第15章同步发电机的并联运行

第十五章同步发电机的并联运并联合闸的条件同步发电机并联有功功率的调节第十五章同步发电机的并联运 基本要掌握同步发电机掌握同步发电机掌握有功功率和理解V提高供增加供电提高供5）联成大Ug Us fg同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并并车、整AA&U&U&CsBgus 2Ussin(sts

ts ug

2U

tg

u ZZ 发电机的发电机发电机在合闸检查投入。确定合闸借助同步指示器检查并调整频率和相位以确定二、K 312K 312~C发电C间对应相端点中接入

同步指示11

&

&22

&33

&

&

暗灯法1频率

&

&Ag11

&

0~

3&Cs3

&Bs U1U2

(0~2)U

三个相灯将呈现同时暗、同时亮的交替变化现象通过调2电压

&

11

gU1UAsUAg U&&U&

22&U1U2U3Us

U三个相通过调节励磁电流可以改变发电机的端电压，使Ug=Us3相序错接

C 3K13K12~Cg发电 AA；BC；CB 同步

指示相灯承11

&

&Ag22

&

33

&

&Asg

&Ag

&&Cg

2323

&Bg&如果UsUg

& &1 =0：U1

2 2

332&2=120：2

U

3Us

&Cg3131

3 332 32U1U3

g=240：U3

&

&&

U1U2

&Cs

1U&12g&2 &UsUg

fg

32，则灯光也会32说明发电机与电网的相序不同，需对调发4相位

&

11

&Ag2&U1U2U32Us2&

3&Cs3

2&Bg 2①将要并网的发电机拖动到接近同步3K12~C接线特点：一3K12~C和电网的对应相端点之间，另 个相灯接于发电机和电网的不同相端点之

同步指示11

&

&22

&

33

& 频率不如果UsUg，但fgfs，则灯光出现旋相序C 3K12~Bg发电错接为：AsAg；B3K12~Bg发电 11

&

&22

同步指示3&s&3三个相灯①将要并网的发电机拖动到接近同步②加上励磁，调节发电机励磁电流的大小，使发电机的压与电渐变慢，最后在相灯1熄灭、相灯2和相灯3亮度相同时迅速RR~事先校将发电把发电机拖动到接近同步速(转差率小于5%)时，合上并T1T式中，T1—原动机输入给发电机的驱动转T—电磁转T0—机械摩擦及铁损引起T1TT01PMp0PM1(pmpFe)1P2PM

mI2R12pcupmp0pm

pCumI2R

同步发电机的流程UcosIREcos(E0

&a jXaPMP2

jXmUIcosmI2RmEIcos(mE0I

& 无限大电电网的容量相对于并联的同步发电机0容量来说大得多，发电机负载的变动功率角的双重

jX

jX&0为&&之间的夹00&jX0jX0jXanSSnSSNNTf

转子磁 的转

的转速f ，n=n1&f

间无相对运动，固定&f同步发 0 0后，当电网电压和频率恒定、电机参（Xd、Xq、Xc）为常数、空载电势E0持不变时，PM=f()忽略电1）PMP2pcuP2mUI qd d

Usin IqXqU

IqXId

E0U dPMmUIqcosmUId qmE0UsinmU2Xd XqsinXd 2XdXq d功角特性表 mE0UsinmU2Xd Xqsin PP 2X 式中P

XmEX

sin

为励磁电磁功率(基本电磁功率Md

XdX2XdX

180为凸极电磁功率(附加电磁功率)功角特性曲 XdXqXC，功角特性表 mE0U

C功角特性

180最大电磁功当90时

mXMXCT凸极同步发TPMmE0Usin 隐极同步发

mU XdXq 2XdXq

sin2TTT

mE0U并联运P21(pmpFepMPMP21PMp0

180保持励保持励流不1

T1p0 SSSn1NNnf 180ETT

n

P2PMm sinXc当达到 结论：并联于电网的发电机输出的有功功率可以通过调调节有功功率时发电机输出无功功率的变持励磁电流if不变，调节发电输出的有功功率时，励磁电动势&0的轨迹是一个圆，电枢电&它们称为同步电机的当发电机的励磁电流不变时，改变发电机输出的有功率时功功率也会发生变化。当有功功率增大时，滞的无功功

