同步发电机的并联运行

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1、第16章同步发电机的并联运行16.1投入并联运行的条件和方法16.1.1投入并联的条件为了避免发电机投入电网时，在电网与发电机所组成的回路内产生冲击电流和由此使转轴受到冲击扭矩，必须保证发电机相电动势与电网相电压在任何瞬时都相等，这是投入并联的理想条件。此条件对发电机和电网来说包含以下内容：①相序相同；②频率相等；③电压的大小相同；④电压的相位相同；⑤电压波形相同。不满足任一条，都会造成瞬时值不等而出现环流。其中相序相同必须严格遵守，否则一相满足其余四条时，另两相则存在很大相位差，必然引起巨大环流。波形

2、不同会出现高次谐波环流，增加损耗。一般说来，相序和波形可由设计制造及安装自动满足，并联时主要检查频率及电压的大小和相位。16.1.2投入并联的方法（1）准确同步法（2）自同步法图16-1同步指示灯交叉接法线路图图16-2旋转灯光法的分析16.2同步发电机的功率和转矩方程式同步发电机在对称负载下稳定运行时，由原动机输入的机械功率P1，除去发电机的机械损耗pmec、铁耗pFe和附加损耗pad后，转化为电磁功率Pem，即Pem是通过气隙合成磁场由转子方传到定子方的功率，再扣除定子绕组的铜耗pCu1=3I2Ra

3、后，才是输出的电功率P2，即(16-1)或式中m为定子相数，为功率因数角，为内功率因数角（与间的相位角）。由式（16-1）各项除以Ω可得转矩平衡方程式，即(16-2)(16-3)（16-4）式中T0=Tmec+TFe+Tad称为空载损耗转矩。16.3同步发电机的稳态功角特性由于电枢绕组电阻远小于同步电抗，可忽略不计，Ra=0，于是电磁功率就等于输出功率，即（16-5）图16-3同步电机的功率角和电磁转矩由图16-3(a)可知Iｑxｑ=UsinθIdxd=E0-Ucosθ或将式（16-6）代入式（16-5

4、），得式中称为基本电磁功率，称为附加电磁功率。主要由交、直轴磁路磁阻不（16-6）（16-7）等引起的，它与E0无关，故又称为磁阻功率。对于隐极同步电机，xd=xｑ=xt,，其电磁功率只有基本电磁功率，即由于同步发电机总是运行在同步转速下，具有不变的角速度Ω1，因此电磁转矩Tem为（16-8）图16-4同步发电机的功角特性（a）隐极电机（b）凸极电机式中。对于隐极电机，后面一项为零。16.4同步发电机与大电网并联运行时有功功率的调节和静态稳定16.4.1有功功率的调节（16-9）图16-5与大电网并

5、联时同步发电机有功功率的调节16.4.2静态稳定图16-6和大电网并联时同步发电机的静态稳定在稳定运行区内，Pem与θ同时增减，因此静态稳定的判据可写成在实际运行中，为了供电的可靠性，发电机的极限功率应比额定功率大一定的倍数，二者之比称为静态过载能力kM，即(16-10)(16-11)一般要求kM＞1.7。16.5无功功率的调节和V形曲线同步发电机输出的无功功率为由隐极电机的相量图图16-7（a）可见(16-12)(16-13)或将式（16-13）代入式（16-12）得由于Ra≈0，故P2≈Pem=常数

6、，且而m,U,xt均为定值，所以(16-14)(16-15)(16-16)图16-7U及P2为常数不同If时同步发电机的相量图图16-8同步发电机的V形曲线*16.6同步发电机的振荡和动态稳定的概念16.6.1同步发电机的振荡图16-11由同步电机功角特性说明振荡现象图16-12同步电机负载突然变化时，θ角和转子电角速度ω的振动情况16.6.2动态稳定的概念图16-13输电系统图G—发电机T1、T2—变压器L—输电线图16-14切除一条支路后发电机的功角和相对速度的振荡图16-15发电机失去同步的过程