CH18+同步发电机并联运行

第十八章同步发电机并联运行

12/10/20221CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第1页!节投入并列运行的条件与方法第二节并网运行的同步发电机电磁功率与功角特性第三节并网运行时有功功率的调节与静态稳定第四节并网运行时无功功率的调节与V型曲线本章主要内容12/10/20222CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第2页!思考1、同步发电机单机供电有什么缺点？供电系统怎样克服单机供电的这些缺点？12/10/20223CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第3页!并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。

同步发电机并联运行12/10/20224CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第4页!同步发电机并联运行的优点①提高供电可靠性，一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。

②提高供电经济性和灵活性。

③提高供电质量。同步发电机并联到电网后，它的运行情况受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网一致而不能单独变化。12/10/20225CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第5页!什么是同步发电机的投入并联？同步发电机并联运行把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。12/10/20226CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第6页!同步发电机投入并联运行的条件从图中可以看出同步发电机投入并联运行的条件是什么？12/10/20227CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第7页!待并发电机的励磁电势应与电网电压相等。同步发电机投入并联运行的条件并联合闸瞬间，待并发电机与电网的对应相的电压应同相位，亦即发电机与电网回路电势为零。待并发电机与电网相序相同。待并发电机电压波形与电网电压波形相同。待并发电机的频率与电网频率相等。12/10/20228CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第8页!并联条件不满足时对发电机的影响电机和电网之间有环流，使定子绕组端部受力变形。电机和电网之间有高次谐波环流，增加损耗，电机温度升高，效率降低。产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡。电网和电机之间存在巨大的电位差而产生无法消除的环流，危害电机安全运行。12/10/20229CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第9页!将待并网的同步发电机由原动机拖动接近同步速度。调节励磁电流，使发电机空载电压与电网电压相等。确认相序相同，调原动机转速使发电机电压频率约等于电网频率。在对应相电压相位相同的瞬间，合闸并网，完成并网操作。准同步并车的操作步骤12/10/202210CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第10页!又称理想整步法。需对并车条件逐一检查和调整，费时较多。优点：冲击电流小，不会引起系统电压变化。不足：并列操作过程中需对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂。另外，如果合闸时刻不准确，可能造成非同步合闸。上述过程属于手工操作，随着检测技术和控制技术的不断发展，手工并网已很少，而是广泛采用自动并网装置。准确同步并列法按自动化程度不同，分为手动准同步、半自动准同步和自动准同步。准同步并联法12/10/202211CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第11页!自同步并联法注意：励磁绕组必须通过一限流电阻短接，因为直接开路，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击电流。

12/10/202212CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第12页!第二节并列运行的同步发电机电磁功率与功角特性

12/10/202213CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第13页!P1：由原动机输入的机械功率。

P0：空载损耗

pm机械损耗

pFe铁心损耗

pf：励磁绕组铜耗由直流电源供给。P1PemP2P0=pFe+pmpcu同步发电机的功率及转矩12/10/202214CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第14页!T1：发电机轴上输入的机械转矩T0：发电机空载时轴上的输入转矩T：电磁转矩同步发电机的功率及转矩12/10/202215CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第15页!同步发电机的功率特性并联于无穷大电网的同步发电机，当电网电压和频率恒定、参数为常数、空载电势E0不变（即If

不变）时，电磁功率和功率角之间的关系Pem=f(δ)为有功功率特性（也称功角特性）。功率特性的定义隐极同步发电机的功率特性凸极同步发电机的功率特性12/10/202216CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第16页!励磁电势与端电压的夹角忽略漏抗，δ’=δ，δ：转子磁极中轴线与气隙磁极中轴线的夹角（与的夹角）超前时，δ取正值。δ′δδ′功角为正时，对应发电机运行状态；功角为负时，对应电动机运行状态。发电机的功角12/10/202217CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第17页!δ为负，气隙磁场拖动励磁磁场旋转，此时电磁转矩Pem<0，同步电机从电网吸收电功率，为电动机工作状态。SNδδ为负n1发电机的功角12/10/202218CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第18页!功角δ物理意义图示A12/10/202219CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第19页!假定：电机不饱和，忽略定子电阻ra，即忽略定子铜耗隐极同步发电机的功角特性δ12/10/202220CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第20页!

