1、第十八章 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行 7/23/20221第一節(jié) 投入并列運(yùn)行的條件與方法第二節(jié) 并網(wǎng)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)電磁功率與功角特性第三節(jié) 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)有功功率的調(diào)節(jié)與靜態(tài)穩(wěn)定第四節(jié) 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)與V型曲線本章主要內(nèi)容7/23/20222思考1、同步發(fā)電機(jī)單機(jī)供電有什么缺點(diǎn)？供電系統(tǒng)怎樣克服單機(jī)供電的這些缺點(diǎn)？7/23/20223不能保證供電質(zhì)量(電壓和頻率的穩(wěn)定性)和可靠性(發(fā)生故障就得停電);無(wú)法實(shí)現(xiàn)供電的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。 這些缺點(diǎn)可以通過(guò)多機(jī)并聯(lián)來(lái)改善。 單機(jī)供電的缺點(diǎn)7/23/20224 并聯(lián)可將幾臺(tái)電機(jī)或幾個(gè)電站并成一個(gè)電網(wǎng)?，F(xiàn)代發(fā)電廠中都是把幾臺(tái)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)起來(lái)接在共同的匯

2、流排上，一個(gè)地區(qū)總是有好幾個(gè)發(fā)電廠并聯(lián)起來(lái)組成一個(gè)強(qiáng)大的電力系統(tǒng)(電網(wǎng))。 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行7/23/20225 電力系統(tǒng)示意圖 7/23/20226同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)提高供電可靠性，一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障或定期檢修不會(huì)引起停電事故。提高供電經(jīng)濟(jì)性和靈活性。提高供電質(zhì)量。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)后，它的運(yùn)行情況受到電網(wǎng)的制約，也就是說(shuō)它的電壓、頻率要和電網(wǎng)一致而不能單獨(dú)變化。 7/23/20227 同步發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)并聯(lián)合閘時(shí)，為避免產(chǎn)生沖擊電流和并聯(lián)后能穩(wěn)定運(yùn)行，需滿足一定條件，而待并聯(lián)的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁情況不同，并聯(lián)方法和條件也不同。第一節(jié) 投入并聯(lián)運(yùn)行的條件和方法 7/23/20228什么是同

3、步發(fā)電機(jī)的投入并聯(lián)？同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行 把同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)的過(guò)程稱為投入并聯(lián)，或稱為并列、并車(chē)、整步。 7/23/20229無(wú)窮大電網(wǎng)無(wú)窮大電網(wǎng)的定義： 很多場(chǎng)合都可認(rèn)為同步發(fā)電機(jī)是與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)。1）S2）ZS 03）US = C4） fS= C7/23/202210同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運(yùn)行的條件 從圖中可以看出同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運(yùn)行的條件是什么？7/23/202211同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運(yùn)行的條件11223344557/23/202212待并發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電勢(shì)應(yīng)與電網(wǎng)電壓相等。同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運(yùn)行的條件并聯(lián)合閘瞬間，待并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的對(duì)應(yīng)相的電壓應(yīng)同相位，亦即發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)回路電勢(shì)為零。待

4、并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)相序相同。待并發(fā)電機(jī)電壓波形與電網(wǎng)電壓波形相同。待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相等。7/23/202213相序一致是絕對(duì)條件，其它的相對(duì)。因?yàn)殡姍C(jī)可承受一些小的沖擊電流，斷路器合閘瞬間，電壓差不應(yīng)超過(guò)額定電壓的5%10%，頻率差不應(yīng)超過(guò)額定頻率的0.2%0.5%，相位誤差不應(yīng)大于5。并車(chē)準(zhǔn)備工作：檢查并車(chē)條件和確定合閘時(shí)刻。 通常用電壓表測(cè)量電網(wǎng)電壓，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)輸出電壓U=U1。借助同步指示器檢查并調(diào)整頻率和相位以確定合閘時(shí)刻。 同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運(yùn)行的條件7/23/202214并聯(lián)條件不滿足時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)的影響電機(jī)和電網(wǎng)之間有環(huán)流，使定子繞組端部受力變形。電機(jī)和電網(wǎng)之間

