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同步发电机的并车运行1323

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同步发电机的并联运行(3)

同步发电机的并联运行(3)

（2） PM一定时，改变励磁
电流 ，i f若
i，f 1 i f 2
则θ1＜θ2
PM
if 2
0 1 2 900
1800
同步发电机的并联运行
11.4 同步电机的功角特性
二、凸极式同步发电机的功角特性 表达式（忽略电枢电阻）
E0
jId xd
PM mUI cos( ) mUI (cos cos sin sin ) mUIq cos mUId sin
1
PMmax
m UE0 xs
（等于90 ）
2
电磁转矩
TM
PM 1
m
UE0 xs1
sin
曲线
0
900
if 1 if 2
1800
同步发电机的并联运行
11.4 同步电机的功角特性
一、隐极式同步发电机的功角特性
曲线
（1）保持励磁电流 i f 不变 PM max PM
时，PM 值与 角按正弦
if1
曲线变化。
二、并联投入方法
整步过程(并车): 把发电机投入到电网所进行的操作过程。 方法
1.准整步法：把发电机调整到完全合乎并联投入条件， 然后投入电网。
1）暗灯法
2）旋转灯光法
2.自整步法：满足部分并网条件的投入方法。
内容回顾
接线图
暗灯法
相量图
电网
U1
AS BS CS
V
3
AG BG CG
2 1
GS 3~
U AG
jIqxq U
U sin xqIq E0 U cos Id xd
Iq
U
sin
xq
Iq
I
Id

三相同步发电机的并联运行

三相同步发电机的并联运行

TAIYUAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY实验报告电机学课程名称：三相同步发电机的并网运行实验项目：电机馆实验地点：电气1003班专业班级：2010000969学号: 学张洪铭生姓名：王淑红2012 年12 月21 日一、实验目的和要求（必填）1、掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。

2、掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。

二、实验内容和原理（必填）1、用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

2、用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

3、三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。

4、三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。

（1）测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。

（2）测取当输出功率等于.05倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。

三、主要仪器设备（必填）四、操作方法与实验步骤（可选）1、旋转灯光法（1）按图接线。

三相同步发电机GS选用DJ18，GS的原动机采用DJ23校正直流测功机MG。

R st选用D44上180门电阻，R f1选用D44上1800门阻值，Rf2选用D41上9011 与90「|串联加上9^ 1与90「并联共2251阻值，R选用D41上901】固定电阻。

开关S1选用D52挂箱，S2选用D53挂箱。

并把开关S1打在“关断”位置，开关S?合向固定电阻端（图示左端）。

（2）三相调压器旋钮退至零位，在电枢电源及励磁电源开关都在“关断”位置的条件下，合上电源总开关，按下“启动”按钮，调节调压器使电压升至额定电压220V，可通过V1表来观测。

（3）按他励电动机的起动步骤（校正直流测功机MG电枢串联起动电阻R st,并调至最大位置。

励磁调节电阻R f1调至最小，先接通控制屏上的励磁电源，后接通控制屏上的电枢电源），起动MF并使MG电机转速达到同步转速1500r/min。

将开关S2合到同步发电机的24V励磁电源端（图示右端），调节R f2以改变GS的励磁电流I f，使同步发电机发出额定电压220V，可通过V表观测，D53整步表上琴键开关打在“断开”位置。

同步电机3-同步发电机的并网运行

同步电机3-同步发电机的并网运行
1
电 厂
用户 电 厂
电 厂
2
18-1 并联条件及并联方法 一、准同步并列时应满足什么条件？
✓ 把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。 ✓ 在并联时必须避免产生冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网遭受干扰。 ✓ 并联前必须检查发电机和电网是否适合以下条件：
① 双方应有一致的相序； ②双方应有同样或者十分接近的频率和相位； ③双方应有相等的电压。 ✓ 若以上条件中的任何一个不满足则在开关 K 的两端，会出现差额电压 ，如果闭合K，在 发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。 ✓ 上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一 些小的冲击电流。
U
V
系统
W
母线
PV1 PF1 PV2 PF2
PS
F
4
(2) 灯光法
U
V W
2
1
3
U
UF
F
VF
W
V WF
系统 母线
V
WF VF UF
F
灯光明暗法
5
U
V
系统 母线
W
2
1
3
1
U
VF WF
V
UF
UF
F
F
VF
灯光旋转法
W
WF V
2
3 6
✓灯光法又称为理想整步法。由于它对并车条件逐一检查和调整，所以费时较多。
第18章 同步发电机的并网运行
概述 为什么要并列运行？
✓ 现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区 总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。同步发电机的这种 运行方式称为并列运行。 ✓ 并列运行可以提高供电的可靠性，一台电机故障或检修不会引起停电事故。 ✓ 提高了供电的经济性和灵活性。 ✓ 提高了供电质量，电网电压、频率非常稳定。 ✓ 同步发电机投入电网并列运行必须满足一定的条件，否则会造成严重后果。