功角是研究同步发电机运行状态的一个重要参数，它不仅决定发电机输出有功功率的大小，而且还反映发电机转子的相对空间位置，它把同步电机的电磁关系和机械运动紧密联系起来。

隐极同步发电机的功角特性12/10/202221CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第21页!凸极同步发电机的功率特性不饱和隐极同步发电机凸极同步电机功角特性的表示就有所不同。12/10/202222CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第22页!Rad轴凸极同步发电机的功率特性12/10/202223CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第23页!凸极同步发电机的功率特性凸极机电磁功率Pem由两部分组成：：隐极机的功角特性，为励磁功率；：与励磁无关，但需要有端电压，以及d,q轴磁导要有差异。为附加电磁功率（磁阻功率）。无论凸极机、隐极机，当功角δ=0时，Pem=0。12/10/202224CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第24页!最大电磁功率比具有相同的E0、U及xd的隐极同步发电机略大。当同步电机的E0愈大，附加电磁电磁功率在整个电磁功率中所占的比例就愈小，在正常情况下，附加电磁功率仅占百分之几。Pemδ0321凸极同步发电机的功率特性12/10/202225CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第25页!δ当E0，U，Xs一定时，Q=f(δ)当Q>0，发电机发出感性无功（吸收容性）。当Q<0，发电机吸收感性无功（发出容性）。Pemδ0QPemQ无功功率与功角的关系12/10/202226CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第26页!第三节并列运行时有功功率的调节与静态稳定

12/10/202227CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第27页!假设发电机与无穷大电网并联运行，并网后，电压和频率与电网保持一致。以隐极同步发电机为例，投入并联前，发电机处于空载。有功功率的调节δ,δ=0;Pem=0()12/10/202228CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第28页!并联于无穷大电网的同步发电机要增加有功功率输出，只有增加原动机输入功率，使转子加速，功角δ增加，电磁功率和输出功率相应增加，直到δ=900，电磁功率达到功率最大值。功率极限范围内，输入转矩越大，有功功率输出就越大。Pemax也称功率极限。有功功率的调节——结论12/10/202229CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第29页!Pemδ09001800A设发电机原工作点为A点，功角为δA。此时T1=T+T0

发电机的静态稳定12/10/202230CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第30页!当干扰消失，输入转矩又降为T1，T1<T’+T0，转速下降，δ’↓，直至T1=T+T0，又回到A点。A’Pemδ09001800A发电机的静态稳定A点是稳定运行点。12/10/202231CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第31页!失去同步后，同步发电机必须立即减小原动机输入机械功率，否则将使转子达到极高转速，以致离心力过大而损坏转子。失步后，发电机频率和电网频率不一致，定子绕组中出现大电流而烧坏定子绕组。保持同步十分重要。静态稳定并程度用比整步功率(隐机机为例)表示。发电机的静态稳定12/10/202232CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第32页!隐极机：当δ<900稳定;δ>900不稳定，δ=900稳定极限。且δ越小，越大，稳定性越好,δ越接近900稳定度越低。结论：要提高稳定性，可增大If，减小xs。Pemδ01800发电机的静态稳定12/10/202233CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第33页!并网发电机输出有功可通过调节原动机输入机械功率来改变。电机有功功率极限是Pemax。为使发电机稳定运行，应使最大电磁功率比额定电磁功率大得多。发电机最大电磁功率与额定电磁功率之比，称为过载能力，用Km表示，对于隐极发电机：发电机的静态稳定12/10/202234CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第34页!若发电机经变压器及输电线与电网并联，xT是变压器短路电抗，XL为输电线路电抗，且都折算到发电机侧的数值，发电机最大电磁功率：过载能力降低，线路较长时，对稳定运行很不利。为了提高远距离输电的静态稳定，除系统中采取措施外，从发电机角度来说，希望发电机有较小的同步电抗，即有较大的短路比。发电机的静态稳定12/10/202235CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第35页!功率调节：调节原动机的输出功率（改变汽门或水门大小）→有功功率输出变化→功角δ变化，无功功率Q也变化。小结（1）静态稳定：1.定义：受到扰动后，扰动消失能恢复到原状态。2.判据：比整步功率（隐极电机）…………稳定运行…………不稳定运行…………极限位置