5、有高次諧波環(huán)流，增加損耗，電機(jī)溫度升高，效率降低。產(chǎn)生拍振電流和電壓，引起電機(jī)內(nèi)功率振蕩。電網(wǎng)和電機(jī)之間存在巨大的電位差而產(chǎn)生無(wú)法消除的環(huán)流，危害電機(jī)安全運(yùn)行。7/23/202215同步發(fā)電機(jī)的并車(chē)方法1.準(zhǔn)確同步并車(chē)將發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全符合并聯(lián)條件后的合閘并網(wǎng)操作過(guò)程稱為準(zhǔn)確同步法。發(fā)電機(jī)在并車(chē)合閘前已加勵(lì)磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓的幅值、頻率、相位分別與并車(chē)點(diǎn)系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值、頻率、相位接近相等時(shí)，將發(fā)電機(jī)合閘，完成并車(chē)操作。7/23/202216將待并網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)接近同步速度。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)空載電壓與電網(wǎng)電壓相等。確認(rèn)相序相同，調(diào)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速使發(fā)電機(jī)電壓頻率約等于電網(wǎng)頻率。在對(duì)應(yīng)

6、相電壓相位相同的瞬間，合閘并網(wǎng)，完成并網(wǎng)操作。準(zhǔn)同步并車(chē)的操作步驟7/23/202217準(zhǔn)同步并聯(lián)法的操作步驟為得到合閘并網(wǎng)瞬間，常采用同步指示裝置。燈光裝置-最常用的同步指示裝置 燈光熄滅法 燈光旋轉(zhuǎn)法7/23/202218又稱理想整步法。需對(duì)并車(chē)條件逐一檢查和調(diào)整，費(fèi)時(shí)較多。優(yōu)點(diǎn)：沖擊電流小，不會(huì)引起系統(tǒng)電壓變化。不足：并列操作過(guò)程中需對(duì)發(fā)電機(jī)電壓、頻率進(jìn)行調(diào)整，并列時(shí)間較長(zhǎng)且操作復(fù)雜。另外，如果合閘時(shí)刻不準(zhǔn)確，可能造成非同步合閘。上述過(guò)程屬于手工操作，隨著檢測(cè)技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，手工并網(wǎng)已很少，而是廣泛采用自動(dòng)并網(wǎng)裝置。準(zhǔn)確同步并列法按自動(dòng)化程度不同，分為手動(dòng)準(zhǔn)同步、半自動(dòng)準(zhǔn)同步和

7、自動(dòng)準(zhǔn)同步。 準(zhǔn)同步并聯(lián)法7/23/202219自同步法：用于事故狀態(tài)下的并車(chē)。準(zhǔn)確同步法并網(wǎng)時(shí)無(wú)沖擊電流，但很麻煩，對(duì)危急情況不適用。自同步法：先檢查發(fā)電機(jī)相序，將勵(lì)磁回路串一電阻，大小約為10倍勵(lì)磁繞組電阻rm(限流)，拖動(dòng)轉(zhuǎn)子使：nn1， (拖動(dòng)方向與n1一致)直接合閘，然后加勵(lì)磁，通過(guò)自整步作用由電網(wǎng)將其拉入同步。自同步并聯(lián)法特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單迅速，但沖擊電流較大，所以用于事故狀態(tài)下并車(chē)。7/23/202220自同步并聯(lián)法注意：勵(lì)磁繞組必須通過(guò)一限流電阻短接，因?yàn)橹苯娱_(kāi)路，將在其中感應(yīng)出危險(xiǎn)的高壓；直接短路，將在定、轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生很大的沖擊電流。 7/23/202221條件：電壓大小相位相

8、同頻率相同 電壓波形相同相序相同發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的對(duì)應(yīng)相的電壓應(yīng)同相位方法準(zhǔn)同步法自同步法并聯(lián)運(yùn)行的條件及方法7/23/202222第二節(jié) 并列運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)電磁功率與功角特性 7/23/202223輸入功率P1機(jī)械損耗pm附加損耗ps鐵損pFe電磁功率Pem定子銅損pcu1輸出功率P2有功功率的平衡P0：空載損耗7/23/202224P1：由原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率。 P0：空載損耗 pm 機(jī)械損耗 pFe 鐵心損耗 pf：勵(lì)磁繞組銅耗由直流電源供給。P1PemP2P0=pFe+ pmpcu同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩7/23/202225Pem為通過(guò)電磁感應(yīng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄗ永@組上的電功率，稱為電磁功率。

