同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行

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1、第16章同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行16.1投入并聯(lián)運(yùn)行的條件和方法16.1.1投入并聯(lián)的條件為了避免發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)時(shí)，在電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)所組成的回路內(nèi)產(chǎn)生沖擊電流和由此使轉(zhuǎn)軸受到?jīng)_擊扭矩，必須保證發(fā)電機(jī)相電動(dòng)勢(shì)與電網(wǎng)相電壓在任何瞬時(shí)都相等，這是投入并聯(lián)的理想條件。此條件對(duì)發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)來(lái)說(shuō)包含以下內(nèi)容：①相序相同；②頻率相等；③電壓的大小相同；④電壓的相位相同；⑤電壓波形相同。不滿足任一條，都會(huì)造成瞬時(shí)值不等而出現(xiàn)環(huán)流。其中相序相同必須嚴(yán)格遵守，否則一相滿足其余四條時(shí)，另兩相則存在很大相位差，必然引起巨大環(huán)流。波形不同會(huì)出現(xiàn)高次諧波環(huán)流，增加損耗。一

2、般說(shuō)來(lái)，相序和波形可由設(shè)計(jì)制造及安裝自動(dòng)滿足，并聯(lián)時(shí)主要檢查頻率及電壓的大小和相位。16.1.2投入并聯(lián)的方法（1）準(zhǔn)確同步法（2）自同步法圖16-1同步指示燈交叉接法線路圖圖16-2旋轉(zhuǎn)燈光法的分析16.2同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩方程式同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱(chēng)負(fù)載下穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，由原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率P1，除去發(fā)電機(jī)的機(jī)械損耗pmec、鐵耗pFe和附加損耗pad后，轉(zhuǎn)化為電磁功率Pem，即Pem是通過(guò)氣隙合成磁場(chǎng)由轉(zhuǎn)子方傳到定子方的功率，再扣除定子繞組的銅耗pCu1=3I2Ra后，才是輸出的電功率P2，即(16-1)或式中m為定子相數(shù)，為功率因數(shù)角

3、，為內(nèi)功率因數(shù)角（與間的相位角）。由式（16-1）各項(xiàng)除以Ω可得轉(zhuǎn)矩平衡方程式，即(16-2)(16-3)（16-4）式中T0=Tmec+TFe+Tad稱(chēng)為空載損耗轉(zhuǎn)矩。16.3同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)功角特性由于電樞繞組電阻遠(yuǎn)小于同步電抗，可忽略不計(jì)，Ra=0，于是電磁功率就等于輸出功率，即（16-5）圖16-3同步電機(jī)的功率角和電磁轉(zhuǎn)矩由圖16-3(a)可知Iｑxｑ=UsinθIdxd=E0-Ucosθ或?qū)⑹剑?6-6）代入式（16-5），得式中稱(chēng)為基本電磁功率，稱(chēng)為附加電磁功率。主要由交、直軸磁路磁阻不（16-6）（16-7）等引起的，它與

4、E0無(wú)關(guān)，故又稱(chēng)為磁阻功率。對(duì)于隱極同步電機(jī)，xd=xｑ=xt,，其電磁功率只有基本電磁功率，即由于同步發(fā)電機(jī)總是運(yùn)行在同步轉(zhuǎn)速下，具有不變的角速度Ω1，因此電磁轉(zhuǎn)矩Tem為（16-8）圖16-4同步發(fā)電機(jī)的功角特性（a）隱極電機(jī)（b）凸極電機(jī)式中。對(duì)于隱極電機(jī)，后面一項(xiàng)為零。16.4同步發(fā)電機(jī)與大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)有功功率的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定16.4.1有功功率的調(diào)節(jié)（16-9）圖16-5與大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)同步發(fā)電機(jī)有功功率的調(diào)節(jié)16.4.2靜態(tài)穩(wěn)定圖16-6和大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定在穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)內(nèi)，Pem與θ同時(shí)增減，因此靜態(tài)穩(wěn)定的判

5、據(jù)可寫(xiě)成在實(shí)際運(yùn)行中，為了供電的可靠性，發(fā)電機(jī)的極限功率應(yīng)比額定功率大一定的倍數(shù)，二者之比稱(chēng)為靜態(tài)過(guò)載能力kM，即(16-10)(16-11)一般要求kM＞1.7。16.5無(wú)功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線同步發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率為由隱極電機(jī)的相量圖圖16-7（a）可見(jiàn)(16-12)(16-13)或?qū)⑹剑?6-13）代入式（16-12）得由于Ra≈0，故P2≈Pem=常數(shù)，且而m,U,xt均為定值，所以(16-14)(16-15)(16-16)圖16-7U及P2為常數(shù)不同If時(shí)同步發(fā)電機(jī)的相量圖圖16-8同步發(fā)電機(jī)的V形曲線*16.6同步發(fā)電機(jī)的振

6、蕩和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的概念16.6.1同步發(fā)電機(jī)的振蕩圖16-11由同步電機(jī)功角特性說(shuō)明振蕩現(xiàn)象圖16-12同步電機(jī)負(fù)載突然變化時(shí)，θ角和轉(zhuǎn)子電角速度ω的振動(dòng)情況16.6.2動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的概念圖16-13輸電系統(tǒng)圖G—發(fā)電機(jī)T1、T2—變壓器L—輸電線圖16-14切除一條支路后發(fā)電機(jī)的功角和相對(duì)速度的振蕩圖16-15發(fā)電機(jī)失去同步的過(guò)程