同步電機(3)同步發(fā)電機并網(wǎng)運行

6.3同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行§1同步發(fā)電機理想并網(wǎng)條件§2同步發(fā)電機并網(wǎng)操作的方法§3同步發(fā)電機的功率、轉矩關系§4同步發(fā)電機的功角特性§5并網(wǎng)同步發(fā)電機的有功調節(jié)及靜態(tài)穩(wěn)定§6并網(wǎng)同步發(fā)電機的無功調節(jié)及V形曲線§1同步發(fā)電機理想并網(wǎng)條件一、并聯(lián)運行的必要性(1)電能的供應可以相互調劑，合理使用，從而更合理地利用動力資源和發(fā)電設備。增加供電的可靠性。一臺發(fā)電機的故障，不致于造成停電事故，同時，也減少了備用容量。供電的質量增加了。由于系統(tǒng)容量很大，一臺電動機的起動、加載、停機，對系統(tǒng)來說，幾乎就沒有影響，因此，電網(wǎng)的電壓和頻率能保持在要求的恒定范圍內。

一、并聯(lián)運行的必要性(2)系統(tǒng)愈大，負載就愈趨均勻，不同性質的負載，相互起補償作用。就以地區(qū)來說，地區(qū)大，時差也大，使用照明的時間也就錯開了，負載均勻，發(fā)電機就能經(jīng)常滿載運行，提高了設備的利用率，若電力系統(tǒng)處在尖峰負荷(短時用電量較大)，可以用增開擔負尖峰負載的發(fā)電機來解決，不使電網(wǎng)中發(fā)電機的負載均衡性遭到破壞。聯(lián)成大電力系統(tǒng)后，有可能使發(fā)電廠的布局更加合理。在產煤區(qū)，多布置一些火力發(fā)電廠，在水力資源豐富的地方，多布置一些水力發(fā)電廠，然后，利用高壓輸電線對工業(yè)中心區(qū)域供電。

二、無限大電網(wǎng)無限大電網(wǎng)：現(xiàn)代的電力系統(tǒng)容量很大，系統(tǒng)的電壓和頻率可以看作是不變的，即U=常數(shù)，f＝常數(shù)，

這樣的電網(wǎng)稱為無限大電網(wǎng)，所以無限大電網(wǎng)實際上是相當于一個內阻抗等于零的恒頻、恒壓電源。由于并網(wǎng)后的發(fā)電機運行情況要受到電力系統(tǒng)的制約，也就是它的電壓、頻率要和電網(wǎng)一致而不能單獨變化。因此，對發(fā)電機的運行分析將與單機運行有所不同。實際上，系統(tǒng)的容量是有限的．無限大電網(wǎng)只是一個相對的概念．負載增加時，就必須增加發(fā)電量，否則，電壓和頻率就會下降，只是大容量系統(tǒng)中，電壓和頻率的變動很小而已。三、研究并聯(lián)運行時所用的規(guī)定正方向三、并網(wǎng)情況分析理想并網(wǎng)條件：§2同步發(fā)電機并網(wǎng)操作的方法一、并網(wǎng)投入方法整步過程：把發(fā)電機投入到電網(wǎng)所進行的操作過程稱為整步過程（或稱并車)，整步方法：準整步和自整步。

準整步：把發(fā)電機調整到完全合乎并聯(lián)投入，然后投入電網(wǎng)，這種方法叫準整步。自整步：首先校驗發(fā)電機的相序，并按照規(guī)定的轉向(和定子旋轉磁場的轉向一致)把發(fā)電機拖動到接近同步速旋轉，把勵磁繞組通過一限流電阻短路(不加勵磁)，然后把發(fā)電機投入電網(wǎng)，并立即加上勵磁，依靠定、轉子間形成的電磁力矩，把轉子自動地拉入同步。

討論：1）進行自整步操作時要注意，發(fā)電機投入電網(wǎng)時，勵磁繞組不應開路，否則勵磁繞組中將感生危險高壓；勵磁繞組也不直接短路，否則合閘時定子電流會有很大沖擊。

2）自整步法主要缺點是投網(wǎng)時沖擊電流稍大。

一、并網(wǎng)投入方法二、準整步法準整步法并車方法：

為判斷發(fā)電機是否滿足并聯(lián)投入條件，常常采用同步指示器，最簡單的同步指示器由三組同步指示燈組成。同步指示器有兩種接法，一種是暗燈法，另一種叫旋轉燈光法。二、準整步法§3同步發(fā)電機的功率、轉矩關系一、功率平衡方程式二、關于電磁功率的初步認識三、轉矩平衡方程式§4同步發(fā)電機的功角特性一、功角特性的定義及意義二、功角特性公式的推導三、關于功角特性的討論討論：

將凸極同步電動機的功角特性兩邊同除以同步機械角速度為基本電磁轉矩。為附加電磁轉矩或凸極電磁轉矩。若要求取無功功率Q＝mUIsinφ的功角特性，可用類似方法推導出：當E0、U和xd為常數(shù)時，無功功率也是功率角θ的函數(shù)四、功角的物理意義1）對發(fā)電機而言，θ

角是勵磁電動勢超前于端電壓的時間角2）θ的空間意義，θ是主磁場與電樞等效合成磁場之間的空間角。功率角可看作轉子磁極軸線與電樞等效合成磁極軸線之間的空間角總之：功率角θ實際上反映了定子合成磁場扭斜的角度，它愈大，產生的電磁功率和電磁轉矩也愈大。而形成θ角的原因是由于有交軸電樞反應磁動勢

Faq（或

Iq），所以，交軸電樞反應磁動勢是產生電磁轉矩、進行機電能量轉換的必要條件。

§5并網(wǎng)同步發(fā)電機的有功調節(jié)及靜態(tài)穩(wěn)定一、分析假設二、發(fā)出有功功率的調節(jié)過程三、并網(wǎng)同步發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定例題

一臺凸極同步發(fā)電機，接在電網(wǎng)上額定運行，運行于（滯后）下，略去定子電阻，試求：(1)

(2)與(3)過載能力§6并網(wǎng)同步發(fā)電機的無功調節(jié)及V形曲線一、調節(jié)無功功率的必要性

接到電網(wǎng)上的負載，除了少數(shù)電熱設備外，絕大多數(shù)都是電感性質的負載。所以，一個電力系統(tǒng)，除了要給負載有功功率外，還要給負載大量的感性無功功率。據(jù)大致估計，一個現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)，異步電機需要的無功功率占了電網(wǎng)給的總無功功率的70％，變壓器占了20％，其它設備占10％。

電網(wǎng)給的總無功功率，應該由電網(wǎng)里的全部發(fā)電機共同負擔。但是，每臺