电机学课件2009-许博强2009_30电机学－同步发电机的并联运行01.pdf

并联运行的必要性并联运行的必要性 ?电能的供应可以相互调剂，合理使用，从而更合理地 利用动力资源和发电设备 电能的供应可以相互调剂，合理使用，从而更合理地 利用动力资源和发电设备 ?提高供电可靠性提高供电可靠性 ?供电质量提高由于系统容量很大，电网的电压和频 率基本保持恒定 供电质量提高由于系统容量很大，电网的电压和频 率基本保持恒定 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 §11-1 概述概述 ?系统愈大，负载愈趋均匀，不同性质的负载，相互补 偿 系统愈大，负载愈趋均匀，不同性质的负载，相互补 偿 ?联成电力系统，可以使发电厂的布局更加合理联成电力系统，可以使发电厂的布局更加合理 ?无限大电网 无限大电网：现代电网的电压和频率可以看作是不 变的，即 无限大电网 无限大电网：现代电网的电压和频率可以看作是不 变的，即U=常数，=常数，f＝常数，称为无限大电网，所以无 限大电网实际上相当于一个内阻抗等于零的恒频、恒压 电源 ＝常数，称为无限大电网，所以无 限大电网实际上相当于一个内阻抗等于零的恒频、恒压 电源 ?研究并联运行时所用的规定正方向研究并联运行时所用的规定正方向 A X 0 E & G U & S U & G I & S I & 电网 发 电 机 一 相 绕 组 ?并联投入条件 为了避免并联合闸时引起电流、功率以及由此引起 的发电机内部的机械应力的冲击，将要投入电网的发 电机应满足下列条件： 1.发电机的电压幅值等于电网电压幅值，而且波形一致。

2.投入时，发电机的电压相位与电网电压相位一致 3.发电机的频率等于电网的频率 4.发电机的相序必须与电网相序一致 并联投入条件 为了避免并联合闸时引起电流、功率以及由此引起 的发电机内部的机械应力的冲击，将要投入电网的发 电机应满足下列条件： 1.发电机的电压幅值等于电网电压幅值，而且波形一致 2.投入时，发电机的电压相位与电网电压相位一致 3.发电机的频率等于电网的频率 4.发电机的相序必须与电网相序一致 ?不满足并联条件投入的后果不满足并联条件投入的后果 ?频率相等，相序一致，但发电机电压和电网电压不相 等 由于发电机和电网之间存在着电位差，故在并联 投入时，发电机和电网之间将出现环流 频率相等，相序一致，但发电机电压和电网电压不相 等 由于发电机和电网之间存在着电位差，故在并联 投入时，发电机和电网之间将出现环流 A X 0 E & G U & S U & 发 电 机 一 相 绕 组 图11-2 电压不相等时的并联合闸 c I & U & ∆ U & ∆ S U & G U & c I & SG ωω− (a) (b) SGSG c xx U j ZZ U I ′ ′+′ ′ ∆ −≈ ′ ′+′ ′ ∆ = && & ?不满足并联投入条件的后果不满足并联投入条件的后果 ?电压相等，相序一致，但发电机频率和电网频率不相 等。

发电机电压相量和电网电压相量之间存在相对运 动设 fG fS，并把电网电压相量看成相对静止的， 则发电机的电压相量将以 wG- wS的相对速度向前旋 转此时，发电机和电网之间将出现一个大小和相位 均不断变化的电位差并联投入时将在发电机和电网 内产生环流 电压相等，相序一致，但发电机频率和电网频率不相 等 发电机电压相量和电网电压相量之间存在相对运 动设 fG fS，并把电网电压相量看成相对静止的， 则发电机的电压相量将以 wG- wS的相对速度向前旋 转此时，发电机和电网之间将出现一个大小和相位 均不断变化的电位差并联投入时将在发电机和电网 内产生环流 S U & G U & SG ωω− S U & G U & SG ωω− U & ∆ c I & ϕ S U & G U & SG ωω− U & ∆ c I & ϕ (a) (b) (c) 图11-3 频率不相等时的并联合闸 ?不满足并联投入条件的后果不满足并联投入条件的后果 ?电压相等，频率相等，但发电机三相电压和电网三相 电压相序不同 绝对不允许投入因为即使某相满足前面三个条 件，但其它两相由于相序不同而使电压相位相差120 度 ，它将引起冲击环流，危害电机的安全运行。