9、負(fù)載運(yùn)行時(shí)，定子繞組中還存在定子銅耗pCu1， p2是發(fā)電機(jī)的輸出功率。勵(lì)磁回路消牦功率由原動(dòng)機(jī)或其他電源供給，故不包括在功率流程圖中。同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩7/23/202226T1：發(fā)電機(jī)軸上輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩T0：發(fā)電機(jī)空載時(shí)軸上的輸入轉(zhuǎn)矩T：電磁轉(zhuǎn)矩同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩7/23/202227 電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩之和平衡。同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩7/23/202228同步發(fā)電機(jī)的功率特性 并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率恒定、參數(shù)為常數(shù)、空載電勢(shì)E0不變（即 If 不變）時(shí)，電磁功率和功率角之間的關(guān)系Pem=f ()為有功功率特性

10、（也稱功角特性）。功率特性的定義隱極同步發(fā)電機(jī)的功率特性凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性7/23/202229有功功率特性是同步發(fā)電機(jī)的基本特性之一，通過(guò)它可研究發(fā)電機(jī)接在無(wú)窮大電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)輸出功率的情況，并進(jìn)一步揭示機(jī)組的穩(wěn)定性和發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。假定：發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)，磁路不飽和，忽略電樞繞組電阻。 同步發(fā)電機(jī)的功率特性7/23/202230勵(lì)磁電勢(shì) 與端電壓 的夾角忽略漏抗，=，：轉(zhuǎn)子磁極中軸線與氣隙磁極中軸線的夾角（ 與 的夾角） 超前 時(shí)，取正值。 功角為正時(shí)，對(duì)應(yīng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)；功角為負(fù)時(shí)，對(duì)應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。發(fā)電機(jī)的功角7/23/202231為正時(shí)，主磁極磁場(chǎng) 拖動(dòng)氣

11、隙磁場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)（同時(shí) 對(duì) 有向后拖動(dòng)的力）此時(shí)Pem0 ，同步機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出電功率，為發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。SN為正n1 功角對(duì)于研究同步電機(jī)的功率變化和運(yùn)行的穩(wěn)定性有重要意義。 發(fā)電機(jī)的功角7/23/202232為負(fù)，氣隙磁場(chǎng) 拖動(dòng)勵(lì)磁磁場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)，此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩Pem0，發(fā)電機(jī)發(fā)出感性無(wú)功（吸收容性）。 當(dāng)QP0， P1P00，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加速，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)超前氣隙合成磁場(chǎng)，0。，P2=Pem 0，當(dāng)P1P0=Pem時(shí)，加速過(guò)程結(jié)束，穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)械功率轉(zhuǎn)化成電磁功率，發(fā)電機(jī)輸出有功功率P2。發(fā)電機(jī)內(nèi)部自動(dòng)改變位移角，相應(yīng)改變電磁功率和輸出功率，達(dá)到新的功率平衡。 7/23/202254并聯(lián)于無(wú)窮大電網(wǎng)的同步發(fā)

12、電機(jī)要增加有功功率輸出，只有增加原動(dòng)機(jī)輸入功率，使轉(zhuǎn)子加速，功角增加，電磁功率和輸出功率相應(yīng)增加，直到=900，電磁功率達(dá)到功率最大值。功率極限范圍內(nèi)，輸入轉(zhuǎn)矩越大， 有功功率輸出就越大。Pemax也稱功率極限。 有功功率的調(diào)節(jié)結(jié)論7/23/202255發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定的定義：與電網(wǎng)并聯(lián)，運(yùn)行在某一點(diǎn)的發(fā)電機(jī)，受一外界干擾偏離原工作點(diǎn)，當(dāng)干擾消失后，發(fā)電機(jī)若能恢復(fù)到原來(lái)的工作點(diǎn)，稱之為靜態(tài)穩(wěn)定。否則稱之為不穩(wěn)定。注意：同步發(fā)電機(jī)突加負(fù)載、切除負(fù)載等正常操作時(shí)，或者發(fā)生短路、電壓突變、發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁電流等非常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)能否繼續(xù)保持同步運(yùn)行的問(wèn)題，則屬于動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。7/23/2022