结论：随δ↓→Psyn↑→稳定性好。

12/10/202236CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第36页!第四节并列运行时无功功率的调节与V型曲线

电网负载除消耗有功外，还消耗感性无功，如异步电机、变压器、电抗器等。所以电网除了供应有功外，还要供应大量滞后性的无功功率。电网所供给的绝大部份无功功率由并网的同步发电机共同分担。12/10/202237CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第37页!输出有功功率为零，功角为零。发电机励磁电势等于端电压，电枢电流为零，不存在电枢电势，励磁绕组的主磁势与合成磁势相等，此时称发电机正常励磁。假设：不考虑电枢电阻，电网电压为常数。发电机未带有功时无功的调节12/10/202238CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第38页!励磁电流If↓Ff减小，E0减小，发电机端电压仍为电网电压。发电机产生一超前纯电容性电流，此电流产生助磁电枢磁势，以保证端电压不变。结论：发电机发出容性无功功率，且励磁电流

If越小，I越大，无功功率也越大。发电机未带有功时无功的调节12/10/202239CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第39页!发电机供恒定有功功率调节无功时，不改变原动机输入，有功保持不变。即：在改变无功时，电枢电流的终点必在BB’上，而励磁电势的终点必在AA’上。BAA’B’δ12/10/202240CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第40页!BAA’B’③若If↓<If0，欠励:E0至E03，超前于，发电机吸收感性无功（发出容性无功）。发电机供恒定有功功率12/10/202241CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第41页!发电机与无穷大电网并联时，如果发电机的输入有功功率不变，只调节励磁电流，不仅能改变无功功率的大小，也能改变无功功率的性质。过励时，发电机发出感性无功功率。欠励时，发电机发出容性无功功率。结论12/10/202242CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第42页!同步发电机的V形曲线12/10/202243CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第43页!④cos=1的连线，随有功输出的增加，该线向右倾斜，是由于有功功率与定子电流成正比，随着P增加，I也增加，IxS增大，其中端电压不变，则必须增加一些励磁电流，才能保证cos=1,即当Pem↑，正常励磁电流增加；IIf0欠励过励正常励磁领先滞后cos=1不稳定区Pem2Pem1Pem0同步发电机的V形曲线12/10/202244CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第44页!V形曲线的几个特点有功功率越大，U形曲线越高;每条曲线的最低点，cosφ=1，定子电流最小，不管励磁电流增加或减小，定子电流都将增大;励磁电流增大受绕组最大允许电流限制，否则电枢绕组过热损坏;各U形曲线最低点连接线，为cosφ=1的线，该连线向右倾斜;因为随着有功功率的增加，IxS

也增加需相应增加励磁电流，以维持cosφ=1。12/10/202245CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第45页!*第五节同步发电机并网后正常运行分析

