第22章-同步发电机的并联运行

1第二十二章同步发电机的并联运行§22-1并联合闸的条件和方法§22-2同步发电机与无穷大电网并联运行一、电磁功率与功角特性二、凸极效应三、有功功率的调节四、静态稳定的条件五、无功功率的调节发电机概述由一台同步发电机供电的缺点：每一台发电机的容量有一定的限制；负载是经常不断变化的．当负载很小时，发电机的运行效率很低．如果没有备用发电机，一旦发电机需要检修，就无法供电．如果有备用发电机，等于经常积压一台同容量的发电机，很不经济．当负载变化时，由于单机供电，系统容量不大，发电机的频率和端电压都会受到影响．3并联运行有以下的优点：电能的供应可以互相调剂，合理使用增加供电的可靠性供电的质量提高了系统越大，负载就越趋均匀联成大电力系统后，有可能使发电厂的布局更加合理并联运行解决的问题当一台发电机要并联到电网时，并联合闸的条件是什么?同步发电机的负载（有功、无功）在并联后如何分配、调节的?4§22-1并联合闸的条件和方法一、同步发电机并联投入条件：发电机的电压大小等于电网电压的大小；发电机的频率等于电网的频率；在合闸时，发电机的电压相位与电网电压的相位一样；发电机的电压相序与电网电压的相序相同；发电机的电压与电网电压波形一致；较易满足设计保证5电压差：形成环流（称为均衡电流）理想合闸：并联前后环流为061、频率、相位相同，大小不相等无功均衡电流，1号机去磁，2号机增磁2、大小、频率相同，相位不相同有功均衡电流1号机输出有功电流，减速2号机输入有功电流，加速相差自整步过程两台JF30相位差140°并联冲击电流！(E01E02)0102EE（）1I2I73、电压大小相等，频率不相同相当于两电压相位差在0-360°变化不断变化的有功均衡电流，导致电机内功率震荡。频差自整步过程：频率比较接近，可牵入同步。(f1f2)78二、并联投入方法——相灯法相灯法：利用跨接在接触器两端的三个灯泡，来检查并联投入的条件和掌握并联投入的时间。暗灯法旋转灯光法功能：检测相序、压差、相位差。9暗灯法接线图步骤：1、接近同步速2、端电压为额定值3、相序正确，三只相灯同时忽明忽暗4、细调转速5、灯暗时投入10暗灯法接线图步骤：1、接近同步速2、端电压为额定值3、相序正确，三只相灯同时忽明忽暗4、细调转速5、灯暗时投入11步骤：1、接近同步速2、端电压为额定值3、相序正确，三只相灯轮流亮：当f1f2时：灯亮、灯亮、灯亮、灯亮当f1f2时：灯亮、灯亮、灯亮、灯亮4、细调转速5、U0时投入灯光旋转法接线图步骤：1、接近同步速2、端电压为额定值3、相序正确，三只相灯轮流亮：当f1f2时：灯亮、灯亮、灯亮、灯亮当f1f2时：灯亮、灯亮、灯亮、灯亮4、细调转速5、U0时投入灯光旋转法接线图13问题？•如果按照暗灯法接线发现灯光是旋转的，怎么回事？或按旋转灯光法接线灯光同时亮暗，为什么？相序不对了！§22-2同步发电机与无穷大电网并联运行研究并联运行时，认为电网有无限大的容量，以致于它的电压U=常数、频率f＝常数一、电磁功率与功角特性二、凸极效应三、有功功率调节四、静态稳定的条件五、无功功率调节15电磁功率：Pem§22-2同步发电机与无穷大电网并联运行一、电磁功率与功角特性输入机械功率：P1输出功率：对不饱和隐极电机忽略电枢绕组电阻（铜耗）16电磁功率：Pem§22-2同步发电机与无穷大电网并联运行一、电磁功率与功角特性输入机械功率：P1输出功率：对不饱和隐极电机忽略电枢绕组电阻（铜耗）0arsx0EUI16内功率因数角功率因数角功率角或转