第7章同步發(fā)電機的并列運行PPT課件

1、第7章 同步發(fā)電機的并列運行7.1 同步發(fā)電機并列運同步發(fā)電機并列運行的條件和方法行的條件和方法7.1.1 準(zhǔn)同步法準(zhǔn)同步法(1)準(zhǔn)同步法并列的條件準(zhǔn)同步法并列的條件圖7.1 電力系統(tǒng)示意圖把發(fā)電機調(diào)整到完全符合并列條件再進行合閘操作，稱為準(zhǔn)把發(fā)電機調(diào)整到完全符合并列條件再進行合閘操作，稱為準(zhǔn)同步法。其并列條件有：同步法。其并列條件有：待并發(fā)電機與系統(tǒng)電壓的相序一致；待并發(fā)電機與系統(tǒng)電壓的相序一致；待并發(fā)電機與系統(tǒng)頻率相等，即待并發(fā)電機與系統(tǒng)頻率相等，即fF=f；待并發(fā)電機與系統(tǒng)電壓大小相等待并發(fā)電機與系統(tǒng)電壓大小相等,即即UF=U；待并發(fā)電機與系統(tǒng)電壓相位相同。待并發(fā)電機與系統(tǒng)電壓相位相同。

2、圖7.2 發(fā)電機和電網(wǎng)并列的等效電路(2)準(zhǔn)同步法并列準(zhǔn)同步法并列沖轉(zhuǎn)沖轉(zhuǎn)將發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速將發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速nN；圖7.3 準(zhǔn)同步法并列的原理接線(a)準(zhǔn)同步法并列的原理接線圖；(b)整步表外形圖投勵投勵調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流的大小，使得調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流的大小，使得UFU，即使即使V2與與V1的讀數(shù)相同，調(diào)整轉(zhuǎn)速，使的讀數(shù)相同，調(diào)整轉(zhuǎn)速，使Hz2與與Hz1讀讀數(shù)接近；數(shù)接近；由轉(zhuǎn)換開關(guān)將整步表由轉(zhuǎn)換開關(guān)將整步表S接入；接入；微調(diào)發(fā)電機轉(zhuǎn)速，使整步表指針順時針微調(diào)發(fā)電機轉(zhuǎn)速，使整步表指針順時針(往往“快快”的方向的方向)緩慢轉(zhuǎn)動；緩慢轉(zhuǎn)動；觀察整步表指針轉(zhuǎn)動情況，當(dāng)指針接

3、近觀察整步表指針轉(zhuǎn)動情況，當(dāng)指針接近“同步點同步點”時，迅速合閘，完成并列操作；時，迅速合閘，完成并列操作；合閘成功后，將整步表合閘成功后，將整步表S退出。退出。7.1.2 自同步法自同步法7.2 同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)功角特性同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)功角特性7.2.1 功率平衡和轉(zhuǎn)矩平衡功率平衡和轉(zhuǎn)矩平衡(1)功率平衡方程式功率平衡方程式 圖7.4 自同步并列原理接線圖 圖7.5 同步發(fā)電機功率流程圖P1=Pem+pmec+pFe P1=Pem+p0 (7.1) Pem=P2+pCu (7.2)(2)轉(zhuǎn)矩平衡方程式轉(zhuǎn)矩平衡方程式將式將式(7.1)等式兩邊同除以機械角速度等式兩邊同除以機械角速度，得到發(fā)電機

4、，得到發(fā)電機轉(zhuǎn)矩平衡方程式：轉(zhuǎn)矩平衡方程式：式中式中 T1原動機輸入機械轉(zhuǎn)矩原動機輸入機械轉(zhuǎn)矩(驅(qū)動性質(zhì)驅(qū)動性質(zhì));Tem發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩(制動性質(zhì)制動性質(zhì))；T0發(fā)電機空載轉(zhuǎn)矩發(fā)電機空載轉(zhuǎn)矩(制動性質(zhì)制動性質(zhì))。7.2.2 穩(wěn)態(tài)功角特性穩(wěn)態(tài)功角特性(1)凸極機的有功功角特性凸極機的有功功角特性由凸極同步發(fā)電機的相量圖由凸極同步發(fā)電機的相量圖6.12可得可得由圖由圖6.12可得關(guān)系式可得關(guān)系式Iqxq=Usin,Idxd=E0-Ucos,則有則有將上式代入式將上式代入式(7.5)，經(jīng)整理得，經(jīng)整理得圖7.6 同步凸極發(fā)電機的有功功角特性 式中：Pem稱基本電磁功率，Pem稱附加電磁