同步发电机并联运行条件及其方法

同步发电机并联运行条件及其方法

同步发电机并联运行条件及其方法单机供电的缺点：①不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和牢靠性(发生故障就得停电);②无法实现供电的敏捷性和经济性。

这些缺点可以通过多机并联来改善。

通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。

现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。

并网运行(Parallel Operation)优点：①提高了供电的牢靠性，一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。

②提高了供电的经济性和敏捷性。

③提高了供电质量，同步发电机并联到电网后，它的运行状况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网全都而不能单独变化。

一、并网条件把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。

在并车时必需避开产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网患病干扰。

并网条件：① 电压有效值应相等即U=U1；② 频率和相位应相等f=f1、j =j1；③ 双方应有全都的相序。

若以上条件中的任何一个不满意则在开关K的两端，会消失差额电压，假如闭合K，在发电机和电网组成的回路中必定会消失瞬态冲击电流。

上述条件中，除相序全都是肯定条件外，其它条件都是相对的，由于通常电机可以承受一些小的冲击电流。

二、并联方法并车的预备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。

通常用电压表测量电网电压，并调整发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。

再借助同步指示器检查并调整频率和以确定合闸时刻。

同步指示器法(1) 灯光明暗法将三只灯泡直接跨接于电网与发电机的对应相之间。

并车方法为：①通过调整发电机励磁电流使得发电机的端电压等于电网电压；②电压调整好后，假如相序全都，灯光应表现为明暗交替，假如灯光不是明暗交替，则说明相序不全都，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序全都；③通过调整发电机的转速转变其频率，直到灯光明暗交替非常缓慢时，说明和电网频率已非常接近，等待灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。

同步电动机的并列运行

同步电动机的并列运行

同步发电机并列运行将同步发电机与电网(或正在运行的发电机)并联在一起运行的工作方式，称为并列运行。

发电机并列运行后有以下优点:(1)提高供电的可靠性。

当一台发电机故障或检修时，其他电源仍可在出力允许的情况下多带负荷，不致造成用户停电，提高了供电的可靠性。

(2)可提高电能质量。

并列运行后，电网容量大，因负荷波动或机组的投、切引起的频率和电压的波动小，电能质量得到了提高。

(3)可减小备用机组的总容量节省投资。

单个电厂需装设备用发电机组，并人电网后，只要电网有足够的备用容量，就不需每个电厂装设备用机组投资。

(4)可以合理利用动力资源，提高运行的经济性。

并网后，电网可合理利用自然资源。

进行经济调度。

如在丰水期可多发水电，少发火电节约燃料;枯水期多发火电，让水电厂带尖峰负荷。

同时，可以让高效率、低损耗的机组多带负荷，低效率、高损耗的机组少带负荷，从而降低电能生产的成本。

二、并列运行的条件同步发电机的并列，必须满足下列条件:(1)待并发电机电压与电网电压大小相等，即U=U。

(2)待并发电机电压的相位与电网电的相位相同两电压的相位差为0即=0.(3)待并发电机的频率与电网频率相等，即fc=f。

(4)待并发电机电压的相序与电网电压的相序一致。

同步发电机并列运行为什么要满足这些条件，现分析如下:如果待并发电机与电网的频率相等，电压的相位相同，相序也一致，但是，电压的大小不等(U≠U),则在开关两触头之间将存在电压差，Ú=Uc-。

如果这种情况下合闸，在电压U的作用下，在发电机与电网所组成的回路中，将产生一个冲击电流。

在合闸瞬间，由于发电机定子绕组的阻抗很小，所以这种冲击电流是相当大的。

这个冲击电流格产生很大的电动力，使发电机绕组受到很大的提动，甚至造成损坏。

如果待并发电机与电网的频率、电压均相等，相序也一致，但相位不同。

这时由于待并发电机的电压和电网电压在每一瞬间都不相等，因此出现电压差ΔÚ，最严重(即U与相差180)时，电压差可达发电机电压最大值的2倍，在这种情况下合闸，由ΔU所产生的冲击电流，可能达到额定电流的20-30倍。