矩角o0EIdIqIsjIxU0asEUIrjIx17§22-2同步发电机与无穷大电网并联运行对不饱和隐极电机17内功率因数角功率因数角功率角或转矩角Eo0EIdIqIsjIxUsin0semxUmEP功角特性18§22-2同步发电机与无穷大电网并联运行内功率因数角功率因数角功率角或转矩角Eo0EIdIqIsjIxUsin0semxUmEP功角特性功率角θ物理意义超前近似角超前角FaFfF19电磁转矩：功角特性物理解释：存在θ角就产生电磁转矩Tem原动机克服电磁转矩，驱动转子旋转，好象原动机驱动的Ff带动着Bδ波以同步速旋转！实现机电转换！20一台隐极三相同步发电机并联于无穷大电网运行，额定运行时功率角θ=30°，若因故障电网电压降为0.8UN，假定电网频率仍不变，求（1）如保持输出有功功率及励磁不变，此时发电机能否继续稳定运行，功率角θ为多大？（2）在（1）的情况下，若采用加大励磁的办法，使E0增大到原来的1.6倍，功率角θ为多大？解（1）（2）例题：21二、凸极效应对不饱和凸极电机，并忽略电枢绕组电阻电磁功率：功角特性：22基本电磁功率：附加电磁功率：凸极效应：由于直轴和交轴磁路的磁阻不同而进行能量传递的现象专门利用凸极电磁转矩来运行的称为反应式同步电机或磁阻式电机基本分量附加分量隐极式：xd=xq=xs不加励磁也能输出功率！23三、有功功率调节调节方法：当励磁电流一定时，要增加发电机的输出功率，须增加原动机输入功率！24四、静态稳定的条件稳定工作点：A不稳定工作点：B稳定工作的条件：比整步功率：静态过载能力：第二十二章同步发电机的并联运行§22-2与无穷大电网的并联运行电磁功率和功角特性凸极效应有功功率的调节静态稳定的条件无功功率的调节26五、无功功率调节改变同步发电机的励磁电流，产生只能使得电枢绕组滞后的或超前的纯无功电流，没有改变发电机输出或输入有功功率。这从能量守恒定律看，也必然是这样．改变发电机励磁电流，并没有增加发电机输入功率，当然，不可能使发电机输出有功功率。V形曲线正常励磁过励欠励cosφ=1不稳定区Pem=0Pem1Pem2IfIa0arsx0EUI隐极机为例：0.正常励磁；1.过励（感）；2.欠励（容）；3.非稳定。（忽略电枢绕组电阻）全为有功功率28小结•同步发电机并联运行的条件与方法•同步发电机的功角特性功角特性；功率角物理意义。•同步发电机有功功率的调节调节原动机的输入功率•同步发电机无功功率的调节调节发电机励磁电流29第二十二章同步发电机的并联运行§22-1并联合闸的条件和方法一、并联投入条件：大小；频率；相位；相序；波形二、并联投入方法：相灯法：暗灯法；旋转灯法。§22-2与无穷大电网的并联运行30第二十二章同步发电机的并联运行§22-2与无穷大电网的并联运行电磁功率和功角特性凸极效应有功功率的调节静态稳定的条件无功功率的调节sin0semxUmEP功率角θ及定义超前近似角超前角思考题：并网运行时，调节发电机励磁电流，有功功率是否变化？无变化；调节If，只能改变Q2。单机运行时，调节发电机励磁电流，有功功率是否变化？一般地，调节If，将使输出电压变化，进而影响负载功率而使发电机P2改变。思考题：并网运行时，调节发电机输出有功功率，无功功率是否变化？调节P2，Q2随之改变。单机运行时，可以直接调节发电机输出有功功率吗？不允许直接调节，一般是保证发电机输出电压、频率稳定，而输出功率由负载决定。飞机上容量相近的发电机并联运行的特点？容量有限，单独调节一台发电机就会引起电网电压、频率的波动。