13、56Pem09001800A設(shè)發(fā)電機(jī)原工作點(diǎn)為A點(diǎn)，功角為A。 此時(shí) T1=T+T0 發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202257若原動(dòng)機(jī)輸入的能量增加 T1，T1T0+T, 則發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子突然加速， ，電磁功率， 抑制功角增大。 A且 ，直到 穩(wěn)定。Pem09001800A發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202258當(dāng)干擾消失，輸入轉(zhuǎn)矩又降為T(mén)1，T1T+T0，電機(jī)加速，T，電機(jī)失去同步。B點(diǎn)不是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。Pem09001800ABB輸入突然增加 發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202260失去同步后，同步發(fā)電機(jī)必須立即減小原動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械功率，否則將使轉(zhuǎn)子達(dá)到極高轉(zhuǎn)速，以致離心力過(guò)大而損壞轉(zhuǎn)子。失步后，發(fā)電機(jī)

14、頻率和電網(wǎng)頻率不一致，定子繞組中出現(xiàn)大電流而燒壞定子繞組。保持同步十分重要。靜態(tài)穩(wěn)定并程度用比整步功率(隱機(jī)機(jī)為例)表示。 發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202261功角0到m范圍內(nèi)， Pem ， ，同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。 當(dāng)功角達(dá)到m時(shí)， （勵(lì)磁電流不變），Pem， ，電磁功率無(wú)法與輸入的機(jī)械功率相平衡，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速越來(lái)越大，失去同步，不能穩(wěn)定運(yùn)行。 ， ，發(fā)電機(jī)處于極限位置。 發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202262隱極機(jī)： 當(dāng)900不穩(wěn)定，=900穩(wěn)定極限。且越小， 越大，穩(wěn)定性越好,越接近900穩(wěn)定度越低。結(jié)論：要提高穩(wěn)定性，可增大If，減小xs。Pem01800發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202

15、263比整步功率Psyn越大，靜態(tài)越穩(wěn)定；空載時(shí)， =0，Psyn最大，最穩(wěn)定； =/2，Psyn=0，進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)； /2，Psyn0，失去穩(wěn)定。并網(wǎng)運(yùn)行發(fā)電機(jī)，短路比大（同步電抗?。┑陌l(fā)電機(jī)，較短路比小的同步電機(jī)比，有功功率相同時(shí)，功角要小些，故短路比大的同步電機(jī)穩(wěn)定性較好；輸出有功功率相同時(shí)，過(guò)勵(lì)狀態(tài)狀態(tài)下功角較小，故過(guò)勵(lì)狀態(tài)下穩(wěn)定性好；輕載時(shí)功角較小，故輕載時(shí)穩(wěn)定性好。 發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202264并網(wǎng)發(fā)電機(jī)輸出有功可通過(guò)調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)輸入機(jī)械功率來(lái)改變。電機(jī)有功功率極限是Pemax。為使發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)使最大電磁功率比額定電磁功率大得多。發(fā)電機(jī)最大電磁功率與額定電磁功率之比

16、，稱為過(guò)載能力，用Km表示，對(duì)于隱極發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202265過(guò)載能力越大，電機(jī)穩(wěn)定性越好。 對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)，額定情況下功角為3040 ，過(guò)載能力為1.6-2.0。過(guò)載能力表示靜態(tài)穩(wěn)定的能力，不是發(fā)電機(jī)可過(guò)載的倍數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)從提高穩(wěn)定觀點(diǎn)考慮，不是從發(fā)熱觀點(diǎn)考慮。發(fā)電機(jī)功率極限和比整步功率都正比于勵(lì)磁電勢(shì)，反比于同步電抗，所以要提高穩(wěn)定性，可增大勵(lì)磁電流、減小同步電抗。 發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202266若發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器及輸電線與電網(wǎng)并聯(lián)，xT是變壓器短路電抗，XL為輸電線路電抗，且都折算到發(fā)電機(jī)側(cè)的數(shù)值，發(fā)電機(jī)最大電磁功率：過(guò)載能力降低，線路較長(zhǎng)時(shí)，對(duì)穩(wěn)定運(yùn)行很不利。為