发电机并网后，向电网输送电能，电能的发、供、用在同一瞬间完成，必须保持系统功率的平衡；有功不平衡影响电网频率，无功不平衡影响电网电压。系统要稳定运行，必须随时保持系统有功、无功的平衡；并网发电机根据负载情况调整有功和无功输出，调节时应控制发电机的有功和无功、电压和电流及励磁电流等参数处于允许运行的限度范围内。12/10/202246CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第46页!调节有功功率对发电机运行状态的影响调原动机输入功率对无功的影响以隐极机为例PemδQ012/10/202247CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第47页!设If不变，则E0不变。①Pem=0，=0,,滞后90°1调节有功功率对发电机定子电流的影响12/10/202248CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第48页!发电机工作状态与有功输出的关系12/10/202249CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第49页!一般发电机设计和运行在过励状态，即向电网输送有功的同时，输送感性无功。正常情况下，功率因数为0.8(滞后)，即发电机每发出l00kW有功，同时发出700-750kVar无功。以保证系统对有功、无功的需求。在运行期，电站可按调度要求或实际情况发送有功和无功，让水流充沛的电站多发有功。但多发有功的发电机要注意定子电流不得超过允许值，同时为了运行稳定性，功率因数一般不得超过0.95(滞后)。发电机工作状态与有功输出的关系12/10/202250CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第50页!CD正比于有功输出，DC不变，则发电机有功输出不变，励磁电势E0不变，端电压U改为U，端电压U的端点轨迹在直线上。端电压从C降到C，功角变大，定子电流略增加且更加滞后，相应的无功输出也必然发生变化。电网实际运行中，允许电压波动，比如5%。发电机工作状态与工作电压的关系

12/10/202251CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第51页!第六节同步发电机的振荡

同步发电机并在无穷大电网上正常运行时，定子磁极和转子磁极之间可看成由有弹性的磁力线联系。负载↑，功角↑，相当于磁力线拉长；负载↓，功角↓，相当于磁力线缩短。12/10/202252CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第52页!两种类型：同步振荡：振荡幅度越来越小，功角摆动逐渐衰减，最后稳定在某一新功角下，仍以同步转速稳定运行；非同步振荡：振荡幅度越来越大，功角不断增大，直至脱出稳定范围，使发电机失步，发电机进入异步运行。同步发电机的振荡

12/10/202253CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第53页!功率角增大到b，电磁转矩Tb虽与输入转矩T1b平衡，但由ab过程中，转子加速积聚动能，维持转子转速继续增大，功角继续增加，直到c。bc过程中转子转速高于同步速，输入驱动转矩小于输出制动转矩，转子受制动转矩作用加速变缓，直到不再加速，c点时恢复到同步速，Ff1与F又恢复同步旋转，不再增大。c点并不能稳定运行，因为此时T1b<Tc，减速转矩T=Tc-T1b使转子减速，功角变小，工作点将从cb变动。同步发电机的振荡

12/10/202254CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第54页!振荡过程中，转子和气隙合成磁场相对运动，转子阻尼绕组感应电动势，产生电气损耗，同时转子转速变化又引起机械损耗增加，故振荡的振幅是衰减的。经几个振荡周期后，功角达到平衡点b稳定运行，这是同步振荡。特殊情况下，振荡的个周期振幅过大，会使电机失去稳定。发电机振荡过程中，角振荡，电磁功率也振荡，影响电网正常运行。为使振荡尽快趋于稳定，常在转子表面装阻尼绕组，该绕组因振荡感应产生的电流损耗吸收转子积聚的能量，使振幅衰减并逐渐消失，发电机趋于稳定。同步发电机的振荡

12/10/202255CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第55页!①不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得停电);

②无法实现供电的灵活性和经济性。这些缺点可以通过多机并联来改善。

单机供电的缺点12/10/202256CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第56页!

电力系统示意图12/10/202257CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第57页!

