2007本科电机学之同步电机3.pptVIP

* 第四单元? 同步发电机的并列运行 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。 概 述 为什么要并列运行？ 电 厂 用户 用户 电 厂 电 厂 课题一 同步发电机并列条件及其方法 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。 在并车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。 并车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 双方应有相等的电压；　　 ③ 双方应有同样或者十分接近的频率和相位。 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。 二、并列方法有哪些？ 并列的准备工作是检查并列条件和确定合闸时刻。通常用电压表测量电网电压 ，并调节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。 (1) 同步表法 系统 母线 发电机电压可以通过励磁电流来调节。 发电机频率可以通过原动机转速来调节。 系统 母线 V 灯光明暗法 (2) 灯光法 系统 母线 V 灯光旋转法 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。 （3）自整步法： 相序一致时将励磁绕组通过适当的电阻短接； 用原动机拖动发电机到接近同步速(相差2－5％)； 在没有接通励磁电流的情况下将发电机接入电网； 接通励磁并调节励磁强弱，依靠定子磁场和转子磁场之间的电磁转矩将转子拉入同步转速，并车过程即告结束。 需要注意的是：励磁绕组必须通过一灭磁电阻短接，因为直接开路，将在其中感应出危险的高压；直接短路，将在定、转子绕组间产生很大的冲击电流。 自同步法的优点是：操作简单，方便快捷；缺点是：合闸时有冲击电流。 自整步法的原理接线图 课题二 并列运行时有功功率调节 一、同步发电机功率流程是怎样的？ 原动机向发电机的输入机械功率P1，扣除机械损耗、铁耗和励磁损耗，其余功率通过电磁感应由转子传递到了定子,称为电磁功率PM 电磁功率扣除定子铜耗 pCu1，其余功率就是发电机输出的电功率P2＝PM－pCu1。 定子绕组的电阻一般较小，其铜耗可以忽略不计，则有 二、同步发电机功角特性是如何推导的？ 功角定义为电压滞后于感应电势的角度。 电磁功率与功角之间的关系称为功角特性 y 为内功率因数角，d= y-j定义为功角。它表示发电机的励磁电势 E0 和端电压 U 之间相角差。功角 d 对于研究同步电机的功率变化和运行的稳定性有重要意义。 功角 d 的空间含义 忽略定子漏电势，认为 U≈E0+Ea，E0 对应于转子磁势Ff，Ea对应于电枢磁势Fa，可以认为端电压U由合成磁势 F=Ff+Ea所感应。Ff 和 Ea之间的空间相角差即为E0和U之间的时间相角差d。 可见功角d 在时间上表示端电压U和励磁磁势E0 之间的相位差，在空间上表现为合成磁场F轴线与转子磁场 Ff 轴线之间夹角。 并网时，U 的大小和频率不变，对应的F总是以n1旋转，因此d 的大小只能由Ff的转速决定。稳定运行时，Ff 和之间 F 无相对运动，d 具有固定的值。 三、如何理解功角的物理意义？ 四、有功功率的如何调节？ 发电机并网后，感应电势和电网电压大小相等，相位相同，功角等于0，有功功率为0 要增加发电机输送到电网的有功功率，就必须增大功角，即增大感应电势超前电网电压的相位角。由于电网电压不变，只有增大感应电势领先的相位角。 增大原动机提供的动力转矩M1，就可以使转子瞬间加速，功角瞬间增大，达到增大有功功率的目的。 当 d 处于 0 - dm 范围时，随着 d 的增大, PM 亦增大, 发电机在这一区间稳定运行。 当d dm 时, 随着 d 的增大, PM 反而减小, 电磁功率无法与输入的机械功率相平衡，发电机转速越来越大, 发电机将失去同步,故在这一区间发电机不能稳定运行。 同步发电机失去同步后, 必须立即减小原动机输入的机械功率,否则将使转子达到极高转速,以致离心力过大而损坏转子。另外，失步后，发电机的频