17、了提高遠(yuǎn)距離輸電的靜態(tài)穩(wěn)定，除系統(tǒng)中采取措施外，從發(fā)電機(jī)角度來(lái)說(shuō)，希望發(fā)電機(jī)有較小的同步電抗，即有較大的短路比。發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202267發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流不變時(shí)，變化使無(wú)功功率發(fā)生變化。感性無(wú)功功率隨有功功率的增加而減少，甚至可能導(dǎo)致無(wú)功功率改變符號(hào)，要避免發(fā)生。只改變有功時(shí)，應(yīng)在調(diào)節(jié)有功的同時(shí)適當(dāng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。 發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定7/23/202268功率調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸出功率（改變汽門(mén)或水門(mén)大?。┯泄β瘦敵鲎兓亲兓瑹o(wú)功功率Q也變化。小結(jié)（1）靜態(tài)穩(wěn)定：1.定義：受到擾動(dòng)后，擾動(dòng)消失能恢復(fù)到原狀態(tài)。 2.判據(jù)：比整步功率（隱極電機(jī)） 穩(wěn)定運(yùn)行不穩(wěn)定運(yùn)行極限位置

18、結(jié)論：隨Psyn穩(wěn)定性好。 7/23/202269靜態(tài)過(guò)載能力(隱極電機(jī)）:小結(jié)（2） =25-35；提高Km(N)的方法：提高E0或Xs；7/23/202270第四節(jié) 并列運(yùn)行時(shí)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)與V型曲線 電網(wǎng)負(fù)載除消耗有功外，還消耗感性無(wú)功，如異步電機(jī)、變壓器、電抗器等。所以電網(wǎng)除了供應(yīng)有功外，還要供應(yīng)大量滯后性的無(wú)功功率。電網(wǎng)所供給的絕大部份無(wú)功功率由并網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)共同分擔(dān)。 7/23/202271同步發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸出有功的同時(shí)也向系統(tǒng)輸出感性無(wú)功，此時(shí)電樞反應(yīng)是去磁性質(zhì)，要維持機(jī)端電壓不變，需增加勵(lì)磁電流。因此無(wú)功調(diào)節(jié)必須依靠勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)。 保持原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩不變(即不調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的汽

19、門(mén)、油門(mén)或水門(mén))，原動(dòng)機(jī)輸入功率不變，則發(fā)電機(jī)輸出有功亦不變。并列運(yùn)行時(shí)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)7/23/202272輸出有功功率為零，功角為零。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電勢(shì)等于端電壓，電樞電流為零，不存在電樞電勢(shì)，勵(lì)磁繞組的主磁勢(shì)與合成磁勢(shì)相等，此時(shí)稱發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁。假設(shè)：不考慮電樞電阻，電網(wǎng)電壓為常數(shù)。發(fā)電機(jī)未帶有功時(shí)無(wú)功的調(diào)節(jié)7/23/202273 勵(lì)磁電流If 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生一滯后電流，此電流產(chǎn)生去磁電樞磁勢(shì)，以保證端電壓不變。Ff ，E0，發(fā)電機(jī)端電壓仍為電網(wǎng)電壓。 結(jié)論：發(fā)電機(jī)發(fā)出感性無(wú)功功率，且勵(lì)磁電流 If越大，I越大，無(wú)功功率也越大。發(fā)電機(jī)未帶有功時(shí)無(wú)功的調(diào)節(jié)7/23/202274 勵(lì)磁電流IfFf 減

20、小，E0減小，發(fā)電機(jī)端電壓仍為電網(wǎng)電壓 。 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生一超前純電容性電流，此電流產(chǎn)生助磁電樞磁勢(shì)，以保證端電壓不變。結(jié)論：發(fā)電機(jī)發(fā)出容性無(wú)功功率，且勵(lì)磁電流 If越小，I越大，無(wú)功功率也越大。發(fā)電機(jī)未帶有功時(shí)無(wú)功的調(diào)節(jié)7/23/202275無(wú)功輸出為零不同勵(lì)磁時(shí)的相量圖 發(fā)電機(jī)未帶有功時(shí)無(wú)功的調(diào)節(jié)7/23/202276發(fā)電機(jī)供恒定有功功率調(diào)節(jié)無(wú)功時(shí)，不改變?cè)瓌?dòng)機(jī)輸入，有功保持不變。即： 在改變無(wú)功時(shí)，電樞電流的終點(diǎn)必在BB上，而勵(lì)磁電勢(shì)的終點(diǎn)必在AA上。BAAB7/23/202277BAAB正常勵(lì)磁電流If0。規(guī)定：當(dāng)發(fā)電機(jī)輸入不變有功，輸出電樞電流 ，當(dāng) 時(shí)的勵(lì)磁電流定義為正常勵(lì)磁電流，此時(shí)

