1、?并联运行的必要性并联运行的必要性?电能的供应可以相互调剂，合理使用，从而更合理地利用动力资源和发电设备。电能的供应可以相互调剂，合理使用，从而更合理地利用动力资源和发电设备。?提高供电可靠性。提高供电可靠性。?供电质量提高。由于系统容量很大，电网的电压和频率基本保持恒定。供电质量提高。由于系统容量很大，电网的电压和频率基本保持恒定。同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行11-1 概述概述?系统愈大，负载愈趋均匀，不同性质的负载，相互补偿。系统愈大，负载愈趋均匀，不同性质的负载，相互补偿。?联成电力系统，可以使发电厂的布局更加合理。联成电力系统，可以使发电厂的布局更加合理。?无限大电网无限大
2、电网：现代电网的电压和频率可以看作是不变的，即无限大电网无限大电网：现代电网的电压和频率可以看作是不变的，即U=常数，=常数，f常数，称为无限大电网，所以无限大电网实际上相当于一个内阻抗等于零的恒频、恒压电源。常数，称为无限大电网，所以无限大电网实际上相当于一个内阻抗等于零的恒频、恒压电源。?研究并联运行时所用的规定正方向研究并联运行时所用的规定正方向AX0E&GU&SU&GI&SI&电网发电机一相绕组?并联投入条件为了避免并联合闸时引起电流、功率以及由此引起的发电机内部的机械应力的冲击，将要投入电网的发电机应满足下列条件：1.发电机的电压幅值等于电网电压幅值，而且波形一致。2.投入时，发电机
3、的电压相位与电网电压相位一致。3.发电机的频率等于电网的频率。4.发电机的相序必须与电网相序一致。并联投入条件为了避免并联合闸时引起电流、功率以及由此引起的发电机内部的机械应力的冲击，将要投入电网的发电机应满足下列条件：1.发电机的电压幅值等于电网电压幅值，而且波形一致。2.投入时，发电机的电压相位与电网电压相位一致。3.发电机的频率等于电网的频率。4.发电机的相序必须与电网相序一致。?不满足并联条件投入的后果不满足并联条件投入的后果?频率相等，相序一致，但发电机电压和电网电压不相等。由于发电机和电网之间存在着电位差，故在并联投入时，发电机和电网之间将出现环流。频率相等，相序一致，但发电机电压
4、和电网电压不相等。由于发电机和电网之间存在着电位差，故在并联投入时，发电机和电网之间将出现环流。AX0E&GU&SU&发电机一相绕组图11-2 电压不相等时的并联合闸cI&U&U&SU&GU&cI&SG(a)(b)SGSGcxxUjZZUI+=&?不满足并联投入条件的后果不满足并联投入条件的后果?电压相等，相序一致，但发电机频率和电网频率不相等。发电机电压相量和电网电压相量之间存在相对运动。设 fG fS，并把电网电压相量看成相对静止的，则发电机的电压相量将以 wG-wS的相对速度向前旋转。此时，发电机和电网之间将出现一个大小和相位均不断变化的电位差。并联投入时将在发电机和电网内产生环流。电压
5、相等，相序一致，但发电机频率和电网频率不相等。发电机电压相量和电网电压相量之间存在相对运动。设 fG fS，并把电网电压相量看成相对静止的，则发电机的电压相量将以 wG-wS的相对速度向前旋转。此时，发电机和电网之间将出现一个大小和相位均不断变化的电位差。并联投入时将在发电机和电网内产生环流。SU&GU&SGSU&GU&SGU&cI&SU&GU&SGU&cI&(a)(b)(c)图11-3 频率不相等时的并联合闸?不满足并联投入条件的后果不满足并联投入条件的后果?电压相等，频率相等，但发电机三相电压和电网三相电压相序不同。绝对不允许投入。因为即使某相满足前面三个条件，但其它两相由于相序不同而使电
6、压相位相差120度，它将引起冲击环流，危害电机的安全运行。电压相等，频率相等，但发电机三相电压和电网三相电压相序不同。绝对不允许投入。因为即使某相满足前面三个条件，但其它两相由于相序不同而使电压相位相差120度，它将引起冲击环流，危害电机的安全运行。?并联投入方法整步过程：把发电机投入到电网所进行的操作过程称为整步过程（或称并车)。整步方法：准整步和自整步。并联投入方法整步过程：把发电机投入到电网所进行的操作过程称为整步过程（或称并车)。整步方法：准整步和自整步。同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行11-2 同步发电机并联投入的条件和方法同步发电机并联投入的条件和方法准整步：把发电机调整到