同步发电机与电力系统并联合闸时，为避免产生冲击电流和并联后能稳定运行，需满足一定条件，而待并联的发电机励磁情况不同，并联方法和条件也不同。节投入并联运行的条件和方法

12/10/202258CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第58页!无穷大电网无穷大电网的定义：很多场合都可认为同步发电机是与无穷大电网并联。1）S→∞2）ZS→03）US=C4）fS=C12/10/202259CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第59页!同步发电机投入并联运行的条件112233445512/10/202260CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第60页!相序一致是绝对条件，其它的相对。因为电机可承受一些小的冲击电流，断路器合闸瞬间，电压差不应超过额定电压的5%~10%，频率差不应超过额定频率的0.2%~0.5%，相位误差不应大于5°。并车准备工作：检查并车条件和确定合闸时刻。通常用电压表测量电网电压，调节发电机励磁电流使发电机输出电压U=U1。借助同步指示器检查并调整频率和相位以确定合闸时刻。同步发电机投入并联运行的条件12/10/202261CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第61页!同步发电机的并车方法1.准确同步并车将发电机调整到完全符合并联条件后的合闸并网操作过程称为准确同步法。发电机在并车合闸前已加励磁，当发电机电压的幅值、频率、相位分别与并车点系统侧电压的幅值、频率、相位接近相等时，将发电机合闸，完成并车操作。12/10/202262CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第62页!准同步并联法的操作步骤为得到合闸并网瞬间，常采用同步指示装置。灯光装置---最常用的同步指示装置

灯光熄灭法灯光旋转法12/10/202263CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第63页!自同步法：用于事故状态下的并车。准确同步法并网时无冲击电流，但很麻烦，对危急情况不适用。自同步法：先检查发电机相序，将励磁回路串一电阻，大小约为10倍励磁绕组电阻rm(限流)，拖动转子使：n≈n1，(拖动方向与n1一致)直接合闸，然后加励磁，通过自整步作用由电网将其拉入同步。自同步并联法特点：操作简单迅速，但冲击电流较大，所以用于事故状态下并车。12/10/202264CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第64页!条件：电压大小相位相同频率相同电压波形相同相序相同发电机与电网的对应相的电压应同相位方法准同步法自同步法并联运行的条件及方法12/10/202265CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第65页!输入功率P1机械损耗pm附加损耗ps铁损pFe电磁功率Pem定子铜损pcu1输出功率P2有功功率的平衡P0：空载损耗12/10/202266CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第66页!Pem为通过电磁感应作用转变为定子绕组上的电功率，称为电磁功率。负载运行时，定子绕组中还存在定子铜耗pCu1，p2是发电机的输出功率。励磁回路消牦功率由原动机或其他电源供给，故不包括在功率流程图中。同步发电机的功率及转矩12/10/202267CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第67页!

电机稳定运行时，驱动性质的原动机转矩与制动性质的电磁转矩和空载转矩之和平衡。同步发电机的功率及转矩12/10/202268CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第68页!有功功率特性是同步发电机的基本特性之一，通过它可研究发电机接在无穷大电网上运行时输出功率的情况，并进一步揭示机组的稳定性和发电机与电动机之间的联系与转化。假定：发电机并联于无穷大电网，磁路不饱和，忽略电枢绕组电阻。同步发电机的功率特性12/10/202269CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第69页!δ为正时，主磁极磁场拖动气隙磁场旋转（同时对有向后拖动的力）此时Pem>0，同步机向电网发出电功率，为发电机工作状态。SNδδ为正n1功角δ对于研究同步电机的功率变化和运行的稳定性有重要意义。发电机的功角12/10/202270CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第70页!功角δ的双重物理意义是励磁电势和电压间的时间相角差。是励磁磁势和合成磁势间的空间相角差。12/10/202271CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第71页!功角δ是转子磁极轴线和定子合成磁极轴线的空间夹角。功角δ物理意义图示B12/10/202272CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第72页!当功角=90时，电磁功率达到最大值，称为功率极限。功率极限正比于励磁电压，反比于同步电抗。隐极同步发电机的功角特性结论：隐极同步发电机电磁功率与功角为正弦关系。PemδmUE0/Xs012/10/202273CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第73页!电磁转矩和功率成正比，电磁转矩为：隐极同步发电机的转矩特性转矩特性曲线与功率特性曲线相同。标么值表示时取速度基值为同步转速，所以同步电机正常运行时转速标么值为1，转矩和功率便有相同标么值。转矩与功率是什么样关系？同步发电机电磁转矩与功率关系又如何？12/10/202274CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第74页!凸极同步发电机的相量图