21、 與 同相。若If，則E0，設(shè)E0 至E02 , 滯后于 ，過(guò)勵(lì)狀態(tài)：電樞 除有功分量外，還向電網(wǎng)輸出感性無(wú)功。發(fā)電機(jī)供恒定有功功率7/23/202278BAAB 若IfPem1Pem0 ；IIf0欠勵(lì)過(guò)勵(lì)正常勵(lì)磁領(lǐng)先滯后cos=1不穩(wěn)定區(qū)Pem2Pem1Pem0同步發(fā)電機(jī)的V形曲線7/23/202284cos=1的連線，隨有功輸出的增加，該線向右傾斜，是由于有功功率與定子電流成正比，隨著P增加，I也增加，IxS增大，其中端電壓不變，則必須增加一些勵(lì)磁電流，才能保證cos=1, 即當(dāng)Pem，正常勵(lì)磁電流增加；IIf0欠勵(lì)過(guò)勵(lì)正常勵(lì)磁領(lǐng)先滯后cos=1不穩(wěn)定區(qū)Pem2Pem1Pem0同步發(fā)電機(jī)的

22、V形曲線7/23/202285 cos=1的左邊屬欠勵(lì)區(qū)，電機(jī)發(fā)出容性無(wú)功，cos=1的右邊屬過(guò)勵(lì)區(qū)，電機(jī)發(fā)出感性無(wú)功；隨If，當(dāng)If過(guò)小， =900，電機(jī)將失去穩(wěn)定。IIf0欠勵(lì)過(guò)勵(lì)正常勵(lì)磁領(lǐng)先滯后cos=1不穩(wěn)定區(qū)Pem2Pem1Pem0同步發(fā)電機(jī)的V形曲線7/23/202286V形曲線的幾個(gè)特點(diǎn)有功功率越大，U形曲線越高;每條曲線的最低點(diǎn)，cos=1，定子電流最小，不管勵(lì)磁電流增加或減小，定子電流都將增大;勵(lì)磁電流增大受繞組最大允許電流限制，否則電樞繞組過(guò)熱損壞;各U形曲線最低點(diǎn)連接線，為cos=1的線，該連線向右傾斜; 因?yàn)殡S著有功功率的增加，IxS 也增加需相應(yīng)增加勵(lì)磁電流，以維持c

23、os=1。7/23/202287V形曲線的幾個(gè)特點(diǎn)不穩(wěn)定區(qū)域邊緣：=900，連線向右傾斜；每條曲線上的電流變化量I 為無(wú)功分量；勵(lì)磁電流增大時(shí)，電樞電流變化規(guī)律為先減小后增大。7/23/202288*第五節(jié) 同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后正常運(yùn)行分析 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，向電網(wǎng)輸送電能，電能的發(fā)、供、用在同一瞬間完成，必須保持系統(tǒng)功率的平衡；有功不平衡影響電網(wǎng)頻率，無(wú)功不平衡影響電網(wǎng)電壓。系統(tǒng)要穩(wěn)定運(yùn)行，必須隨時(shí)保持系統(tǒng)有功、無(wú)功的平衡；并網(wǎng)發(fā)電機(jī)根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整有功和無(wú)功輸出，調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)控制發(fā)電機(jī)的有功和無(wú)功、電壓和電流及勵(lì)磁電流等參數(shù)處于允許運(yùn)行的限度范圍內(nèi)。7/23/202289發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系

24、有功調(diào)節(jié)依靠原動(dòng)機(jī)輸入功率調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，若勵(lì)磁不變，只開(kāi)大汽門(mén)（或水門(mén)），即原動(dòng)機(jī)出力，轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械轉(zhuǎn)矩，輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩T1大于電磁轉(zhuǎn)矩T，轉(zhuǎn)子升速，功角，電磁功率，發(fā)電機(jī)輸出功率。新條件下保持 , 得到新的平衡，這時(shí)定子電流和無(wú)功都將改變。 7/23/202290調(diào)節(jié)有功功率對(duì)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的影響調(diào)原動(dòng)機(jī)輸入功率對(duì)無(wú)功的影響以隱極機(jī)為例PemQ07/23/202291Pem12Q120 Pem=0 ， 最大值，感性；Pem，,Q當(dāng)Pem，E0cos=U，Q=0，此時(shí) 900；當(dāng)Pem，E0cos U；Q 0，可見(jiàn)， Pem ， Q ，甚至由感性至容性。調(diào)節(jié)有功功率對(duì)無(wú)功的影響7/2