同步发电机组的并电运行操作规程

同步发电机组的并电运行操作规程

同步发电机组的并电运行操作规程
一并车条件
1.待并发电机组的电压与电网（或运行机组）电压的大小相等≤10％
2.待并发电机组的频率与电网（或运行机组）频率相等〈15°
3.待并发电机组电压的相位与电网（或运行机组）电压的相位一致
〈0.5HZ
二手动并车步骤与方法
1.测看两发电机组电压表的数值指示在许可范围内
2.打开同步表开关，观看同步表指针旋转方向与旋转速度
3.通过并车屏上调速开关对待并机组作相应调整，在正差频下，同
步表转一圈的时间在3--5s之间，提前0.2s进行合闸
4.并上车后关闭同步表开关
5.进入负载分配与频率的调整，同时控制两台机组的调速旋钮（原
运行机组降速，并入机组升速）指到两功率表指示负荷相等为止三解列
1.同时控制两台机组调速旋钮（保持运行机组加速，解列机组降速），
功率转移后按解列机组分闸按钮。

2.观看电网电压，频率，通过运行机组调速旋钮作相应调整。

同步发电机的并车运行1323

同步发电机的并车运行1323

•补充说明： 相序不一致会引起很大的环流烧坏发
电机，该条件一般(除检修）可满足，航行 并车不必检测。
合闸：最理想合闸时机是待并发电机的
电流为零时。并车时任何一个条件不满足 都会产生冲击电流，相位和频率条件不满 足还会产生冲击转矩。
•§12.2 同步发电机的手动并车
• 并车时检查和调整待并发电机的电压、频率 、初相位，在满足并车的条件时合闸，这种方 法称为准同步并车。
！
•精品课件
！
•灯光明暗旋转快说明频差大、慢说
明频差小；
•L1灯光明暗度说明相位差的大小。
•2) 灯光明暗法(灯光熄灭法 )
•灯泡明暗的快慢取决于频差的大小,指示灯明暗一次所 需的时间TS＝1/f称为频差周期。
•2) 灯光明暗法(灯光熄灭法 )
•
性能： • A．灯光很亮说明待并机与电网相位差很大、熄灭 说明相位差很小或为零，灯光明暗度说明相位差的大小 ； • B．灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。 •合闸： 调待并机的调速开关（即调油门），使灯光明 暗变化慢（周期为3～5秒），灯光熄灭后（接近灯暗区 中心）（ΔU为30%Ue灯灭，从熄灭到亮为暗区），合 闸并车。 •合•缺闸点时刻：：灯当光灯明泡3暗～不5秒能明说暗明一f次2是时快,约还在是接慢近。灯暗区间的中心
• 由波形图可见，当δ0为0时，输出电压为0，但这 种波形的脉动电压存在如下问题：
(1) 电压U1≠U2时，US ≠0时，采用US =0来判断δ0=0 就会出现错误，船舶电网电压波动较大，这是客 观存在现象。
(2) 无法从中获得频差方向，从而无法判断待并机频 率高于还是低于电网频率。
(3) 脉动电压与相位差δ的关系是正弦关系，而不是 线性关系。
•为了克服正弦脉动电压的缺陷，提出采用 三角波频差脉动电压， US 与δ的关系成线性 关系，并且不受电压差和波形失真的影响。

华北电力大学电机学第15章同步发电机的并联运行

华北电力大学电机学第15章同步发电机的并联运行
或低于电网频率。
04
可根据灯光旋转方向判断出发电机的频率是否高于
电压相位相同；
03
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
度一样时，可更精确的判定发电机电压相位和电网
02
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
请思考以下两个问题：
如果其中某个条件不满足，三个相灯 会呈现什么灯光特点？
1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
如何调节发电机，使其最终满足并网 条件？
2
只是频率不等
某时刻，发电机电压相量和电网电压相量同相位
随时间推移，发电机电压相量和电网电压相量逐渐拉开相位差
结论： 相灯会呈现同时灭、 再同时亮起的交替 变化现象，说明发 电机与电网的频率 不同。 需调节原动机转速 从而改变发电机频 率。
2号相灯灭，3、1号相灯亮
结论： 三个相灯依次呈明 暗交替变化状态， 即灯光旋转状态。 说明发电机与电网 的相序不同。 通过相灯旋状方向还可以判定频率大小。 需对调发电机出线 的任意两根接线。
01
3号相灯灭，1、2号相灯亮
02
d. 相角不等（发电机频率已调整到很接近 于电网频率）
三个相灯不同时熄 灭，不能合闸并网。
1.电能的供应互相调剂，合理使用。
2.增加供电的可靠性。
3.提高供电质量。
4.系统愈大，负载就愈趋均匀；不同性质的负载，互相起补偿作用。
理想的无限大电力系统指其容量无限大，即电压 =常数，频率 =常数。
理想的无限大电力系统：
章节一
一、并网条件
r1
r2
E1
E2
R

