电机学 第15章 同步发电机并联运行理论(2)

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。

同步发电机的并联运行¾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。

¾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¾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。

Mad fe m P p p p P +++=)(1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cua M P P P −=2ϕcos 2mUI 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：指励磁电动势和电网电压这两个向量之间的夹角，用表示。

功角特性：指同步电机接在电网上对称稳态运行时，电机的电磁功率与功率角之间的关系。

0E &U&θ¾凸极式同步发电机的功角特性1）对于隐极机，x d=x q=x s，因此附加电磁功率为零。

2）对于凸极机，由于x d≠x q，所以附加电磁功率将不为零。

大于零？小于零？附加电磁功率是由凸极效应即直轴和交轴磁阻不相等所引起的，所以又称为凸极电磁功率或磁阻功率。

第 15 章思考题与习题参考答案15.1从同步发电机过渡到同步电动机时，功角、定子电流、电磁转矩的大小和方向有何变化？答：功角由正变负（E0由超前于 U 变为滞后于 U ），电磁转矩方向改变，由制动转矩变为驱动转矩，定子电流有功分量方向改变，由发出功率变为吸收功率。

15.2当cos滞后时，电枢反应在发电机中有去磁作用而在电动机中却有助磁作用，为什么？答：在发电机中，当cos滞后时，发电机发出感性无功功率，发电机处于过励磁状态，电枢电流滞后于空载电动势，电枢反应有去磁作用；在电动机中，当cos滞后时，电动机吸收感性无功功率，即发出容性无功功率，所以电枢反应有助磁作用。

15.3磁阻电动机的转矩是怎样产生的？为什么隐极电机不会产生这种转矩？答：磁阻电动机的转矩是由于电机的交、直轴磁阻不等（即X d X q）而产生的。

隐极电机交、直轴对称， X d X q，所以不会产生磁阻转矩。

15.4同步电动机带额定负载运行时，如cos1，若保持励磁电流不变，使电机空载运行，cos如何变化？答： cos将减小到接近于零，电动机吸收容性无功功率和很少的有功功率以供空载损耗。

15.5某工厂变电所变压器的容量为2000kVA ，该厂电力设备总功率为1200kW ， cos0.65（滞后），今欲新增一台500kW 、 cos0.8 （超前）、95% 的同步电动机，当此同步电动机满载时全厂的功率因数是多少？变压器是否过载？解：原有电力设备消耗的有功功率和无功功率分别为P11200 kWQ1P112002sin 1 0.651403kVar cos0.65新增同步电动机消耗的有功功率和无功功率（超前）分别为P1P2500526.3kW0.95Q1P1526.31 0.82394.7kVar cossin0.8新增同步电动机后，消耗总的有功功率和无功功率分别为P P1P11200 526.3 1726.3kWQ Q1Q11403 394.7 1008.3kVar消耗总的容量SP2Q21726.321008.321999.2kV ar总的功率因数cos P1726.30.8635 S1999.2变压器不过载，但几乎满载。