25、3/202292設(shè)If不變，則E0不變。 Pem=0，=0, , 滯后 901調(diào)節(jié)有功功率對(duì)發(fā)電機(jī)定子電流的影響7/23/202293213E0不變， P1，Pem , ，軌跡為一圓。由知P1， Pem , ，IXs ， I , 感性），Pem ， （容性）。 調(diào)節(jié)有功功率對(duì)發(fā)電機(jī)定子電流的影響7/23/202294發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系7/23/202295若只開(kāi)大汽門(mén)（或水門(mén)），不調(diào)勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功由感性到容性，稱為欠勵(lì)磁狀態(tài)，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送有功，同時(shí)又向電網(wǎng)吸收無(wú)功。發(fā)電機(jī)一般不允許欠勵(lì)運(yùn)行，這時(shí)應(yīng)增加勵(lì)磁，使定子電流大小和相位變化，發(fā)電機(jī)從欠勵(lì)過(guò)渡到正常勵(lì)磁。繼續(xù)增大勵(lì)

26、磁，定子電流增大，發(fā)電機(jī)發(fā)出感性無(wú)功，運(yùn)行在過(guò)勵(lì)狀態(tài)。發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系7/23/202296一般發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行在過(guò)勵(lì)狀態(tài)，即向電網(wǎng)輸送有功的同時(shí)，輸送感性無(wú)功。正常情況下，功率因數(shù)為0.8(滯后)，即發(fā)電機(jī)每發(fā)出l00kW有功，同時(shí)發(fā)出700-750kVar無(wú)功。以保證系統(tǒng)對(duì)有功、無(wú)功的需求。在運(yùn)行期，電站可按調(diào)度要求或?qū)嶋H情況發(fā)送有功和無(wú)功，讓水流充沛的電站多發(fā)有功。但多發(fā)有功的發(fā)電機(jī)要注意定子電流不得超過(guò)允許值，同時(shí)為了運(yùn)行穩(wěn)定性，功率因數(shù)一般不得超過(guò)0.95(滯后)。 發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系7/23/202297發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系 發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，電

27、網(wǎng)電壓波動(dòng)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)端電壓波動(dòng)。假定原動(dòng)機(jī)輸入到發(fā)電機(jī)軸上的功率不變，則發(fā)電機(jī)輸出有功不變，同時(shí)勵(lì)磁電流無(wú)改變，勵(lì)磁電勢(shì)E0不變。7/23/202298CD正比于有功輸出，DC不變，則發(fā)電機(jī)有功輸出不變，勵(lì)磁電勢(shì)E0不變，端電壓U改為U，端電壓U的端點(diǎn)軌跡在直線上。端電壓從C降到C，功角變大，定子電流略增加且更加滯后，相應(yīng)的無(wú)功輸出也必然發(fā)生變化。 電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，允許電壓波動(dòng)，比如5%。發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系 7/23/202299電機(jī)電壓下降5%，鐵心磁密，鐵心溫升，允許定子電流略增，一般不超過(guò)額定值的5%，否則會(huì)因繞組銅耗增大而引起電機(jī)溫升增加；電壓增大5%，鐵心磁密，漏磁，轉(zhuǎn)子鐵心表面產(chǎn)生附加損耗，轉(zhuǎn)子過(guò)熱，同時(shí)定子鐵心溫升，電機(jī)溫升。通常端電壓增高在5%以內(nèi)時(shí)，定子電流減小5%，以保證發(fā)電機(jī)維持出力不變連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)溫升在允許限度內(nèi)。 發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系 7/23/2022100第六節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的振蕩 同步發(fā)電機(jī)并在無(wú)窮大電網(wǎng)上正常運(yùn)行時(shí)，定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極之間可看成由有彈性的磁力線聯(lián)系。負(fù)載，功角，相當(dāng)于磁力線拉長(zhǎng)；負(fù)載，功角，相當(dāng)于磁力線縮短。7/23/2022101同步發(fā)