位不同,也产生一环流。如在极性相反时投入,环流将到
6、达时投入,环流将到达20-30IN20-30IN,在电磁冲力作用下,定,在电磁冲力作用下,定子绕组端部将遭到大的冲击。子绕组端部将遭到大的冲击。同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行1.1.检查并车条件检查并车条件 通常用电压表丈量电网电压通常用电压表丈量电网电压 ,并,并调理发电机的励磁电流使得发电机的输出电压调理发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1U=U1。2.2.确定合闸时辰确定合闸时辰 借助同步指示器检查并调整频率借助同步指示器检查并调整频率和相位以确定合闸时辰。和相位以确定合闸时辰。 同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行并车方法:并车方法
7、:经过调理发电机励磁电流的大小经过调理发电机励磁电流的大小使电压相等使电压相等 ;电压调整好后,假设相序一致,电压调整好后,假设相序一致,灯光应表现为明暗交替。假设灯光灯光应表现为明暗交替。假设灯光不是明暗交替,那么阐明相序不一不是明暗交替,那么阐明相序不一致,应调整发电机的出线相序或电致,应调整发电机的出线相序或电网的引线相序,严厉保证相序一致;网的引线相序,严厉保证相序一致;经过调理发电机的转速改动频率,经过调理发电机的转速改动频率,直到灯光明暗交替非常缓慢时,阐直到灯光明暗交替非常缓慢时,阐明频率已非常接近,等待灯光完全明频率已非常接近,等待灯光完全变暗的瞬间相位一样,即可合变暗的瞬间相
8、位一样,即可合闸并车闸并车 同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行并车方法:并车方法:经过调理发电机励磁电流的经过调理发电机励磁电流的大小使电压相等大小使电压相等 ;电压调整好后,假设相序一电压调整好后,假设相序一致,那么灯光旋转,如灯光同致,那么灯光旋转,如灯光同步那么阐明相序不一致;步那么阐明相序不一致;经过调理发电机的转速改动经过调理发电机的转速改动 频率,直到灯光旋转非常缓慢频率,直到灯光旋转非常缓慢时,阐明时,阐明 频率非常接近,这时频率非常接近,这时等待灯等待灯 3 3 完全熄灭的瞬间到来,完全熄灭的瞬间到来,即可合闸并车。即可合闸并车。同步发电机在大容量电网上运
9、行同步发电机在大容量电网上运行l前提:相序一致前提:相序一致l将励磁绕组经过电阻短接将励磁绕组经过电阻短接l拖动到接近同步速拖动到接近同步速( (相差相差2525) ),在无励磁电流的,在无励磁电流的情况下,将发电机接入电网情况下,将发电机接入电网l再接通励磁并调理励磁,依托定子磁场和转子磁再接通励磁并调理励磁,依托定子磁场和转子磁场之间的电磁转矩将转子拉入同步转速,并车过场之间的电磁转矩将转子拉入同步转速,并车过程终了。程终了。约为励磁电阻的约为励磁电阻的1010倍倍同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行 需求留意的是,励磁绕组必需经过一限流电阻需求留意的是,励磁绕组必需经
10、过一限流电阻短接,由于直接开路,将在其中感应出危险的高短接,由于直接开路,将在其中感应出危险的高压;直接短路,将在定、转子绕组间产生很大的冲压;直接短路,将在定、转子绕组间产生很大的冲击电流。击电流。优点:操作简单,方便快捷;优点:操作简单,方便快捷;缺陷:合闸时有冲击电流。缺陷:合闸时有冲击电流。适用于事故形状下的并车 同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l功率流程图功率流程图电磁功率电磁功率PMPM与励磁系统的情况有关。如是同轴励磁机,那与励磁系统的情况有关。如是同轴励磁机,那么么P1P1中应扣除输入励磁机的全部功率;如是单独拖动的电中应扣除输入励磁机的全部功率;如是单
11、独拖动的电动机动机- -励磁机组,那么励磁损耗励磁机组,那么励磁损耗pcu2pcu2与与P1P1无关,由励磁机组无关,由励磁机组供应。供应。p p同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行saxI jrIUE0 等效电路等效电路同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行 相量图相量图功角功角 内功率因数角内功率因数角功率因数角功率因数角同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行 相量图相量图功角功角 内功率因数角内功率因数角功率因数角功率因数角 UIaRIsXIj0E同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行 220021000020co
12、scoscosssssssaaMzUzEZUEIzZxrtgEEUUIEIErIUIPIUUIP,则则,则则设设同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行 sinsinsinsin20020ssMsszEzUEPzUzUEP sinsin0max0PxUEPPrsMa,则,则如忽略如忽略取实部,有功取实部,有功同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l在时间上:端电压在时间上:端电压U U与与E E相位根本一样和励磁磁势相位根本一样和励磁磁势之间的相位差之间的相位差l在空间上:合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。在空间上:合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。 l稳
