第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行

1、第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1 1 n： n1電樞反應(yīng)：取決于 與 的夾角 的數(shù)值。 交軸電樞反應(yīng)磁動勢的作用； 直軸電樞反應(yīng)磁動勢的作用。 n2隱極電機以及凸極電機 電磁感應(yīng)過程、電勢方程式、相量圖、 參數(shù)的物理意義。 n3同步電機的運行特性以及參數(shù)的測定方法。 0 E I 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2 2 第十一章第十一章 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行 n主要內(nèi)容： 1. 同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行條件和方法。 2功率、轉(zhuǎn)矩守恒關(guān)系。 3隱極以及凸極同步發(fā)電機的功角特性，功 角的物理意義。 4有功功率的調(diào)節(jié)；靜態(tài)穩(wěn)定性。 5無功功率的

2、調(diào)節(jié)；V形曲線。 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行3 3 n一、并網(wǎng)運行的優(yōu)點一、并網(wǎng)運行的優(yōu)點： n 合理利用電能： 充分利用水電和火電； 地區(qū)間相互調(diào)節(jié)； 合理投入發(fā)電機的臺數(shù)。 n 提高供電質(zhì)量：電網(wǎng)電壓和頻率趨于穩(wěn)定。 n 提高供電的可靠性。 n 負載趨于平衡，感性和容性負載相互起 補償作用。 11-1 概述 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行4 4 n二、無限大電網(wǎng)二、無限大電網(wǎng)： ， 。 無限大電網(wǎng)相當于一個內(nèi)阻抗為零的 恒頻、恒壓電源。 三、規(guī)定正方向三、規(guī)定正方向 Uf常數(shù)，常數(shù)0r A X 0 E G U S U G I S I 電網(wǎng) 發(fā)

3、 電 機 一 相 繞 組 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行5 5 n11-2 同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法 n一、并網(wǎng)條件一、并網(wǎng)條件（整步） n1發(fā)電機的電壓幅值等于電網(wǎng)電壓幅值， 而且波形一致。 n2發(fā)電機的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位一致。 即 n3發(fā)電機的頻率等于電網(wǎng)的頻率。即 n4發(fā)電機的相序必須與電網(wǎng)相序一致相序一致。 GS UU SG ff 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行6 6 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行7 7 n不滿足條件的后果不滿足條件的后果： n GS UU GS UUU SGSG

4、 c xx U j ZZ U I 產(chǎn)生很大沖擊電流。 0 S x A X 0 E G U S U 發(fā) 電 機 一 相 繞 組 c I U U S U G U c I GS 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行8 8 n ，如 GS GS ff S U G U SG S U G U SG U c I S U G U SG U c I 0cI cos0 GG mU Icos0 GG mU I 發(fā)電機 電動機 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行9 9 n 相序不一致，禁止發(fā)電機并網(wǎng)。相序不一致，禁止發(fā)電機并網(wǎng)。 SGSG c xx U j ZZ U I 沖擊電流很大

5、 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1010 n二、二、 并網(wǎng)方法并網(wǎng)方法：準整步，自整步 n（一）準整步（一）準整步 同步指示器相序，頻率 n 暗燈法暗燈法： n 相序一致 例如 GS ff 1AGAS UUU 2BGBS UUU 3CGCS UUU 0 EU ，頻率不一致 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1111 2 G UU 時三個燈最亮 0U 時三個燈滅 1AGAS UUU 任何時刻，三個燈的亮度一樣任何時刻，三個燈的亮度一樣 2BGBS UUU 3CGCS UUU 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1212 n 相序不一致 1A

6、GAS UUU 2CGBS UUU 3BGCS UUU 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1313 1AGAS UUU 2CGBS UUU 3BGCS UUU 禁止合閘并網(wǎng)禁止合閘并網(wǎng) 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1414 n 燈光旋轉(zhuǎn)法燈光旋轉(zhuǎn)法 n（二）（二） 自整步自整步 V G S 3 1 2 3 s A s B s C G C G B G A 電網(wǎng) 0 f i 1 nn 相序正確， ， 時， 投入電網(wǎng)，并立即加上勵 磁，依靠定、轉(zhuǎn)子間形成 的電磁力矩，把轉(zhuǎn)子自動 地拉入同步。 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1515 n1