31电机学-同步发电机的并联运行02

31电机学-同步发电机的并联运行02

同步发电机的并联运行➢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，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。

➢并联投入条件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。

§11-2 同步发电机并联投入的条件和方法➢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。

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。

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P 1= ( pm+ pfe+ pad) +PMP 2=PM-PcuaP2= mUI cosϕE 0 U cos ϕ + Ir a = E δ cos ϕ'P M= mE δ I cos ϕ'图11-7 隐极同步发电机电动势相量图 jI x s E δ jI x σ UI r aϕ' I➢ 转矩方程式T 1 = T 0 + T MP 1 = p fe + p m + P M Ω1 Ω1 Ω1Ω = 2π n 1 = 2π f (机械弧度/ 秒) 1 60 p同步发电机的并联运行§11-4 同步发电机的功角特性功角特性是同步电机并网运行的基本特性之一。

通过功角特性，可以确定稳态运行时发电机所能发出的最大电磁功率，还可以用它来分析静态稳定等问题。

功率角：指励磁电动势E 0和电网电压U 这两个向量之表示。

同步发电机的并联运行(2)

同步发电机的并联运行(2)

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
二、并联投入方法
3）优点：合闸时没有冲击电流。 4）缺点：操作较复杂。 5）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。
方法
2.自整步法：满足部分并网条件的投入方法。
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
二、并联投入方法 2）灯光旋转法 ■不满足并网条件时灯光旋转法的现象及其调节
c.相序不同：三个相灯同时亮或暗。需对调发电机或
电网的任意两根接线。
d.相位不等：不交叉的相灯不是最暗。需微调转速。
■方法
a.调节发电机的转速改变频率，直到灯光旋转十分缓
慢时，说明频率已十分接近；
U 3
U CG
U BS
U CS
U AG U1
U AG U AS
G S
U CS
U CG
U BS
U BG
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
二、并联投入方法
1）暗灯法 ■不满足并网条件时暗灯法的现象及其调节 a. 频率不等：相灯呈现同时暗、同时亮的交替变化，
频率相差越大，明暗相间的时间就越短。需调节 原动机转速以改变发电机频率，直至明暗相间的 时间很长。
c.如果相序一致，灯光应表现为明暗交替。如果灯
光不是明暗交替，则说明相序不一致，应调整发 电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相 序一致；
d.等待灯光完全熄灭的瞬间（相位相同），即可合
闸并车。
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
二、并联投入方法

同步发电机的并车运行1323(精选)PPT42页

同步发电机的并车运行1323(精选)PPT42页

Hale Waihona Puke 40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
同步发电机的并车运行1323（精选）
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳

实验二 三相同步发电机的并联运行7页word

实验二 三相同步发电机的并联运行7页word

实验三三相同步发电机的并联运行一．实验目的1.掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。

2.掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节。

二．预习要点1.三相同步发电机投入电网并联运行有那些条件？不满足这些条件将产生什么后果？如何满足这些条件？2.三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节有功功率和无功功率？调节过程又是怎样的？三．实验项目1.用准确同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

