华北电力大学：《电机学》第十八章 同步发电机的并联运行

第十八章同步发电机的并联运行 教学要求 1.熟悉同步发电机并联合闸的条件和方法 2.掌握同步发电机并联运行的基本电磁关系、 功率及转矩平衡方程式 3.掌握有功功率和无功功率的调节 4.理解形曲线的物理意义

第十八章 同步发电机的并联运行 教学要求： 1．熟悉同步发电机并联合闸的条件和方法 2．掌握同步发电机并联运行的基本电磁关系、 功率及转矩平衡方程式 3．掌握有功功率和无功功率的调节 4．理解V形曲线的物理意义

第一节概述 同步发电机并联运行的优点 1.电能的供应可以互相调剂,合理使用。 2.增加供电的可靠性。 3.提高供电质量,电网的电压和频率能保持在要求的 恒定范围内 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 5联成大电力系统,有可能使发电厂的布局更加合理

第一节 概述 同步发电机并联运行的优点： 1.电能的供应可以互相调剂，合理使用。 2.增加供电的可靠性。 3.提高供电质量，电网的电压和频率能保持在要求的 恒定范围内。 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。 5.联成大电力系统，有可能使发电厂的布局更加合理

第二节并联合闸的条件和方法 条件: 并联投入时,避免产生大的电流冲击和转轴受到突然的 扭矩。并联合闸必须满足四个条件: 1.发电机频率等于电网的频率(各国电网频率大致有两种: 50Hz或60Hz,我国为50Hz) 2发电机的电压幅值等于电网电压的幅值,且波形一致 3发电机的电压相序与电网的电压相序相同(发电机相序决 定于原动机的转向,一般是固定的) 4在合闸时,发电机的电压相角与电网电压的相角一样

3.发电机的电压相序与电网的电压相序相同（发电机相序决 定于原动机的转向，一般是固定的） 第二节 并联合闸的条件和方法 4.在合闸时，发电机的电压相角与电网电压的相角一样 一、条件： 并联投入时，避免产生大的电流冲击和转轴受到突然的 扭矩。并联合闸必须满足四个条件： 1.发电机频率等于电网的频率（各国电网频率大致有两种： 50Hz或60Hz，我国为50Hz） 2.发电机的电压幅值等于电网电压的幅值，且波形一致

方法: 1.准确同步法:将同步发电机调整到符合并联 条件后进行并网操作,分为暗灯法和旋转灯光法 两种 (1)暗灯法: 电网与同步发电机之间的三相并联开关两 侧接灯泡,称相灯,若三相相灯同明同暗,说 明相序正确;当三组相灯同时熄灭时,表示电 压差AU1=AUn=AU=0,即可并网合闸

二、方法： 1. 准确同步法：将同步发电机调整到符合并联 条件后进行并网操作，分为暗灯法和旋转灯光法 两种。 0  =  =  = UUU A B C (1)暗灯法： 电网与同步发电机之间的三相并联开关两 侧接灯泡，称相灯，若三相相灯同明同暗，说 明相序正确；当三组相灯同时熄灭时，表示电 压差 ，即可并网合闸

电网 △ AG BG c △U2 SB GS △ 3 暗灯法接线和向量图

3 1 2 V AS AG CG BS CS BG GS 3~ 电网   G S − USA USB USC UGB UGA UGC U1 U2 U3 暗灯法接线和向量图

当不满足并网条件时,暗灯法所见的现象 a.频率不等:相灯将呈现同时暗、同时亮的交替变化现象, 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。 b电压不等:三个相灯没有绝对熄灭的时候,而是在最亮 和最暗范围闪烁,需调节励磁电流从而改变发电机的端电 压 c相序不等:三个相灯明暗呈交替变化状态,说明发电 机与电网的相序不同,需对调发电机或电网的任意两根接 线 d.相角不等:三组相灯不同时熄灭,不能合闸并网,需 微调节转速

当不满足并网条件时，暗灯法所见的现象 a.频率不等：相灯将呈现同时暗、同时亮的交替变化现象， 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。 b.电压不等：三个相灯没有绝对熄灭的时候，而是在最亮 和最暗范围闪烁，需调节励磁电流从而改变发电机的端电 压。 c.相序不等：三个相灯明暗呈交替变化状态，说明发电 机与电网的相序不同,需对调发电机或电网的任意两根接 线。 d. 相角不等：三组相灯不同时熄灭，不能合闸并网，需 微调节转速

(2)灯光旋转法: 此方法比暗灯法容易实现并网操作,一个相 灯熄灭时,另两个相灯亮度一样;另外可根据灯 光旋转方向判断频率大小。 电网 旋转灯光法接线图 As Bs Cs AG BGO GS 3

(2) 灯光旋转法： 此方法比暗灯法容易实现并网操作，一个相 灯熄灭时，另两个相灯亮度一样；另外可根据灯 光旋转方向判断频率大小。 3 1 2 V AS AG CG BS CS BG GS 3~ 电网 旋转灯光法接线图

条件不满足时对电机的影响 1、电机和电网之间有环流,定子绕组端部受 力变形。 2、产生拍振电流和电压,引起电机内功率振 荡。 3、电机和电网之间有高次谐波环流,增加损 耗,温度升高,效率降低。 4、电网和电机之间存在巨大的电位差而产生 无法消除的环流,危害电机安全运行

条件不满足时对电机的影响 1、电机和电网之间有环流，定子绕组端部受 力变形。 2、产生拍振电流和电压，引起电机内功率振 荡。 3、电机和电网之间有高次谐波环流，增加损 耗，温度升高，效率降低。 4、电网和电机之间存在巨大的电位差而产生 无法消除的环流，危害电机安全运行

第三节同步电机并网运行的理论基础 无限大电网: 电网的容量相对于并联的同步发电机容量来说要大得 多,如果对并联在电网上的同步发电机进行有功功率和无 功功率调节时,对电网的电压和频率不会有什么影响。无 限大电网的特点是端电压和频率均可认为是恒定的 同步发电机的理想条件 并联运行通常是指同步发电机与无限大电网并联运行。 就是发电机的端电压和频率与电网完全相等,同步发电机

电网的容量相对于并联的同步发电机容量来说要大得 多，如果对并联在电网上的同步发电机进行有功功率和无 功功率调节时，对电网的电压和频率不会有什么影响。无 限大电网的特点是端电压和频率均可认为是恒定的。 第三节 同步电机并网运行的理论基础 无限大电网： 同步发电机的理想条件: 并联运行通常是指同步发电机与无限大电网并联运行。 就是发电机的端电压和频率与电网完全相等，同步发电机

、空载运行:(不是指Ⅰ=0,而是指有 功功率或有功电流为零) 由于U与E同相位,虽然有电枢电流r的存在,但由 于没有有功功率输出,仍认为是空载。同步发电机在理想条 件下并联到电网,原动机只能供给同步发电机转动时所需的 损耗功率,即风阻摩擦等机械损耗以及铁耗等 P=pm+pFe = Po 也就是,原动机的拖动转矩T等于空载矩,发电机不向 电网输出功率。 2n 60

由于 与 同相位，虽然有电枢电流 的存在，但由 于没有有功功率输出，仍认为是空载。同步发电机在理想条 件下并联到电网，原动机只能供给同步发电机转动时所需的 损耗功率，即风阻摩擦等机械损耗以及铁耗等。 U E0 I 一、空载运行：（不是指 I =0，而是指有 功功率或有功电流为零） 也就是，原动机的拖动转矩 T1 等于空载矩 T0 ，发电机不向 电网输出功率。 T T 1 0 = 2 60 n  = P p p P 1 0 = + = m Fe