电压相等，频率相等，但发电机三相电压和电网三相 电压相序不同 绝对不允许投入因为即使某相满足前面三个条 件，但其它两相由于相序不同而使电压相位相差120 度 ，它将引起冲击环流，危害电机的安全运行 ?并联投入方法 整步过程：把发电机投入到电网所进行的操作过程称为 整步过程（或称并车) 整步方法：准整步和自整步 并联投入方法 整步过程：把发电机投入到电网所进行的操作过程称为 整步过程（或称并车) 整步方法：准整步和自整步 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 §11-2 同步发电机并联投入的条件和方法同步发电机并联投入的条件和方法 准整步：把发电机调整到完全合乎并联投入条件，然 后投入电网，这种方法叫准整步 自整步：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向 (和定子旋转磁场的转向一致)把发电机拖动到接近同 步速旋转，把励磁绕组通过一限流电阻短路(不加励 磁)，然后把发电机投入电网，并立即加上励磁，依靠 定、转子间形成的电磁力矩，把转子自动地拉入同步 准整步：把发电机调整到完全合乎并联投入条件，然 后投入电网，这种方法叫准整步 自整步：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向 (和定子旋转磁场的转向一致)把发电机拖动到接近同 步速旋转，把励磁绕组通过一限流电阻短路(不加励 磁)，然后把发电机投入电网，并立即加上励磁，依靠 定、转子间形成的电磁力矩，把转子自动地拉入同步。

1）进行自整步操作时要注意，发电机投入电网时， 励磁绕 组不应开路，否则励磁绕组中将感生危险高压； 励磁绕组也不直接短路，否则合闸时定子电流会有很 大冲击通常的做法是把灭磁电阻接入闭合的励磁回 路作为限流电阻 ）进行自整步操作时要注意，发电机投入电网时， 励磁绕 组不应开路，否则励磁绕组中将感生危险高压； 励磁绕组也不直接短路，否则合闸时定子电流会有很 大冲击通常的做法是把灭磁电阻接入闭合的励磁回 路作为限流电阻 2）自整步法主要缺点是投网时冲击电流稍大自整步法主要缺点是投网时冲击电流稍大 ?并联投入方法 为判断发电机是否满足并联投入条件，常常采用同 步指示器，最简单的同步指示器由三组同步指示灯组成 同步指示器有两种接法，一种是暗灯法，另一种叫旋转 灯光法 并联投入方法 为判断发电机是否满足并联投入条件，常常采用同 步指示器，最简单的同步指示器由三组同步指示灯组成 同步指示器有两种接法，一种是暗灯法，另一种叫旋转 灯光法 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 §11-2 同步发电机并联投入的条件和方法同步发电机并联投入的条件和方法 1. 暗灯法 在并联刀闸的对应端接上三组灯泡，如图所示。

暗灯法 在并联刀闸的对应端接上三组灯泡，如图所示 V G S 3 ~ 1 2 3 s A s B s C G C G B G A 电网 每一组灯泡称为相灯，由于相灯两端电压最大可 达两倍相电压，因此，对于相电压为 每一组灯泡称为相灯，由于相灯两端电压最大可 达两倍相电压，因此，对于相电压为220伏的发电机， 应用两个 伏的发电机， 应用两个220伏的灯泡串联作为一组相灯，如果发电机 和电网电压较高，必须用电压互感器降压后再接相灯， 而且发电机和电网的电压互感器必须有相同的联结组 别 伏的灯泡串联作为一组相灯，如果发电机 和电网电压较高，必须用电压互感器降压后再接相灯， 而且发电机和电网的电压互感器必须有相同的联结组 别 设发电机的相序和电网的相同，电压也相同，但 ，则发电机和电网这两组电压相量之间就有 相对运动由于三相同步指示灯分别接在 设发电机的相序和电网的相同，电压也相同，但 ，则发电机和电网这两组电压相量之间就有 相对运动由于三相同步指示灯分别接在AS－－ AG，， BS－－ BG，，CS－－ CG之间，故三组相灯上的电压同时 发生变化，于是三组灯将同时亮，同时灭，亮灭的快 慢决定于。