2.用自同步法将三相同步发电机投入电网并联运行3.三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。

4.三相同步发电机与电网并联运行时无功功率调节。

(1)测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。

(2)测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲线。

四．实验设备及仪器1．MEL系列电机教学实验台主控制屏。

2．电机导轨及测功机、转矩转速测量（MEL-13、MEL-14）。

3．三相可变电阻器90Ω（MEL-04）。

4．波形测试及开关板（MEL-05）。

5．旋转指示灯、整步表（MEL-07）。

6．同步电机励磁电源（位于主控制屏右下部）。

7．功率、功率因数表（或在主控制屏上，或在单独的组件MEL-20、MEL-24）。

五．实验方法及步骤1．用准同步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

实验接线如图4-4。

原动机选用直流并励电动机M03（作他励接法）。

mA 、A 1、V 1选用直流电源自带毫安表、电流表、电压表（在主控制屏下部）。

R st 选用MEL-04中的两只90Ω电阻相串联（最大值为180Ω）。

R f 选用MEL-03中两只900Ω电阻相串联（最大值为1800Ω）。

R 选用MEL-04中的90Ω电阻。

开关S 1、S 2选用MEL-05。

交流电压表、电流表、功率表的选择同实验3.1（异步电动机的工作特性）。

同步电机励磁电源固定在控制屏的右下部。

工作原理：三相同步发电机与电网首联运行必须满足以下三个条件。

相同步发电机的并联运行

相同步发电机的并联运行

实验报告 同步发电机并联运行的优点和必要性
比较同步发电机两种投入电网方式的优缺点
用表格列出实验数据。作出同步发电机的两条V 形曲线
思考题
为什么同步发电机投入电网后，改变直流电动机 的励磁电流，可以改变直流电动机和同步发电机 的输出功率？
为什么同步发电机与电网并联后，改变同步发电 机的励磁电流，不能改变同步发电机输出的有功 功率？
谢 谢！
实验内容
实验线路图
实物接线图
注意事项
• 励磁滑线电阻为500Ω;1A • 电枢滑线电阻为40Ω;6A • 连接直流电动机时，必须看
清电机旋转方向
• 连线时相序不能接错
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 实验步骤和方法
实验步骤和方法
实验步骤和方法
注意事项 欠励时，机组可能会出现震荡现象，同时机组出 现周期性震荡声，此时应及时增加励磁使发电机 回到稳定运行状态。同步发电机的震荡现象是“ 失步”前的征象，是电力网系统中不允许出现的 事故。 脱网时，要求发电机电枢电流接近零，即应调节 单相调压器使输出电枢电流最小，然后拉下闸刀 ，关闭电源。
并网条件
频率相等 电压相等 相序相同 并网合闸瞬时对应相的电压差为零
合正 分交
灯光法检查并网条件
直接接法（灯光熄灭法）
三组指示灯跨接在电网和发电机对应同一相的两 端，如果假定的相序正确，指示灯随两频率 的差值同时发亮、同时熄灭。熄灭时对应一 相电压差为0，可以立即合闸并网。
交叉接法（灯光旋转法）
A组指示灯保持直接接法，B、C组交叉接到B1C 和C1B上。如果开关两端相序正确，指示灯 随两频率的差值交替发亮，产生旋转效果。 旋转的快慢，可说明两频率的差值大小，并 且旋转方向可以说明发电机频率大于电网频 率还是低于电网频率，当直接接法的一组指 示灯熄灭时，可以合闸并网。

同步发电机的并联运行

同步发电机的并联运行

同步发电机的并联运行一、并联运行的必要条件二台同步发电机投入并联运行的必要条件：（1）发电机的频率与待并机组或电网频率相同，即FⅡ=FⅠ（2）发电机和电网的波形相同即三相正弦交流电（3）发电机和电网的电压大小及相位相同。

（4）发电机和电网的相序一致.一般情况下，条件(2)有设计制造年时来保证，不会出现问题。

条件（4）是最关键的最重要的条件，若条件（4）不满足是绝对不允许投入并联运行的，否则，将造成重大设备事故。

具体并联操作时，条件（2）可不考虑，条件（4）是电机出厂前由厂家对转向和相序作了标定。

只要接线时不搞错，一般不会出现问题。

当然，在没有完全把握时，可在并网前确认一下相序为好，以保万无一失。

于是，并网只要注意条件（1）和（3）就可以了。

二、投入并联运行的方法投入并联运行的方法很多，主要有自同步法和准确同步法，即同步表法。

主要由操作人员将电机的电压频率整定到符合并联运行的条件，为了判断该条件，常采用一种专门的同步指示装置（同步表MZ－10，100V）。

最简单的同步指示装置是灯光法，采用三组同步指示灯来检验合闸条件。

同步指示灯有两种接线方法：1.直接法（灯光明灭法）；2.交叉灯光法。

1注意：当控制回路电源缺相时，同期表指针将大幅度偏摆。

调整电压整定电位器使同期表上的电压指示在中间位置。

调整转速微调电位器，使频率指示在中间位置。

同期表S指示顺时针转动最慢，当指针指示在12点时为同步点。

并联运行的操作：a.并联时，先将控制屏同步检测转换开关置于“并”位置，调节电压整定电位器和转速微调电位器，使待并机组的电压、频率与电网或另一机机组的电压、频率相同，将并车方式开关置于“自动”位置，按自动并车按钮并保持一段时间，直到待并机组并车成功。