7、完全合乎并联投入条件，然后投入电网，这种方法叫准整步。自整步：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向(和定子旋转磁场的转向一致)把发电机拖动到接近同步速旋转，把励磁绕组通过一限流电阻短路(不加励磁)，然后把发电机投入电网，并立即加上励磁，依靠定、转子间形成的电磁力矩，把转子自动地拉入同步。准整步：把发电机调整到完全合乎并联投入条件，然后投入电网，这种方法叫准整步。自整步：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向(和定子旋转磁场的转向一致)把发电机拖动到接近同步速旋转，把励磁绕组通过一限流电阻短路(不加励磁)，然后把发电机投入电网，并立即加上励磁，依靠定、转子间形成的电磁力矩，把转子自动地拉入同步
8、。1）进行自整步操作时要注意，发电机投入电网时，励磁绕 组不应开路，否则励磁绕组中将感生危险高压；励磁绕组也不直接短路，否则合闸时定子电流会有很大冲击。通常的做法是把灭磁电阻接入闭合的励磁回路作为限流电阻。）进行自整步操作时要注意，发电机投入电网时，励磁绕 组不应开路，否则励磁绕组中将感生危险高压；励磁绕组也不直接短路，否则合闸时定子电流会有很大冲击。通常的做法是把灭磁电阻接入闭合的励磁回路作为限流电阻。2）自整步法主要缺点是投网时冲击电流稍大。）自整步法主要缺点是投网时冲击电流稍大。?并联投入方法为判断发电机是否满足并联投入条件，常常采用同步指示器，最简单的同步指示器由三组同步指示灯组成。同
9、步指示器有两种接法，一种是暗灯法，另一种叫旋转灯光法。并联投入方法为判断发电机是否满足并联投入条件，常常采用同步指示器，最简单的同步指示器由三组同步指示灯组成。同步指示器有两种接法，一种是暗灯法，另一种叫旋转灯光法。同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行11-2 同步发电机并联投入的条件和方法同步发电机并联投入的条件和方法1.暗灯法在并联刀闸的对应端接上三组灯泡，如图所示。暗灯法在并联刀闸的对应端接上三组灯泡，如图所示。VG S3 123sAsBsCGCGBGA电网每一组灯泡称为相灯，由于相灯两端电压最大可达两倍相电压，因此，对于相电压为每一组灯泡称为相灯，由于相灯两端电压最大可达两倍相电压
10、，因此，对于相电压为220伏的发电机，应用两个伏的发电机，应用两个220伏的灯泡串联作为一组相灯，如果发电机和电网电压较高，必须用电压互感器降压后再接相灯，而且发电机和电网的电压互感器必须有相同的联结组别。伏的灯泡串联作为一组相灯，如果发电机和电网电压较高，必须用电压互感器降压后再接相灯，而且发电机和电网的电压互感器必须有相同的联结组别。设发电机的相序和电网的相同，电压也相同，但，则发电机和电网这两组电压相量之间就有相对运动。由于三相同步指示灯分别接在设发电机的相序和电网的相同，电压也相同，但，则发电机和电网这两组电压相量之间就有相对运动。由于三相同步指示灯分别接在AS AG，BS BG，CS
11、 CG之间，故三组相灯上的电压同时发生变化，于是三组灯将同时亮，同时灭，亮灭的快慢决定于。调节发电机的转速，直到三组灯亮、灭变化很慢时，就表示，当三组灯同时熄灭，之间，故三组相灯上的电压同时发生变化，于是三组灯将同时亮，同时灭，亮灭的快慢决定于。调节发电机的转速，直到三组灯亮、灭变化很慢时，就表示，当三组灯同时熄灭，AS、AG间电压表读数为零时，就表示发电机已经满足了并联投入条件，此时就可合闸。间电压表读数为零时，就表示发电机已经满足了并联投入条件，此时就可合闸。SGSGSG三个相灯最亮ASU&AGU&BSU&BGU&CSU&CGU&SG1U&三个相灯亮度减弱ASU&AGU&BSU&BGU&C
12、SU&CGU&1U&SG三个相灯熄灭ASU&AGU&BSU&BGU&CSU&CGU&SG如果发电机的相序定错了，就会发生把发电机如果发电机的相序定错了，就会发生把发电机C相接到电网相接到电网B相、发电机相、发电机B相接到电网相接到电网C相的错误。相的错误。VG S3 123sAsBsCGCGBGA电网ASU&AGU&BSU&BGU&CSU&CGU&SG1U&2 灯灭，1、3 灯亮度一样ASU&AGU&BSU&BGU&CSU&CGU&1U&3灯灭，1、2灯亮度一样ASU&AGU&BSU&BGU&CSU&CGU&2U&1 灯灭，2、3 灯亮度一样这时，灯光亮暗呈旋转现象。因此，遇到按暗灯法接线，而
