同步发电机在大电网上运行.ppt

《同步发电机在大电网上运行.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《同步发电机在大电网上运行.ppt（43页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第四篇 同 步 电 机,福州大学电气工程与自动化学院电机学教研组,电机学多媒体课件系列,2006.8,目 录,第十三章 同步发电机在大电网上运行13.1 同步发电机的并联运行13.2 隐极同步发电机的功角特性13.3 凸极同步发电机的功角特性13.4 同步发电机的有功功率调节13.5 无功功率的调节和V形曲线13.6 同步电动机与同步补偿机,13.1 同步发电机的并联运行,并联运行的优点：提高电网质量：U=const、f=const，无穷大电网或无穷大汇流排减少电网储备容量，在电网内统一调度发电容量可根据负荷变化改变并网发电机台数，提高发电厂运行经济性可以提高电厂建设的效益，根据工农业的发展增

2、加发电机台数提高用电可靠性：单机运行方式、大容量负载、故障检修等情况对电网影响小,相同的相序相等的电压 相等（或相近）的频率相位相同,一、并联运行的条件,条件不满足时产生的后果：电机和电网之间有环流，危害电机安全运行产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡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,二、并联运行的方法,为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为整步过程整步方法：准确整步法和自整步法,直接接法步骤：1、接线：双方对应相通过指示灯相接2、调节If，使双方电压相等3、当三组灯同时明暗时，说明双方相序相同 若相序不同，现象为灯光旋转法，任意对调两相4、灯光闪烁频率越慢，双方

3、频率越接近 若闪烁较快，可调节原动机的转速使双方频率相近5、当闪烁极其缓慢，在灯光变暗时合闸，并车完成,直接接法实验现象,交叉接法(灯光旋转法),交叉接法步骤：1、接线：任意对调其中两相后通过指示灯相接2、调节If，使双方电压相等3、当三组灯明亮发生旋转时，说明双方相序相同 若相序不同，现象为灯光熄灭法，任意对调两相4、灯光旋转速度越慢，双方频率越接近 若旋转较快，可调节原动机的转速使双方频率相近5、当旋转极其缓慢，在直接相灯光变暗时合闸 并车完成优点：此法可看出电机频率比电网高还是低,交叉接法实验现象,准确整步法的优点：投入瞬间电网和电机没有冲击缺点：整步过程比较复杂费时,优点：简单、迅速缺

4、点：合闸时冲击电流大,空载运行、功率调节,课时小结,1、同步发电机并联运行的优点和条件？2、同步发电机并联运行的方法有哪些？简要描述直接接法和交叉接法的接线图、并联步骤、合闸时刻？3、准确整步法和自整步法的优缺点分别是什么？4、注意：同步发电机刚并网时刻处于空载运行情况，需进行功率调节！,13.2 隐极同步发电机的功角特性,同步 发电机功率流程如下图：,同步发电机,一、功率表达式,由相量图可知（以下为每相值）：,由等效电路可知：,以 为参考轴，则有：,二、功角特性：PM=f()，P2=f(),电动机P0、0,发电机P0、0,正弦函数幅值：,三、转矩特性,过载能力：最大输出功率 Pmax 与额定

5、功率 PN 之比,由相量图可见：Xs功角kk=Co/XskM,四、考虑ra后的功角特性,发电机情况下的原点,电动机情况下的原点,结论：存在ra Pmax|pmax/2,13.3 凸极同步发电机的功角特性,一、功率表达式,由相量图可知（以下为每相值，忽略ra）：,二、功角特性：P2=PM=PM+PM=f(),讨论：1、基本电磁功率：由定子电流和气隙磁场相互作用产生 与U、E0（If）有关、=90时达最大值2、附加电磁功率：由XdXq产生，与E0（If）无关 频率为2fN，当=45时达最大值3、最大电磁功率：在=4590之间 同U、E0、Xd下，凸极的功率Pmax略大4、功角：是转子磁场与气隙合成

6、磁场的相位角大小决定电磁功率的大小正负决定同步电机运行方式0 发电机；0 电动机,三、转矩特性,式中:T为基本电磁转矩；T为附加电磁转矩，又称磁阻转矩。,课时小结,1、隐极、凸极同步发电机的功角特性表达式、曲线？（三相总功率、最大功率及对应的功角）2、同步发电机的过载能力与功角的关系？3、凸极同步发电机附加功率产生的原因？,13.4 同步发电机的有功功率调节,一、有功功率调节,当单机并网后，发电机处于空载：P1=p0、T1=T0当增加轴上输入功率(P1p0)后，产生电磁功率:P1-p0=PM,空载时：PM=0=0，即F与Ff重合负载时：调节原动机P1T1T0转子加速nFf超前F PM 输出有功