如自动并车功能失灵，可将并车方式开关置于“手动”位置，并观察同步表，当其指针逆时针转动最慢到垂直向上位置时，即可按合闸按钮，使待并机组与电网或另一机组并联。

b.当机组与电网并联运行时，并联成功后，调节转速调节电位器和电压整定电位器，使机组在功率因数0.8-0.9（滞后），有功功率在一定值下运行。

同步发电机的并联运行

同步发电机的并联运行

2.转矩平衡和功率平衡：
转矩平衡等式的每项都乘以机械角速度，就变成功率平衡式。
1
电磁转矩的出现，同步发电机转矩平衡式变为：
2
同 步 发 电 机 有 功 功 率 的 流 程 图
自同步法的投入步骤为： （1）校验发电机相序把发电机拖动到接近同步 速，励磁绕组经限流电阻短路。
2. 自同步法：
2
3
1
同步发电机输出容量的大小，不仅受到发热的限制，而且受到运行稳定性的限制。
稳定问题包括由若干个发电厂或发电机的电力系统，在正常负载调配和不正常事故中，这些电机或电厂是否还能保持同步运行的问题。
稳定问题又分为静态稳定和动态稳定两种。
三、同步发电机与电网并联运行 时的静态稳定
静态稳定问题：发电机在某一稳定运行状态，（即发电机和电网并联运行时，电压U和频率f都为恒定值，励磁电流If不变，其输入功率和输出功率都不变的运行状态），如果在电网或原动机方面，突然发生一些微小干扰，在此小干扰去掉后，发电机如能恢复到原来的稳定运行状态，即认为该发电机的运行是稳定的。
当发电机输出一定的有功功率并保持不变 =常数 均为不变量 常数 常数
发 电 机 的 V 形 曲 线
正常励磁 超前 欠励 滞后 过励 不稳定区
1
2
请比较 和 的大小
第一项是励磁电流在气隙磁场中产生电磁力所引起的，与励磁电势 成正比，称为励磁电磁功率。
第二项在隐极机中不存在，与 无关，与端电压 即合成等效磁极及纵横轴磁阻的差异有关即 ，称作凸极电磁功率
2. 凸极式发电机： 当忽略电枢电阻时，凸极式电磁功率亦等于输 出功率。
1.隐极发电机：若忽略电阻 ， 则
同步发电机的功角特性：
（1）保持励磁电流 不变时， 值与 角按正弦曲线 变化，正半波代表发 电机工况。

实验四 三相同步发电机的并联运行

实验四 三相同步发电机的并联运行

实验五三相同步发电机的并联运行一、实验目的：1．学习三相同步发电机投入电网并联运行的条件与基本操作方法。

2．掌握三相同步发电机与电网并联运行后，有功功率和无功功率的调节。

图 5-1（图中发电机、电动机以及电源说明见图4－1）二、实验内容：1．采用暗灯法，灯光旋转法及整步表，将三相同步发电机投入电网并联运行。

2．研究三相同步发电机与电网并联运行后有功功率的调节方法。

3．测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的U形曲线。

三、实验说明：1．按图5-1接线。

起动机组、使同步发电机的转速接近同步速。

2．调节同步发电机的励磁，使同步发电机电压接近电网电压。

3．测取三相同步发电机与电网并联运行当空载及三分之一负载时的U行曲线。

4．当发电机转速接近同步速，发电机电压接近电网电压时，对于按暗灯法接线，三相灯光就会缓慢地同时发亮，对于灯光旋转法接线，各相灯光缓慢地轮流旋转发亮。

5．对于暗灯法，当三相灯光同时熄灭时，果断地将K 2合上，对于灯光旋转法，当未交叉接线的一相灯光熄灭而交叉接线的两相灯光亮度相同时，合上K 2，发电机即投入是并网。

6．整步表并网：当相序正确，整步表中电压差指针、频率差指针在零位，相位指针S 顺钟向缓慢地转到中间位置“▼”时，即可并网。

整步表介绍见本节实验附录。

7．按可控硅调速装置上的“电枢电压”的触摸键↑，逐渐增加发电机输入转距，即增加发电机输入功率，观察发电机输出有功功率的变化。

8．保持发电机输出有功功率不变，在空载（2P ＝0）及三分之一负载（N P P 3/12=）情况下调节三相同步发电机的励磁电流，观察发电机定子电流的变化，并将励磁电流f I 和定子电流三相电流的测量数据记入表中，记录表格自行设计。