5、功率。Pem主要由交、直軸磁路磁阻不等引起的，它與勵磁電流無關(guān)。 (2)隱極機的功角特性由于隱極機由于隱極機xd=xq=xt，故式，故式(7.6)中只有基本電磁功率，中只有基本電磁功率，功角特性表達(dá)式為功角特性表達(dá)式為(3)隱極機的無功功角特性隱極機的無功功角特性同步發(fā)電機輸出的無功功率為同步發(fā)電機輸出的無功功率為根據(jù)圖根據(jù)圖6.10隱極發(fā)電機的相量圖，可得隱極發(fā)電機的相量圖，可得將式將式(7.9)代入式代入式(7.8)得得功角功角是研究同步發(fā)電機并列運是研究同步發(fā)電機并列運行的一個重要物理量。它有著雙行的一個重要物理量。它有著雙重的物理意義，它既是空載電動重的物理意義，它既是空載電動勢勢 和

6、端電壓和端電壓 兩個時間相量之兩個時間相量之間的夾角；也是勵磁磁動勢間的夾角；也是勵磁磁動勢 和和氣隙合成磁動勢氣隙合成磁動勢 兩個空間矢量兩個空間矢量之間的夾角。之間的夾角。 超前超前 90， 超前超前 約約90，如圖，如圖7.8(a)所示。所示。圖7.7 隱極同步發(fā)電機的功角特性7.3 并列運行時有功功率的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定并列運行時有功功率的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定7.3.1 有功功率的調(diào)節(jié)有功功率的調(diào)節(jié)圖7.8 功角的物理意義(a)相量圖；(b)功角的空間示意7.3.2 靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定在圖在圖7.10中，設(shè)最初原動機的有效輸入功率為中，設(shè)最初原動機的有效輸入功率為PT=p1-p0，則滿，則滿足機械

7、功率與發(fā)電機輸出的電磁功率相平衡，即滿足足機械功率與發(fā)電機輸出的電磁功率相平衡，即滿足Pem=P1-p0=PT條條件的，件的，圖7.9 與無窮大電網(wǎng)并列時同步發(fā)電機的有功功率的調(diào)節(jié)在在功角特性曲線上有兩個運行點功角特性曲線上有兩個運行點a，b，與其相對應(yīng)，與其相對應(yīng)的功角為的功角為a和和b，那么他們的靜態(tài)穩(wěn)定性到底如何，那么他們的靜態(tài)穩(wěn)定性到底如何呢？呢？圖7.10 與無窮大電網(wǎng)并列時同步發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定 靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)可寫成圖7.11 例7.1題圖7.4 并列運行時無功功率的調(diào)節(jié)和并列運行時無功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線形曲線式中式中m，U，xt均為定值，所以均為定值，所以圖圖7.12(a)表示保

8、持表示保持Icos =常數(shù)，常數(shù)，E0sin=常數(shù)，調(diào)節(jié)常數(shù)，調(diào)節(jié)勵磁電流勵磁電流If時發(fā)電機的相量圖。時發(fā)電機的相量圖。圖圖7.12中畫出了中畫出了4種不同勵磁情況下的相量圖和對應(yīng)種不同勵磁情況下的相量圖和對應(yīng)的功角特性曲線的功角特性曲線, 分別討論如下：分別討論如下：圖7.12 P=常數(shù)、調(diào)節(jié)勵磁時相量圖和功角特性曲線可見，通過調(diào)節(jié)勵磁電可見，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以達(dá)到調(diào)節(jié)同步發(fā)流可以達(dá)到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機無功功率的目的。電機無功功率的目的。電樞電流隨勵磁電流變電樞電流隨勵磁電流變化的關(guān)系表現(xiàn)為一個化的關(guān)系表現(xiàn)為一個V形曲線，如圖形曲線，如圖7.13所示。所示。V形曲線是一簇曲線形曲線是一簇曲線,每每一條一條V形曲線對應(yīng)一定形曲線對應(yīng)一定的有功功率。的有功功率。圖7.13 同步發(fā)電機的V形曲線 V形曲線上都有一個最低點，對應(yīng)形曲線上都有一個最低點，對應(yīng)cos =1的情況。的情況。將所有的最低點連接起來，將得到與將所有的最低點連接起來，將得到與cos =1對應(yīng)的對應(yīng)的曲線曲線, 該線左邊為欠勵狀態(tài)，功率因數(shù)超前；右邊該線左邊為欠