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1、第十七章 同步发电机 并联运行 Date1 第一节第一节 投入并列运行的条件与方法投入并列运行的条件与方法 第二节第二节 并网运行的同步发电机电磁功率与并网运行的同步发电机电磁功率与 功角特性功角特性 第三节第三节 并网运行时有功功率的调节与静态并网运行时有功功率的调节与静态 稳定稳定 第四节第四节 并网运行时无功功率的调并网运行时无功功率的调节与节与V V型型 曲曲线线 * *第五节第五节 同步发电机并网后正常运行分析同步发电机并网后正常运行分析 * *第六节第六节 同步发电机的振荡同步发电机的振荡 本章主要内容本章主要内容 Date2 思考思考 1 1、同步发电机单机供电有什么缺点？供电系
2、、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？统怎样克服单机供电的这些缺点？ Date3 不能保证供电质量不能保证供电质量( (电压和频率的稳定性电压和频率的稳定性) ) 和可靠性和可靠性( (发生故障就得停电发生故障就得停电); ); 无法实现供电的灵活性和经济性。无法实现供电的灵活性和经济性。 这些缺点可以通过这些缺点可以通过多机并联多机并联来改善。来改善。 单机供电的缺点单机供电的缺点 Date4 并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。现并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。现 代发电厂都是把几台同步发电机并起来接在共同汇流代发电厂都是把几台同步发电机并起来接
3、在共同汇流 排上，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一排上，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一 个大系统个大系统( (电网电网) )。 同步发电机并联运行同步发电机并联运行 Date5 电力系统示意图 Date6 同步发电机并联运行的优点同步发电机并联运行的优点 提高供电可靠性，一台电机发生故障或定期检修提高供电可靠性，一台电机发生故障或定期检修 不会引起停电事故。不会引起停电事故。 提高供电经济性和灵活性。提高供电经济性和灵活性。 提高供电质量。同步发电机并联到电网后，它的提高供电质量。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、频运行情况受到电网的制约
4、，也就是说它的电压、频 率要和电网一致而不能单独变化。率要和电网一致而不能单独变化。 Date7 同步发电机与电力系统并联合闸时，为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，避免产生冲击电流和并联后能稳定运行， 需满足一定条件，而需满足一定条件，而待并发电机励磁情况待并发电机励磁情况 不同，并联方法和条件也不同不同，并联方法和条件也不同。 第一节 投入并联运行的条件和方法 Date8 uu什么是同步发电机的什么是同步发电机的投入并联投入并联？ 同步发电机并联运行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把同步发电机并联至电网的过程称为 投入并联投入并联，
5、或称为，或称为并列、并车、整步并列、并车、整步。 Date9 无穷大电网无穷大电网 无穷大电网的定义：无穷大电网的定义： 很多场合都可认为同步发电机很多场合都可认为同步发电机 是与无穷大电网并联。是与无穷大电网并联。 1 1）SS 2 2）Z ZS S 00 3 3）U U S S = C = C 4 4） f f S S = C= C Date10 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从图中可以看出同步发电机投入并联运行的 条件是什么？条件是什么？ Date11 同步发电机投入并联运行的条件 1 1 2 2 3 3 4 4 55 Date12 uu待并发电机的
6、励磁电势应与电网电压相等。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同步发电机投入并联运行的条件 uu并联合闸瞬间，待并发电机与电网的对应相并联合闸瞬间，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的电压应同相位，亦即发电机与电网回路电势 为零。为零。 uu待并发电机与电网相序相同。待并发电机与电网相序相同。 uu待并发电机电压波形与电网电压波形相同。待并发电机电压波形与电网电压波形相同。 uu待并发电机的频率与电网频率相等。待并发电机的频率与电网频率相等。 Date13 相序一致是绝对条件。电机可承受小冲击电流相序一致是绝对条件。电机可承受小冲
7、击电流 ，断路器合闸瞬间，电压差不应超过额定电压，断路器合闸瞬间，电压差不应超过额定电压 的的5%10%5%10%，频率差不应超过额定频率的，频率差不应超过额定频率的 0.2%0.5%0.2%0.5%，相位误差不应大于，相位误差不应大于55。 并车准备工作：检查并车条件和确定合闸时刻并车准备工作：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，调节发电机通常用电压表测量电网电压，调节发电机 励磁使励磁使U U= =U U 1 1 。借助同步指示器检查并调整频。借助同步指示器检查并调整频 率和相位以确定合闸时刻。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同步发电机投入并联运