9．实验完毕，在发电机与电网解列之前，应按可控硅调速装置上“电枢电压”的触摸键↓，减少发电机的输入功率，当功率减至接近于零时，将2K 接开，发电机与电网解列。

四、实验报告要求：1．通过分析三相同步发电机几种投入电网并联运行的基本操作方法。

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由波形图可见，当δ0为0时，输出电压为0，但这种 波形的脉动电压存在如下问题： (1) 电压U1≠U2时，US ≠0时，采用US =0来判断δ0=0 就会出现错误，船舶电网电压波动较大，这是客 观存在现象。 (2) 无法从中获得频差方向，从而无法判断待并机频 率高于还是低于电网频率。 (3) 脉动电压与相位差δ的关系是正弦关系，而不是 线性关系。
本章重点
同步发电机准同步并车的四大条件：
相序相同
电压相等 频率相等
相位相同。
§13.1 并车的条件及分析
并联运行条件：
待并发电机的电压与电网(或运行机)电压的相序一致；
待并发电机的电压与电网电压的有效值相同； (U2=U1) 待并发电机的电压频率与电网电压的频率相同； (f2=f1)
合闸时刻：当灯泡3～5秒明暗一次时,约在接近灯暗区间的中心时。
13.2.2
同步表法
同步表是一种用来 检测待并发电机与 电网（汇流排）电 压的频率和相位差 大小及其方向的仪 表，又称整步表。 指针旋转一圈所需要的时间 为TS＝1/f。
合闸的时刻: 同步表向“快”的方向3～5秒旋转一 周，在指针接近表盘的中点（同相位点）时合闸。
U U 2 U 1
环流IPH滞后U2对G2去 磁效应，Ｇ２电压下降； 环流IPH超前U1对G1增 磁效应，电压上升。最 终使两机并联运行于同 一电压。
.
.
.
频率和初相位相同,电压有效值不相同
两台发电机的电压不等所产生的无功性质 环流，对两台发动机起均压作用， 因此，IPH称 为平衡电流，由于发电机并车瞬间呈现出的等 值电抗很小，因此在电压差较大情况下进行并 车，合闸瞬间会差生很大的冲击电流。
检测频差方向通常采用移相法： 取电网电压，其中事先移相成为UW 待并机电压 U f 与 UW 和 UW 的脉动 电压分别 U S 和 U S 。当待并机频率高 于电网频率(即f >0), U S 到达最大值 时间较 U S 提前，而待并机频率低于电 网频率(即f<0), U S 到达最大值时间 较 U S 提前,利用两个鉴幅器即可检测 出频差方向。
13.3.2 船舶电站自动整步器
采用模块式的船舶电站自动整步器的实例
船舶应急发电机组
《钢质海船建造及入级规范》规定：
客船及1000总吨以上的货船在一般情况下均应设有应急电源。 (1)应急电源 船舶应急电源可采用应急发电机组和应急蓄电池组。 小应急电源(蓄电池）的容量应能保证连续供电30分钟。
(2) 应急发电机组 一般位于防撞舱壁以后、舱壁甲板以上和机舱以外的艇甲 板上。要求带动应急发电机的原动机应具有较好的独立性 和机动性。
(3)应急发电机的自动起动控制装置 应急发电机必须设有自动起动装置，以 保证在主电源不能供电的情况下能自动起 动，并自动合闸向应急电网供电，而一旦 主电网恢复供电，则应急发电机立即自动 停止工作。应急柴油发电机组的起动方式 一般采用起动电动机带动，起动电动机的 电源由应急蓄电池组提供。
ZK-135控制装置的功能 按时间原则和速度原则进行程序 控制的。
当船舶主电网因故失电时，该自动控制装置 经0～60秒（时间可调）延时后自动投入工作， 对应急柴油发电机组实现自动起动。
第13章 同步发电机的并车运行
主要内容
教学目的：使学生了解各种并车装置性能和特点； 掌握手动并车的原理和操作。 教学重点：掌握同步并车的条件，手动并车的原 理和操作。 教学难点：自动并车装置的基本原理。
§13.1 并车的条件及分析
§13.2 同步发电机的手动并车
§13.3 同步发电机自动并车装置的基本原理
B 2 240 C1 120
U 3 2U sin
120
2
uL
uL3
uL1
uL2
U1 2U sin
120 U 2 2U sin 2 L3 L2 2 120 结论： U 3 2U sin •频差大于０，灯光顺时针旋转； 2 •频差小于０，灯光逆时针旋转； 2t 1t (2 1 )t •灯光明暗旋转快说明频差大、慢说 2 ( f 2 f1 )t 明频差小； •L1灯光明暗度说明相位差的大小。
调压器可保证电压条件，并车时只要调整待并机 的频率和相位。但是，不应在电网负载波动较大时 进行并车。 检测这两个并车条件（频率和相位）的方法有同步 指示灯法和整步表法。
§12.2
同步发电机的手动并车
手动准同步并车通常采用灯光法和整步表法 来检测并车条件。
一、同步指示灯法
同步指示灯的连接方法分为明暗法和旋转法
待并发电机电压相位(或初相位)与电网电压的相位一
致。(δ2=δ1)
两台发电机并联运行
下面将对三种条件逐一分析。
实际接线图
单相等效电路图
x ,x
'' 1
'' 2
—并车瞬间发电机等值电抗
1) 频率和初相位相同，电压有效值不相同
假设电网电压低于待并发电机电压，即U1 ＜U2 。在这种 情况下投入G2时，主开关ＱＦ2两端存在电压差U。
2t 1t (2 1 )t 2 ( f 2 f1 )t
要求：控制两台发电机的频差Δf≤±
0.5Hz（T=1/Δf）。频差小（不是越
小越好、难调）则自整步作用使两机 牵入同步；频差大则无法牵入同步。 通常以0.25Hz最好。
补充说明： 相序不一致会 引起很大的环流烧坏发
1) 灯光旋转法
f2＞f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L2L3 L1
f2＜f1时，灯泡轮流熄灭的顺序为: L1L3L2 L1
U 2U sin
U1 2U sin