调节发电机的转速，直到三组 灯亮、灭变化很慢时，就表示，当三组灯 同时熄灭， 之间，故三组相灯上的电压同时 发生变化，于是三组灯将同时亮，同时灭，亮灭的快 慢决定于调节发电机的转速，直到三组 灯亮、灭变化很慢时，就表示，当三组灯 同时熄灭， AS、、 AG间电压表读数为零时，就表示发 电机已经满足了并联投入条件，此时就可合闸 间电压表读数为零时，就表示发 电机已经满足了并联投入条件，此时就可合闸 SG ωω≠ SG ωω− SG ωω≈ 三个相灯最亮 AS U & AG U & BS U & BG U & CS U & CG U & SG ωω− 1 U & ∆ 三个相灯亮度减弱 AS U & AG U & BS U & BG U & CS U & CG U & 1 U & ∆ SG ωω− 三个相灯熄灭 AS U & AG U & BS U & BG U & CS U & CG U & SG ωω− 如果发电机的相序定错了，就会发生把发电机如果发电机的相序定错了，就会发生把发电机C 相接到电网相接到电网B相、发电机相、发电机B相接到电网相接到电网C相的错误相的错误 V G S 3 ~ 1 2 3 s A s B s C G C G B G A 电网 AS U & AG U & BS U & BG U & CS U & CG U & SG ωω− 1 U & ∆ 2 灯灭，1、3 灯亮度一样 AS U & AG U & BS U & BG U & CS U & CG U & 1 U & ∆ 3灯灭 ，1、2灯亮度一样 AS U & AG U & BS U & BG U & CS U & CG U & 2 U & ∆ 1 灯灭，2、3 灯亮度一样 这时，灯光亮暗呈旋转现象。

因此，遇到按暗灯 法接线，而灯光出现旋转现象时，说明相序接错，绝 对禁止把发电机投入电网，必须把发电机接在并联开 关的任意两根线互相对调一下，然后重新整步，才能 合闸 这时，灯光亮暗呈旋转现象因此，遇到按暗灯 法接线，而灯光出现旋转现象时，说明相序接错，绝 对禁止把发电机投入电网，必须把发电机接在并联开 关的任意两根线互相对调一下，然后重新整步，才能 合闸 ?并联投入方法并联投入方法 2. 灯光旋转法灯光旋转法 V G S 3 ~ 1 2 3 s A s B s C G C G B G A 电网 AS U & AG U & BS U & BG U & CS U & CG U & SG ωω− 1 U & ∆ 2 灯灭，1、3 灯亮度一样 AS U & AG U & BS U & BG U & CS U & CG U & 1 U & ∆ 3灯灭 ，1、2灯亮度一样 AS U & AG U & BS U & BG U & CS U & CG U & 2 U & ∆ 1 灯灭，2、3 灯亮度一样 若相序正确，则会出现灯光旋转现象，调节发电 机电压，使 若相序正确，则会出现灯光旋转现象，调节发电 机电压，使 UG=US，调节发电机转速，使灯光旋转 缓慢，说明 ，调节发电机转速，使灯光旋转 缓慢，说明 wG 已接近于已接近于 wS，等到不交叉的相灯， 即相灯 1 熄灭时，说明电压相等而且同相位，即可 把发电机投入电网。

，等到不交叉的相灯， 即相灯 1 熄灭时，说明电压相等而且同相位，即可 把发电机投入电网 若按灯光旋转法接线，而发现灯光同时亮，同时 灭则说明相序接错，需要改变发电机的相序，才能 进行整步投入 若按灯光旋转法接线，而发现灯光同时亮，同时 灭则说明相序接错，需要改变发电机的相序，才能 进行整步投入 现代发电厂通常装有更精密、便于观察的同步指 示器或相应的自动化装置，以减少并联投入时发生误 操作自动准同期装置 准同步法优点是合闸时没有冲击电流。