13、定运转时,稳定运转时, FfFf和和F F 之间无相对运动,之间无相对运动,d d固定。固定。 l功角功角d d为正值时,为发电机运转。为正值时,为发电机运转。同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行 sinsinmax0PxUEPPsM发电机运转发电机运转电动机运转电动机运转同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l最大功率与额定功率之比最大功率与额定功率之比越大越小,则,则设额定功率时功角MNNMNsNNkkxUEPsin1sin0减小减小xsxs,可减小,可减小N N ,即有较大短路比,即有较大短路比,那么电机过载才干大那么电机过载才干大同步发电机在大容量
14、电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l电枢电阻的存在,使最大功率减小电枢电阻的存在,使最大功率减小2同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l转矩特性与功角特性外形一样转矩特性与功角特性外形一样pppnnzUEpPpPTsMM1602602sin110电角速度电角速度同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行1. 1. 作出相量图作出相量图关键:关键:先作出先作出E0E0的方向的方向同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行1. 1. 作出相量图作出相量图关键:关键:先作出先作出E0E0的方向的方向同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网
15、上运行cossin0UExIUxIddqq2sin2sinsincoscoscos20qdqdddqMxxxxUxUEUIUIUIUIPP磁阻功率磁阻功率缘由:凸机极电缘由:凸机极电机直轴和交轴位置机直轴和交轴位置的磁阻不一样,电的磁阻不一样,电枢磁密矢量枢磁密矢量BaBa与磁与磁势磁势势磁势FaFa不重合不重合2. 2. 推导推导同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行2sin2sin20qdqddxxxxUxUEP发电发电机机电动电动机机同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l留意:对应最大功率的功角留意:对应最大功率的功角与隐极电机进行比较计算出:根据极
16、值条件:90700ddPM同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行稳定稳定不稳定不稳定10MPPP功率平衡P=电机的极限功率电机的极限功率1 1空载时:空载时:P=PM=0P=PM=0P1=P0P1=P0,处于平衡形状,处于平衡形状=0=0PMPM同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行稳定稳定不稳定电机的极限功率电机的极限功率2添加机械功率输入:P1P0, P1-P00过渡过程:电机加速,转子磁场位置将超前合成磁场, 0 随着 添加,P=PM0添加,当到达P1-P0=PM时,电机加速过程终了稳定运转:转化来的电磁功率,使输出有功功率PP1-P0PM同步发电机在
17、大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行稳定稳定不稳定电机的极限功率电机的极限功率发电机内部自动改动发电机内部自动改动位移角,相应改动电位移角,相应改动电磁功率和输出功率,磁功率和输出功率,到达新的功率平衡到达新的功率平衡如坚持励磁电流不如坚持励磁电流不变变P1-P0PM同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l假设输入机械功率发生忽然变化,发电机的运转假设输入机械功率发生忽然变化,发电机的运转情况情况l假设输出端发生忽然变化,假设输出端发生忽然变化,同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行ad点正常工作点点静态不稳定同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在
18、大容量电网上运行l扰动扰动发电机输入功率发电机输入功率的微动的微动l静态稳定静态稳定瞬时扰动消瞬时扰动消除后继续坚持原来的平衡除后继续坚持原来的平衡运转形状运转形状MbaPPa,转子加速,点: 01,达到原有的功率平衡,转子减速扰动消失后,abMbPPP01同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行结论:处于功角特性的曲结论:处于功角特性的曲线上升部分的任务点,是线上升部分的任务点,是静态稳定的,即静态稳定的,即0ddPM同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行 ddPPMsss 2cos11coscos200dqdsssssxxUxUEPxUEP凸极机:隐极机:
19、同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l空载时,空载时, =0 =0,PssPss最大,最稳定最大,最稳定l =/2 =/2,Pss=0Pss=0,将进入不稳定形状将进入不稳定形状l /2 /2,Pss0Pss0,cos滞后,滞后,Q0(感性感性)欠励磁:欠励磁:0,cos超前,超前,Q0(容性容性)同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l电枢电流和激磁电流电枢电流和激磁电流之间关系的曲线。之间关系的曲线。l有功功率坚持不变有功功率坚持不变时时l对应于不同的有功功对应于不同的有功功率,有不同的率,有不同的V V形曲形曲线。当输出的功率值线。当输出的功率值愈大