2
A2 A1 0

2
B1 240 C 2 120
240 120 120 U 2 2U sin 2U sin 2 2
电机，该条件一般(除检修）可满足，航 行并车不必检测。 合闸：最理想合闸时机是待并发电机的 电流为零时。并车时任何一个条件不满足 都会产生冲击电流，相位和频率条件不满 足还会产生冲击转矩。
§12.2
同步发电机的手动并车
并车时检查和调整待并发电机的电压、频率 、初相位，在满足并车的条件时合闸，这种方 法称为准同步并车。 手动准同步并车操作； 自动并车操作。
同步表按短时工作制设计，一般持续工作时间不大于 15min，间隔时间为30min，所以，并车操作过程不 宜太长，并车成功后应及时切除。
图13-7 船舶电 站3台发电机同 步表接线图
电抗器粗同步并车原理
电流通常被限制在额定电流的1.2～1.4倍。并车的条件为： 电压差U<10％Un,频差f <（1～1.5）Hz,相位差δ<180 （一般应小于90）时合闸。
§12.3 同步发电机自动并车装置的基本原理
13.3.1 自动准同步并车原理
大部分船舶电站都装有PMS船舶电站功率管理系统 （PMS）（Power Management System）
自动并车不作为一个独立装置，而是PMS的一个单 元或一部分。
自动并车装置应具有以下功能： 1.检测待并发电机电压与电网电压之间的频差和频 差符号，并根据频差的大小和符号，向待并发电 机发出相应的自动整步的加速或减速信号； 2.检测频差、相位差和电压差，当满足允许合闸条 件时，适时地发出合闸指令。
3) 并车时电压和相位相同，但频率不相同
合闸瞬间两台发电机电压和相位相同，只是频 率不同，如果f2>f1，则将超前δ角。
电压和相位相同,频率不相同
若在t=0时合闸，将不会产 生环流；在t>0时合闸，将 出现相位差，产生环流， 若频差不大，最终通过自 整步力矩拉入同步。若频 差较大，难以拉入同步， 且随着相位差的变化，产 生较大环流和较大的冲击 力矩，对发电机和船舶电 力系统均不利。
自动并车装置通常可分为两大部分：一部分 为频率预调，一部分为合闸控制。
1) 频差脉动电压与相位检测原理
滤波后为正选脉动电压：
US
TS 1 TS 2 TS 3
频差大
频差小
频差更小
S 0 U S 2U m sin 2
S 2 ft
1 TS f
波形反映出：频差大小，相位关系，电压为零的 点即为同相点。
US
加速
US
Uf
UW
US
UW
频率高
UW U S UW
US
Uf
鉴幅器
&
US
鉴幅器
&
减速
频率低
(3) 合闸控制电路
合闸控制电路把电压差允许鉴别的条件， 频差允许鉴别条件与恒定提前时间(主开关 合闸时间)捕获脉冲通过一个合闸与门,送 出合闸控制信号，使主开关合闸操作。

L1

2) 灯光明暗法(灯光熄灭法 ) 灯泡1/f称为频差周期。
2) 灯光明暗法(灯光熄灭法 ) 性能： A．灯光很亮说明待并机与电网相位差很大、熄灭说 明相位差很小或为零，灯光明暗度说明相位差的大小； B．灯光明暗变化快说明频差大、慢说明频差小。 合闸： 调待并机的调速开关（即调油门），使灯光明暗 变化慢（周期为3～5秒），灯光熄灭后（接近灯暗区中 心）（ΔU为30%Ue灯灭，从熄灭到亮为暗区），合闸 并车。 缺点 ：灯光明暗不能说明f2是快还是慢。
为了克服正弦脉动电压的缺陷，提出采用三 角波频差脉动电压， US 与δ的关系成线性关 系，并且不受电压差和波形失真的影响。
S 1
TS 1 TS 2
S 2
(2) 频率预调
手动并车时，人们借助同步灯或同步表旋转 方向来判断待并机的频率是高于或低于电网 频率，从而决定待并机加速或减速、调节频 差满足并车要求并抓取相位差为零的时刻， 而自动并车装置则需要有一个频差符号自动 检测和调速控制电路来取代上述手动操作， 称为频率预调。