0jX0

&0

jX0&0jXo

同步发电T1T原动机的有效输入转TTT1

A0A 0

B 180TA点：微小扰动使 增大 时电磁转矩T也增加一个T，扰动 失后，

B B电机自动回到A点运行

0A 0

180B扰 后，失步，不

n 同步发电机静态稳定的判据：dTAB当dT0时，同步发电机的运 AB是不稳定dT0时，为同步发电机的静态稳定极限，此时TTmax0隐极同0

A

180隐极同步发电机的静态稳定极限：隐极同步发电机的最大电磁转矩

mC整步转矩系数隐极同步发

T180dTm

XC

凸极同步发dTmE0Ucos

mU

Xd

cos Xd XdXq同步发电机的最大电磁转矩与额定电磁转矩TN之比称为过，用km

kkTmTN

PM

180隐极同步发 PM M 隐极同步发电机，一般过载能力km=1.5~2.0，即30~40提高过PM一定时，PM km mE0UXMXC增大励磁电动势减小同步电抗

励磁绕组励磁安匝气隙电机尺

造价短路比 X X

并联运行的稳定性动态稳定同步发电机的动态稳定是指发电机在突的能力。并联运行时无功功率的调节—V形曲无功功假设：在调节无功功率时，发电机输出的有功功率不忽略电枢电阻和磁饱则P2mUIcos IcosXM mE0UsinXMC

E0sinIcos正常

E0sin

A&2C j&2C1cos1 &与&同相1

&过励状B

&1

&2if

if

发电机除输出有功功率 还输出滞后的无功功欠励状A

还输出超前的无功功率

& & &E&E4ifif 4

2

3进一步减小励磁电流， 电机将不能稳定运行 VV不变时，表示电枢电流I和励磁电流if的关系曲线I=f(if)。有功功率越大，电枢为正常励磁点，即cos=1；cos=1的连线为一条略微向

Io

"'P"coscosMMPMPicos=1曲线的左边为欠励右边为过励状态，功率因V形曲线左侧（

PM"PMM M"PMM发电机的欠励运行范围内）有一个

cos P .后P"PMP"PMP'M 滞ii欠 小UUs ffs发电机的发电机的发电机的在合闸时功率角&&0空间相位为产生励磁电动势&的励磁磁动势& 生端电压&的等效合成磁动势

之间的夹角，即转轴线与等效合成磁极轴线之间的夹不变时，PM=f()。凸极同步发 mE0UsinmU2Xd Xqsin2P 2X 隐极同步发 mE0U C动机发生微小扰动时，如果在扰动后，发电机能够恢复同步发电机静态稳

dT过载能力：同步发电机的最大电磁转矩Tmax与额定电磁转 m PM m M隐极同步发电机的最大电磁

mC隐极同步发电机的稳定运行0隐极同步发电机的的过载 PM

M 1并联于电网运行的同步发电机，调节原动机输入的机械功，可以改变发电机的功角13并联于无穷大电网的同步发电机，在有功功率不变时，电电流I随励磁电流if的变化的曲线 f(if)称为发电机的V形曲。课后复习重点和 复习重同步发同步发电 作业P295习题15-8，15-[例15-1]一台三相汽轮发电机，cosN=0.8（滞后），抗Xc=1，并联在无限大电网上运行,试求1供给90%额定电流时，发电机输出的有功功率和无功功（额定功率因数），空载电动势E0和功角2调节原动机输入的机械功率，使输出有功功率达110%，如励磁保持不变，则功角和无功功率如何变化？）如需无功保持不变，如何调节励磁电流，求此电动势E0和功角解：1）取&&

因为I0.9,cos0.8()则电枢电流

有功功率P2UIcosIcos电磁功率PMP2无功功率Q2UIsin

空载电动0&&jX0

1j(0.72j0.54)11.54E0

励磁保持不变，则空载电动势E0不变，E0有功功率为额定的110

XC

sinsin可知

sinsin1.1sin25.1 arcsin0.518 220 2202E0

1.7212IIXc