7、P2增加 当到PM=P1-p0时，T1=TM+T0则不再加速（经过几次振荡后，电机处于新的平衡状态）,二、静态稳定的概念,定义：电机在运行时，受到外界的干扰，从而导致运行偏离原先的运行点，而当干扰撤去后,电机又能自行回到原先的点继续工作，就叫做电机的静态稳定。,分析：如图a点为稳定点，d点为不稳定点,静态稳定条件,结论：当=0Pss最大空载最稳定当=/2Pss=0稳定能力不存在当/2 Pss0失去稳定,稳定区与不稳定区,发电机：（隐极机）0/2 为稳定区，/2 为不稳定区电动机：（隐极机）-/2 0为稳定区，-/2为不稳定区,二、动态稳定的概念,定义：当并网的发电机发生负载突变、突然短路、电压

8、突变或发电机失磁等非常运行时，发电机能继续保持同步运行，则称之为动态稳定。,分析:右图为电网电压下降情况U1U2U3,13.5 无功功率调节和V形曲线,一、无功功率的功角特性：Q=f(),输出的无功功率：Q=UIsin以隐极电机为例，由相量图可知：,IF不变时,二、调节励磁电流If改变无功功率,当输出有功功率不变时：,1）正常励磁：当Ia与U同相，即cos=1P0、Q=0 Ia为最小值,2）过励（增加励磁电流）：E0 cos0、Q0,If稳定受Ia和If的限制,3）欠励(减小励磁电流)：E0(相对正常励磁)cos0、Q0,If=90o失去稳定受Ia和稳定限制,结论：当发电机与大电网并联运行时，

9、调节If的大小，就可以改变发电机输出无功功率的大小和性质。,三、同步发电机的V型曲线在P=const时，Ia=f(If)的关系曲线,P曲线上移曲线最低点：Ia最小，cos=1，正常励磁IfIf1，过励状态IfIf1，欠励状态。存在稳定极限,课时小结,1、如何调节同步发电机输出的有功功率？2、同步发电机静态稳定定义、稳定范围、稳定条件？3、同步发电机动态稳定的定义？4、如何调节同步发电机输出的无功功率？5、根据有功、无功的功角特性及曲线，分析同步发电机的功率调节现象？(改变原动机输入和改变励磁电流),13.6 同步电动机与同步补偿机,同步电动机的优点：转子转速与负载大小无关功率因数可调同步补偿机

10、：补偿电网Q和cos的同步电动机,一、同步电动机的运行分析,发电机p10,空载p1=0,电动机p10,隐机同步电动机相量图过励状态,以隐极同步电动机为例：I为电机流向电网的电流 ID为电网流向电机的电流I的有功分量与U反相，电动机从电网吸收有功功率直轴去磁电枢反应 过励E滞后U，位移角0，即：气隙磁场超前转子磁场电机从电网吸收超前电流，有超前的功率因数,几点讨论：调节同步电动机的If，可以改变输入电流的功率因数，从滞后等于1超前与异步电动机的区别：异步电机没有直流励磁，它所需的励磁均由交流电供给，故异步电动机的功率因数总是滞后的。同步电动机的优点：功率因数可以调节，把过励的同步电动机接在电网上

11、，可以改善电网的功率因数。,二、同步电动机的起动,结论：同步机仅在同步运行时才能产生恒定的电磁转矩。,若同步电动机直接起动，则产生如下现象：,同步电动机的转矩：异步转矩：当空气隙磁场与转子间存在相对运动时产生的电磁转矩（只存在于过渡过程，正常运行时，s=0，不产生异步转矩）同步转矩：由直流励磁的转子磁场与定子磁场相互作用产生的电磁转矩（大小与sin成正比）磁阻转矩（凸极极）：由于xqxd而产生的转矩,异步启动法在磁极表面上装阻尼绕组(起动绕组)步骤：转子励磁绕组通过电阻闭合加U1产生旋转磁场Fa阻尼绕组中感应电流与Fa相互作用产生转矩n nn1，加If产生转子磁场Ff依靠Fa与Ff间相互吸引力，牵入同步速,阻尼绕组,注意的问题：1、励磁绕组不允许开路，否则会产生高压2、励磁绕组不允许直接短路，否则会产生单轴转矩半同步胶住,三、同步补偿机,同步补偿机：实际上是一台空载（过励）运行的同步电动机，用于向电网输出无功功率，改善电网功率因数。,特点：无原动机拖动，无机械功率输出，机械结构要求低极数少，转速高，气隙小，提高材料利用率安装在用户端,