凸极同步发电机的功率特性12/10/202275CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第75页!凸极同步发电机的功率特性12/10/202276CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第76页!Pemδ0321123基本电磁功率（励磁功率）附加电磁功率（磁阻功率）总电磁功率凸极同步发电机的功率特性12/10/202277CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第77页!无功功率的功角特性定义并联于无穷大电网的同步发电机当电网电压和频率恒定、参数（xd、xq、xs）为常数、空载电势E0不变（即If

不变）时，Q=f(δ)为无功功率功角特性。无功功率与功角的关系12/10/202278CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第78页!凸极同步发电机无功功率的功角特性隐极同步发电机无功功率的功角特性无功功率与功角的关系12/10/202279CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第79页!功角特性Pem=f(δ)反映同步发电机电磁功率随功角变化的情况。稳态运行时，发电机电磁转矩T和电磁功率Pem之间成正比关系：

T=Pem/1

有功功率的调节T1=T0+T要改变发电机输送给电网的有功功率，必须改变原动机提供的动力转矩，可通过调节水轮机的进水量或汽轮机的汽门实现。12/10/202280CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第80页!刚并网时：原动机输入功率用来平衡各种损耗，此时δ=0，定、转子磁极轴线重合，Pem=0，在功角特性原点上。有功功率的调节输入机械功率↑，假设励磁电流保持不变，则P1>P0，P1－P0>0，发电机转子加速，转子磁场超前气隙合成磁场，δ＞0。δ↑，P2=Pem

↑>0，当P1－P0=Pem时，加速过程结束，稳定运行，机械功率转化成电磁功率，发电机输出有功功率P2。发电机内部自动改变位移角，相应改变电磁功率和输出功率，达到新的功率平衡。12/10/202281CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第81页!发电机的静态稳定静态稳定的定义：与电网并联，运行在某一点的发电机，受一外界干扰偏离原工作点，当干扰消失后，发电机若能恢复到原来的工作点，称之为静态稳定。否则称之为不稳定。注意：同步发电机突加负载、切除负载等正常操作时，或者发生短路、电压突变、发电机失去励磁电流等非常运行时，发电机能否继续保持同步运行的问题，则属于动态稳定问题。12/10/202282CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第82页!若原动机输入的能量增加

T1↑，T1>T0+T,则发电机转子突然加速，δ↑，电磁功率↑，抑制功角增大。A’且↑，直到稳定。Pemδ09001800A发电机的静态稳定12/10/202283CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第83页!若发电机工作在B点，，T1=T+T0干扰消失，T1>T’+T0，电机加速，T’↓，电机失去同步。B点不是稳定运行点。Pemδ09001800ABB’输入突然增加

发电机的静态稳定12/10/202284CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第84页!功角0到m范围内，↑，Pem

