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1、6.3 同步发电机的并网运行,1 同步发电机理想并网条件,2 同步发电机并网操作的方法,3 同步发电机的功率、转矩关系,4 同步发电机的功角特性,5 并网同步发电机的有功调节及静态稳定,6 并网同步发电机的无功调节及V形曲线,1 同步发电机理想并网条件,一、并联运行的必要性(1),电能的供应可以相互调剂，合理使用，从而更合理地利用动力资源和发电设备。 增加供电的可靠性。一台发电机的故障，不致于造成停电事故，同时，也减少了备用容量。 供电的质量增加了。由于系统容量很大，一台电动机的起动、加载、停机，对系统来说，几乎就没有影响，因此，电网的电压和频率能保持在要求的恒定范围内。,一、并联运行的必要性
2、(2),系统愈大，负载就愈趋均匀，不同性质的负载，相互起补偿作用。就以地区来说，地区大，时差也大，使用照明的时间也就错开了，负载均匀，发电机就能经常满载运行，提高了设备的利用率，若电力系统处在尖峰负荷(短时用电量较大)，可以用增开担负尖峰负载的发电机来解决，不使电网中发电机的负载均衡性遭到破坏。 联成大电力系统后，有可能使发电厂的布局更加合理。在产煤区，多布置一些火力发电厂，在水力资源丰富的地方，多布置一些水力发电厂，然后，利用高压输电线对工业中心区域供电。,二、无限大电网,无限大电网：现代的电力系统容量很大，系统的电压和频率可以看作是不变的，即U=常数，f常数， 这样的电网称为无限大电网，所
3、以无限大电网实际上是相当于一个内阻抗等于零的恒频、恒压电源。 由于并网后的发电机运行情况要受到电力系统的制约，也就是它的电压、频率要和电网一致而不能单独变化。因此，对发电机的运行分析将与单机运行有所不同。 实际上，系统的容量是有限的无限大电网只是一个相对的概念负载增加时，就必须增加发电量，否则，电压和频率就会下降，只是大容量系统中，电压和频率的变动很小而已。,三、研究并联运行时所用的规定正方向,三、并网情况分析,理想并网条件：,2 同步发电机并网操作的方法,一、并网投入方法,整步过程：把发电机投入到电网所进行的操作过程称为整步过程（或称并车)，整步方法：准整步和自整步。,准整步：把发电机调整到
4、完全合乎并联投入，然后投入电网，这种方法叫准整步。 自整步：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向(和定子旋转磁场的转向一致)把发电机拖动到接近同步速旋转，把励磁绕组通过一限流电阻短路(不加励磁)，然后把发电机投入电网，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。,讨论：1）进行自整步操作时要注意，发电机投入电网时，励磁绕 组不 应开路，否则励磁绕组中将感生危险高压；励磁绕组也不直接 短路，否则合闸时定子电流会有很大冲击。 2）自整步法主要缺点是投网时冲击电流稍大。,一、并网投入方法,二、准整步法,准整步法并车方法：,为判断发电机是否满足并联投入条件，常常采用同步指示器
5、，最简单的同步指示器由三组同步指示灯组成。同步指示器有两种接法，一种是暗灯法，另一种叫旋转灯光法。,二、准整步法,3 同步发电机的功率、转矩关系,一、功率平衡方程式,二、关于电磁功率的初步认识,三、转矩平衡方程式,4 同步发电机的功角特性,一、功角特性的定义及意义,二、功角特性公式的推导,三、关于功角特性的讨论,讨论：,将凸极同步电动机的功角特性两边同除以同步机械角速度,为基本电磁转矩。,为附加电磁转矩或凸极电磁转矩。,若要求取无功功率QmUIsin的功角特性，可用类似方法推导出：,当E0、U和xd为常数时，无功功率也是功率角的函数,四、功角的物理意义,1）对发电机而言， 角是励磁电动势超前于
6、端电压的时间角 2）的空间意义，是主磁场与电枢等效合成磁场之间的空间角。功率角可看作转子磁极轴线与电枢等效合成磁极轴线之间的空间角,总之：功率角实际上反映了定子合成磁场扭斜的角度，它愈大，产生的电磁功率和电磁转矩也愈大。而形成角的原因是由于有交轴电枢反应磁动势 Faq（或 Iq），所以，交轴电枢反应磁动势是产生电磁转矩、进行机电能量转换的必要条件。,5 并网同步发电机的有功调节及静态稳定,一、分析假设,二、发出有功功率的调节过程,三、并网同步发电机的静态稳定,例题 一台凸极同步发电机，接在电网上额定运行，运行于 （滞后）下，略去定子电阻， 试求： (1) (2) 与 (3) 过载能力,6 并网
7、同步发电机的无功调节及V形曲线,一、调节无功功率的必要性,接到电网上的负载，除了少数电热设备外，绝大多数都是电感性质的负载。所以，一个电力系统，除了要给负载有功功率外，还要给负载大量的感性无功功率。据大致估计，一个现代化的电力系统，异步电机需要的无功功率占了电网给的总无功功率的70，变压器占了20，其它设备占10。 电网给的总无功功率，应该由电网里的全部发电机共同负担。但是，每台发电机究竟负担多少，怎样调节一台发电机的无功功率呢？这是本节要研究的问题。,二、分析假设,三、发出无功功率的调节过程,四、同步发电机的V形曲线,五、关于有功调节需保持无功不变的分析,六、关于有功、无功调节综合性结论,七、举例,