8、行的条件 Date14 并联条件不满足时对发电机的影响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，使定子绕组端部电机和电网之间有环流，使定子绕组端部 受力变形。受力变形。 电机和电网之间有高次谐波环流，增加损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。耗，电机温度升高，效率降低。 产生拍振电流和电压，引起电机内功率振产生拍振电流和电压，引起电机内功率振 荡。荡。 Date15 同步发电机的并车方法同步发电机的并车方法 1. 1.准确同步并车准确同步并车 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 并网操作过程称为并网操作过程称为
9、准确同步法准确同步法。 发电机在并车发电机在并车合闸前已加励磁合闸前已加励磁，当发电机电，当发电机电 压的幅值、频率、相位分别与并车点系统侧压的幅值、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。电机合闸，完成并车操作。 Date16 uu将待并网的同步发电机由原动机拖动将待并网的同步发电机由原动机拖动接近接近同步同步 速度。速度。 uu调节励磁电流，使发电机调节励磁电流，使发电机空载电压与电网电压空载电压与电网电压 相等。相等。 uu确认确认相序相同相序相同，调原动机转速使发电机电压频，调原动机转速使发电机
10、电压频 率率约约等于等于电网频率。电网频率。 uu在对应相电压在对应相电压相位相同相位相同的瞬间，合闸并网，完的瞬间，合闸并网，完 成并网操作。成并网操作。 准同步并车的操作步骤准同步并车的操作步骤 Date17 准同步并联法的操作步骤准同步并联法的操作步骤 uu为得到合闸并网瞬间，常采用为得到合闸并网瞬间，常采用同步指示同步指示 装置。装置。 uu灯光装置灯光装置-最常用的同步指示装置最常用的同步指示装置 灯光熄灭法灯光熄灭法 灯光旋转法灯光旋转法 Date18 灯光熄灭法 Date19 V A C B AI BI CI 按照图中的连接方式，指示灯按照图中的连接方式，指示灯 在什么情况下熄灭
11、？在什么情况下熄灭？ 灯光熄灭法 Date20 V A C B AI BI CI 在电网与发电机的对应在电网与发电机的对应 相间接三组灯，三组灯全暗相间接三组灯，三组灯全暗 时合闸。时合闸。 灯光熄灭法 Date21 时大时小，时大时小， 则灯光时亮时暗，且则灯光时亮时暗，且 三组灯所加三组灯所加 相同，相同， 故三组灯同时明故三组灯同时明或或暗暗 。 灯光熄灭法 I Date22 I I I 与与 IIII的差值越大 的差值越大 ，灯光明暗变化频率越快，灯光明暗变化频率越快 ，此时调整发电机转速。，此时调整发电机转速。 使灯光明暗的频率很使灯光明暗的频率很 低（说明低（说明 I I IIII
12、 ），当三 ），当三 组灯光全部暗时，表明发组灯光全部暗时，表明发 电机与电网对应相电压相电机与电网对应相电压相 等且同相位，迅速合闸。等且同相位，迅速合闸。 灯光熄灭法 Date23 如果灯光不是明、暗交替，表明相序不一致，应调如果灯光不是明、暗交替，表明相序不一致，应调 整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证 相序一致；相序一致； 相灯明暗快慢和发电机频率相灯明暗快慢和发电机频率 2 2 及电网频率及电网频率 1 1 有关，有关， 通过调节发电机转速使灯光明暗变化十分缓慢时，通过调节发电机转速使灯光明暗变化十分缓慢时， 说明同步发电机和电网
13、的频率十分接近，这时等待说明同步发电机和电网的频率十分接近，这时等待 灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。 灯光熄灭法 Date24 不满足并网条件时，灯光熄灭法所见的现象：不满足并网条件时，灯光熄灭法所见的现象： 1 1）频率不等频率不等。相灯呈现同时暗、亮的变化很快，说明。相灯呈现同时暗、亮的变化很快，说明 发电机与电网的频率不同，需调节原动机转速从而发电机与电网的频率不同，需调节原动机转速从而 改变发电机频率。改变发电机频率。 2 2）电压不等电压不等。三个相灯没有绝对熄灭的时候，而是在。三个相灯没有绝对熄灭的时候，而是在 最亮和最暗范围闪烁，需调
14、节励磁电流从而改变发最亮和最暗范围闪烁，需调节励磁电流从而改变发 电机的端电压。电机的端电压。 3 3）相序不等相序不等。三个相灯明暗呈旋转变化状态，说明发。三个相灯明暗呈旋转变化状态，说明发 电机与电网的相序不同，需对调发电机或电网的任电机与电网的相序不同，需对调发电机或电网的任 意两根接线。意两根接线。 4 4）相位不等相位不等。三组相灯不熄灭，不能合闸并网，需微。三组相灯不熄灭，不能合闸并网，需微 调转速。调转速。 灯光熄灭法 Date25 灯光旋转法 Date26 灯光旋转法灯光旋转法 V A C B AI BI CI 3 2 1 I 利用跨接在发电机和电网利用跨接在发电机和电网 间灯
15、光的明暗来判断。间灯光的明暗来判断。 相序相等时，发电机频相序相等时，发电机频 率和电网不同时，三只灯端率和电网不同时，三只灯端 电压交替变化。电压交替变化。 Date27 I l l加在此加在此3 3组灯上电压显然组灯上电压显然 不等。不等。 l l三组灯不是同时亮三组灯不是同时亮 暗，此时暗，此时 3 3最亮，最亮， 2 2 次之，次之， 1 1最暗。最暗。 2 3 1 灯光旋转法灯光旋转法 Date28 I 灯灯1 1继续亮，灯继续亮，灯2 2渐暗，灯渐暗，灯 3 3更亮，更亮， ，灯，灯3 3最亮最亮 。 当灯当灯3 3最亮后，灯最亮后，灯1 1亮亮 度度 ，灯，灯2 2更暗，下一个最
16、更暗，下一个最 亮灯为亮灯为1 1，再又轮到灯，再又轮到灯2 2最最 亮，逆时针转，最亮灯顺亮，逆时针转，最亮灯顺 序为序为3-1-2-3-1-23-1-2-3-1-2。 2 3 1 灯光旋转法灯光旋转法 Date29 下个最亮灯为下个最亮灯为2 2，再下个为，再下个为 1 1，灯光最亮顺序为，灯光最亮顺序为321321321321 ，灯光顺时针旋转。，灯光顺时针旋转。 I 1 2 3 3 3最亮，最亮， 2 2次之，次之， 1 1最暗最暗 I I 与与 愈接近，灯愈接近，灯 光旋转速度越慢。光旋转速度越慢。 灯光旋转法灯光旋转法 Date30 I 1 2 3 灯光旋转法灯光旋转法用来用来 寻找合闸时间