7、1-3 同步發(fā)電機的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式同步發(fā)電機的功率、轉(zhuǎn)矩平衡方程式 n一、功率平衡一、功率平衡 2 1 2 () () cos mFead cuaa M ppp PpmI r P PmUI 機械損耗 （機械能） 轉(zhuǎn)子定子 （電能） 1mFeadM PpppP 2 (cos ) cos Mcuaa PPpmI IrU mIE U I x I j s x I j 0 E E a r I 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1616 n二、轉(zhuǎn)矩守恒二、轉(zhuǎn)矩守恒 忽略 ad p 1mFeadM PpppP 1 111 FemM ppPP p fn2 60 2 1 1 M TTT

8、01 1 T 1 1 1 P T 0 T 0 1 Fem pp T M T 1 M M P T 原動機驅(qū)動轉(zhuǎn)矩， 發(fā)電機空載轉(zhuǎn)矩， 發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩， 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1717 n11-4 功角特性功角特性 功角特性 n一、凸極電機一、凸極電機 0 ( ) M EUfPf常數(shù)，常數(shù)，常數(shù)， cos 2 mUIPP M cos()mUI sinsincoscos mUI cossin qd mUImUI a r 2Mcua PPp 忽略 ，電磁功率 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1818 q q x U I sin d d x UE I c

9、os 0 cossin Mqd PmUImUI sin cos cos sin 0 dq M x UE mU x U mUP 2sin 11 2 sin 2 0 dqd xx U m x UE m MM PP sin 0 d M x mUE P 基本電磁功率 2sin 11 2 2 dq M xX mU P 附加電磁功率 （凸極電磁功率、磁阻功率）（凸極電磁功率、磁阻功率） 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行1919 0 M P 90 180 M P M P M P 2 0 11 sinsin2 2 M dqd UEU Pmm xxx 90 m maxM P max 0, M

10、 mM dP P d 1 M M P T 電磁轉(zhuǎn)矩： 二、隱極電機 sqd xxx 0 sin M S mUE P x 90 m 0 maxM S mUE P x 0 M P 90 180 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2020 n三、無功功率的功角特性三、無功功率的功角特性： n凸： n 隱： ( )Qf 22 0 1111 cos()()cos2 22 ddqqd UEmUmU Qm xxxxx ss x mU x mUE Q 2 0 cos n四、功角四、功角 的物理意義的物理意義 0EU 是 與 之間的時間相位角； 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)

11、運行2121 n 是轉(zhuǎn)子磁極軸線與電樞等效合成磁極軸是轉(zhuǎn)子磁極軸線與電樞等效合成磁極軸 線之間的空間角。線之間的空間角。 同步發(fā)電機： 轉(zhuǎn)子主動； 定子等效合成磁場被動。 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2222 n11-5 同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率的同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率的 調(diào)節(jié)及靜態(tài)穩(wěn)定調(diào)節(jié)及靜態(tài)穩(wěn)定 隱極電機：不計飽和， ， 無限大電網(wǎng) （ =常值，且 =常值）。 n一、有功功率的調(diào)節(jié)一、有功功率的調(diào)節(jié) 從功率守恒的觀點，調(diào)節(jié)有功輸出，須調(diào) 節(jié)輸入功率，即調(diào)節(jié)原動機。 0 a r U f 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2323 調(diào)勵磁：

12、調(diào)勵磁： 1f F 0 E U 1f F 0 E U s x I j a FI 1f F 0 E U s x I j a F I 結(jié)論：調(diào)勵磁不能調(diào)有功，出現(xiàn)無功電流。 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2424 調(diào)原動機調(diào)原動機： 1 P M P 2 PQ ， 也發(fā)生變化。 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2525 n結(jié)論： 調(diào)有功，必須調(diào)原動機；調(diào)勵磁，不能 調(diào)有功。 愈大， 愈大， 愈大， n二、靜態(tài)穩(wěn)定二、靜態(tài)穩(wěn)定 n 定義：（失步）；對小干擾的抵抗能力。定義：（失步）；對小干擾的抵抗能力。 n 靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)： n（1）隱極電機： 1 P