13、灯光出现旋转现象时，说明相序接错，绝对禁止把发电机投入电网，必须把发电机接在并联开关的任意两根线互相对调一下，然后重新整步，才能合闸。这时，灯光亮暗呈旋转现象。因此，遇到按暗灯法接线，而灯光出现旋转现象时，说明相序接错，绝对禁止把发电机投入电网，必须把发电机接在并联开关的任意两根线互相对调一下，然后重新整步，才能合闸。?并联投入方法并联投入方法2.灯光旋转法灯光旋转法VG S3 123sAsBsCGCGBGA电网ASU&AGU&BSU&BGU&CSU&CGU&SG1U&2 灯灭，1、3 灯亮度一样ASU&AGU&BSU&BGU&CSU&CGU&1U&3灯灭，1、2灯亮度一样ASU&AGU&BS
14、U&BGU&CSU&CGU&2U&1 灯灭，2、3 灯亮度一样若相序正确，则会出现灯光旋转现象，调节发电机电压，使若相序正确，则会出现灯光旋转现象，调节发电机电压，使 UG=US，调节发电机转速，使灯光旋转缓慢，说明，调节发电机转速，使灯光旋转缓慢，说明 wG 已接近于已接近于 wS，等到不交叉的相灯，即相灯 1 熄灭时，说明电压相等而且同相位，即可把发电机投入电网。，等到不交叉的相灯，即相灯 1 熄灭时，说明电压相等而且同相位，即可把发电机投入电网。若按灯光旋转法接线，而发现灯光同时亮，同时灭。则说明相序接错，需要改变发电机的相序，才能进行整步投入。若按灯光旋转法接线，而发现灯光同时亮，同时
15、灭。则说明相序接错，需要改变发电机的相序，才能进行整步投入。现代发电厂通常装有更精密、便于观察的同步指示器或相应的自动化装置，以减少并联投入时发生误操作。自动准同期装置。准同步法优点是合闸时没有冲击电流，缺点是操作较复杂，尤其当电网发生故障时，电网电压和频率时刻都在变化，采用准整步法就很难投入，为了把发电机迅速投入电网，可采用自整步法。现代发电厂通常装有更精密、便于观察的同步指示器或相应的自动化装置，以减少并联投入时发生误操作。自动准同期装置。准同步法优点是合闸时没有冲击电流，缺点是操作较复杂，尤其当电网发生故障时，电网电压和频率时刻都在变化，采用准整步法就很难投入，为了把发电机迅速投入电网，
16、可采用自整步法。?功率平衡方程式发电机对称稳态运行时，原动机输入到发电机的机械功率为功率平衡方程式发电机对称稳态运行时，原动机输入到发电机的机械功率为 P1，扣除发电机的机械损耗，扣除发电机的机械损耗 pm，铁耗，铁耗 pfe和附加损耗和附加损耗 pad 后，通过电磁感应和定、转子磁场的相互作用，机械能就转换为电能，这部分转换的功率称为电磁功率后，通过电磁感应和定、转子磁场的相互作用，机械能就转换为电能，这部分转换的功率称为电磁功率 PM，用方程式表示为，用方程式表示为MadfemPpppP+=)(1同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行11-3 同步发电机的功率和转矩平衡方程式同步发电机的
17、功率和转矩平衡方程式电磁功率电磁功率 PM 是从转子方面通过气隙合成磁场传递到定子的功率。发电机带负载时，定子电流通过电枢绕组还要损失一部分功率，即电枢铜耗是从转子方面通过气隙合成磁场传递到定子的功率。发电机带负载时，定子电流通过电枢绕组还要损失一部分功率，即电枢铜耗 pcuamI2 ra，余下的才为输出功率，余下的才为输出功率 P2，即，即cuaMPPP=2cos2mUIP=转子转子(励磁励磁)铜耗没有列入上列功率方程式，这是由于励磁铜耗由另外的直流电源供给。铜耗没有列入上列功率方程式，这是由于励磁铜耗由另外的直流电源供给。U&I&x I j&sx I j&0E&E&ar I&图11-7 隐极同步发电机电动势相量图=+coscosEIrUa=cosImEPMmp图11-8 同步发电机功率流程图1P2PMPcuapfepadp?转矩方程式转矩方程式转矩方程式转矩方程式MTTT+=01式中：式中：式中：式中：T T1 1为原动机驱动转矩，为原动机驱动转矩，为原动机驱动转矩，为原动机驱动转矩，T T0 0为为为为发电机空载转矩发电机空载转矩发电机空载转矩发电机空载转矩，T TMM为为为为发电机电磁转矩发电机电磁转矩发电机电磁转矩发电机电磁转矩，111=PT10=+mfeppT1=MMPT)/(260211秒机械弧度pfn=1111+=+MmfePppP