↑，，同步发电机稳定运行。当功角达到m时，↑（励磁电流不变），Pem↓，，电磁功率无法与输入的机械功率相平衡，发电机转速越来越大，失去同步，不能稳定运行。，，发电机处于极限位置。发电机的静态稳定12/10/202285CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第85页!比整步功率Psyn越大，静态越稳定；空载时，δ=0，Psyn最大，最稳定；δ=π/2，Psyn=0，进入不稳定状态；δ>π/2，Psyn<0，失去稳定。并网运行发电机，短路比大（同步电抗小）的发电机，较短路比小的同步电机比，有功功率相同时，功角要小些，故短路比大的同步电机稳定性较好；输出有功功率相同时，过励状态状态下功角较小，故过励状态下稳定性好；轻载时功角较小，故轻载时稳定性好。发电机的静态稳定12/10/202286CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第86页!过载能力越大，电机稳定性越好。对于汽轮发电机，额定情况下功角为30~40，过载能力为1.6-2.0。过载能力表示静态稳定的能力，不是发电机可过载的倍数。设计时从提高稳定观点考虑，不是从发热观点考虑。发电机功率极限和比整步功率都正比于励磁电势，反比于同步电抗，所以要提高稳定性，可增大励磁电流、减小同步电抗。发电机的静态稳定12/10/202287CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第87页!发电机的励磁电流不变时，δ变化使无功功率发生变化。感性无功功率随有功功率的增加而减少，甚至可能导致无功功率改变符号，要避免发生。只改变有功时，应在调节有功的同时适当调节发电机的励磁电流。发电机的静态稳定12/10/202288CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第88页!静态过载能力(隐极电机）:小结（2）①δ=25-35°；②提高Km(δN)的方法：提高E0或Xs；12/10/202289CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第89页!同步发电机向系统输出有功的同时也向系统输出感性无功，此时电枢反应是去磁性质，要维持机端电压不变，需增加励磁电流。因此无功调节必须依靠励磁电流的调节。保持原动机拖动转矩不变(即不调节原动机的汽门、油门或水门)，原动机输入功率不变，则发电机输出有功亦不变。并列运行时无功功率的调节12/10/202290CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第90页!励磁电流If↑发电机产生一滞后电流，此电流产生去磁电枢磁势，以保证端电压不变。Ff↑，E0↑，发电机端电压仍为电网电压。结论：发电机发出感性无功功率，且励磁电流

If越大，I越大，无功功率也越大。发电机未带有功时无功的调节12/10/202291CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第91页!无功输出为零不同励磁时的相量图

发电机未带有功时无功的调节12/10/202292CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第92页!BAA’B’①正常励磁电流If0。规定：当发电机输入不变有功，输出电枢电流，当时的励磁电流定义为正常励磁电流，此时与同相。②若If，则E0↑，设E0↑至E02,滞后于，过励状态：电枢除有功分量外，还向电网输出感性无功。发电机供恒定有功功率12/10/202293CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第93页!P2=常数，调节励磁时的相量图

发电机供恒定有功功率12/10/202294CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第94页!定义：并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率不变时，表示电枢电流I和励磁电流If的关系曲线I=f（If）。同步发电机的V形曲线12/10/202295CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第95页!①cos=1,I最小，不论If↑或者If↑，I都将增加；②正常励磁对应于空载，I=0,当If↑时I↑，发出感性无功，过励;If↓时I↑，发出容性无功，欠励；③Pem↑，U形曲线上抬，Pem2>Pem1>Pem0；IIf0欠励过励正常励磁领先滞后cos=1不稳定区Pem2Pem1Pem0同步发电机的V形曲线12/10/202296CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第96页!⑤cos=1的左边属欠励区，电机发出容性无功，cos=1的右边属过励区，电机发出感性无功；⑥随If↓，↑，当If过小，=900，电机将失去稳定。IIf0欠励过励正常励磁领先滞后cos=1不稳定区Pem2Pem1Pem0同步发电机的V形曲线12/10/202297CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第97页!V形曲线的几个特点不稳定区域边缘：δ=900，连线向右倾斜；每条曲线上的电流变化量ΔI为无功分量；励磁电流增大时，电枢电流变化规律为先减小后增大。12/10/202298CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第98页!发电机工作状态与有功输出的关系有功调节依靠原动机输入功率调节实现。发电机并网后，若励磁不变，只开大汽门（或水门），即原动机出力↑，转子轴上机械转矩↑，输入的机械转矩T1大于电磁转矩T，转子升速，功角δ↑，电磁功率↑，发电机输出功率↑。新条件下保持,得到新的平衡，这时定子电流和无功都将改变。12/10/202299CH18+同步发电机并联运行共108页，您现在浏览的是第99页!Pemδδ1δ2Q120①②③④①Pem=0，最大值，感性；②