13、 M P 2 P max 90 M P 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2626 nA點：是穩(wěn)定點點：是穩(wěn)定點； nB點：是不穩(wěn)定點點：是不穩(wěn)定點。 1 ()() aMMMa nTTTTn 1 ()() bMMM nTTTTn 失步 0 90 ， maxM P 900 ，18 1 (:) aM TT 1 (:) bM TT 靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)； 靜態(tài)穩(wěn)定極限。 靜態(tài)不穩(wěn)定區(qū)。 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2727 n（2）凸極電機：）凸極電機： : 靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)； 靜態(tài)不穩(wěn)定區(qū)。 n 越小，靜態(tài)穩(wěn)定性越好； （ ）越大，靜態(tài)穩(wěn)定性越好。 0 m ， 0 m ，

14、18 0 180 M T maxM T m 0 E maxM P 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2828 n 整步轉(zhuǎn)矩系數(shù)整步轉(zhuǎn)矩系數(shù) n 則同步發(fā)電機是靜態(tài)穩(wěn)定。 n 則同步發(fā)電機靜態(tài)不穩(wěn)定。 n 為靜態(tài)穩(wěn)定極限，此時發(fā)電機保持 靜態(tài)穩(wěn)定的能力為零。 M dT d 0 M dT d 0 M dT d 0 M dT d 0 180 M T maxM T m 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行2929 n隱極電機： n凸極電機： M dT d 正負，表示電機的穩(wěn)定性 大小，表示電機的穩(wěn)定能力 cos 0 1s M x UEm d dT 2cos 11 co

15、s 20 1 dqd M xx U x UEm d dT 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行3030 n 過載能力過載能力： 隱極電機： 隱： 凸： n注意： （1）過載能力是表示電機靜態(tài)穩(wěn)定的程度， 而不是發(fā)電機可以過載的倍數(shù)。 （2）過載能力越大，靜態(tài)穩(wěn)定能力越好。 max m N T k T NMN M N m P P T T k sin 1 maxmax 1.52 m k 3040 N 23 m k 2030 N 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行3131 上次課內(nèi)容回顧上次課內(nèi)容回顧 n1、同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率的調(diào)節(jié)。、同步發(fā)電機并聯(lián)運行時

16、有功功率的調(diào)節(jié)。 調(diào)有功，必須調(diào)原動機；調(diào)勵磁，有功不變， 無功改變，所以，調(diào)勵磁，不能調(diào)有功。 愈大， 愈大， n2、電機的靜態(tài)穩(wěn)定性。電機的靜態(tài)穩(wěn)定性。 （1）靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)和穩(wěn)定極限： 隱極和凸極機。 （2） 越小，靜態(tài)穩(wěn)定性越好。 （3）影響電機靜態(tài)穩(wěn)定性的因素：勵磁電流，同步電 抗（短路比）。 （4）整步轉(zhuǎn)矩系數(shù) ；過載能力。 max 90 M P 1 P 2 P 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行3232 n11-6 無功功率的調(diào)節(jié)和無功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線形曲線 n假設(shè)無限大電網(wǎng)： =常值，且 =常值 I的軌跡為AB。 E0的軌跡為CD。 U f 0 a r 2 P

17、 常數(shù) 2 cosPmUI常數(shù) cosI即常數(shù) 0 2 sin M s mUE PP x 常數(shù) 0 sinE即常數(shù) 2 P 常數(shù)一、無功功率的調(diào)節(jié)一、無功功率的調(diào)節(jié)（ ） 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行3333 n1.正常勵磁正常勵磁 （ ， ） 1） 輸出感性無功； 2） 勵磁電流越大，電樞電流 也越大。所以調(diào)節(jié)時，勵 磁電流和電樞電流受發(fā)熱 條件的限制； 3）愈過勵，功角愈小，愈穩(wěn) 定。 cos1 1f i 2 0Q 2 PmUI 21ff ii 2.過勵過勵 （ ） 第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行第十一章同步發(fā)電機并聯(lián)運行3434 n3.欠勵欠勵（ ） 1） 輸出容性無功； 2）勵磁電流越小，電樞電 流越大。所以調(diào)節(jié)時， 注意電樞電流受發(fā)熱條 件的限制； 3）愈欠勵，功角愈大， 愈不穩(wěn)定。受靜態(tài) 穩(wěn)定性的限制； 31ff i