20、时,曲线愈向上愈大时,曲线愈向上移。移。 cos =0.8超前cos =0.8滞后过激欠激结论:对于每一给定的有功功率都有一允许的最少激磁,进结论:对于每一给定的有功功率都有一允许的最少激磁,进一步减小激磁将使发电机失去稳定。一步减小激磁将使发电机失去稳定。 同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l当发电机与无穷大电网并联时,调理激磁电流的当发电机与无穷大电网并联时,调理激磁电流的大小,就可以改动发电机输出的无功功率,不仅大小,就可以改动发电机输出的无功功率,不仅能改动无功功率的大小,而且能改动无功功率的能改动无功功率的大小,而且能改动无功功率的性质。性质。l当过激时,电枢电
21、流是滞后电流,发电机输出感当过激时,电枢电流是滞后电流,发电机输出感性无功功率。性无功功率。l当欠激时,发电机输出容性无功功率,电枢电流当欠激时,发电机输出容性无功功率,电枢电流是超前电流。是超前电流。 同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l一汽轮发电机,额定功率因数为一汽轮发电机,额定功率因数为0.80.8滞后,同步电滞后,同步电抗为抗为xsxs* *=1.0=1.0,并联在无穷大电网上运转,并联在无穷大电网上运转l1 1供结供结90%90%额定电流时的输出有功和无功额定功率额定电流时的输出有功和无功额定功率因数,空载电动势因数,空载电动势E0E0和功角和功角;l2 2调
22、理机械输入,使输出有功功率到达额定的调理机械输入,使输出有功功率到达额定的110%110%,如励磁坚持不变,那么如励磁坚持不变,那么角和无功如何变化;角和无功如何变化;l3 3如需无功坚持不变,如何调理励磁电流,求此时如需无功坚持不变,如何调理励磁电流,求此时的空载电动势的空载电动势E0E0和功角和功角。同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行l一汽轮发电机,额定功率因数为一汽轮发电机,额定功率因数为0.80.8滞后,同步电抗为滞后,同步电抗为xsxs* *=1.0=1.0,并联在无穷大电网上运转,并联在无穷大电网上运转*1 010Uj 分析:分析:1. 1. 并联在无穷大电网
23、上,不论输入机械功率、励磁电流和并联在无穷大电网上,不论输入机械功率、励磁电流和负载如何变化,那么输出电压坚持为额定电压;负载如何变化,那么输出电压坚持为额定电压;2. 2. 计算空载电动势计算空载电动势 需先知道输出电流的相量需先知道输出电流的相量*0sxI jUE*rajIIII同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行解:解:90%90%额定电流,且有额定功率因数,那么额定电流,且有额定功率因数,那么输出有功功率为输出有功功率为0.720.72,无功功率为,无功功率为0.540.54空载电动势空载电动势l一汽轮发电机,额定功率因数为一汽轮发电机,额定功率因数为0.80.8滞
24、后,同步电抗滞后,同步电抗为为xsxs* *=1.0=1.0,并联在无穷大电网上运转,并联在无穷大电网上运转l1 1供结供结90%90%额定电流时的输出有功和无功额定功率因额定电流时的输出有功和无功额定功率因数,空载电动势数,空载电动势E0E0和功角和功角;54. 072. 0)6 . 08 . 0(*9 . 0)(8 . 0cos9 . 0*jjIII滞后1 .2570. 172. 054. 11*)54. 072. 0(1*0jjjE同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行解:有功为额定的解:有功为额定的110%110%,那么,那么P P* *=0.8=0.8* *1.1=
25、0.881.1=0.88 励磁坚持不变,那么空载电动势励磁坚持不变,那么空载电动势E0=1.70E0=1.70大小不大小不变变根据电压方程式,反过来计算输出电流根据电压方程式,反过来计算输出电流l一汽轮发电机,额定功率因数为一汽轮发电机,额定功率因数为0.80.8滞后,同步电滞后,同步电抗为抗为xsxs* *=1.0=1.0,并联在无穷大电网上运转,并联在无穷大电网上运转l2 2调理机械输入,使输出有功功率到达额定的调理机械输入,使输出有功功率到达额定的110%110%,如励磁坚持不变,那么如励磁坚持不变,那么角和无功如何变化;角和无功如何变化;同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电
26、网上运行0*sin ,sE UPx由功角特性计算出 =31.2*0*1.70(cos31.2sin31.2)1(0.720.54) 10.4540.88sjI xEUjjjj 励磁不变,有功添加,励磁不变,有功添加,那么那么添加,无功减少添加,无功减少同步发电机在大容量电网上运行同步发电机在大容量电网上运行解:有功为额定的解:有功为额定的110%110%,那么,那么IaIa* *=0.8=0.8* *1.1=0.881.1=0.88 坚持无功不变,即坚持无功不变,即IrIr* *=0.54=0.54 根据电压方程式计算空载电动势根据电压方程式计算空载电动势空载电动势的有效值有空载电动势的有效值有1.71.7添加到添加到1.771.77,那么需求添加励磁电,那么需求添加励磁电流。流。l一汽轮发电机,额定功率因数为一汽轮发电机,额定功率因数为0.80.8滞后,同步电滞后,同步电抗为抗为xsxs* *=1.0=1.0,并联在无穷大电网上运转,并联在无穷大电网上运转l3 3如需无功坚持不变,如何调理励磁电流,求此时如需无功坚持不变,如何调理励磁电流,求此时的空载电动势的空载电动势E0E0和
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