4同步发电机的并联运行
简述同步发电机并联运行的条件
简述同步发电机并联运行的条件同步发电机并联运行是指将两个或多个同步发电机连接到同一电力系统中，共同向负载提供电力。
以下是同步发电机并联运行的条件：
1.相序一致：并联运行的同步发电机必须具有相同的相序，即各相之间的电压波形和相位关系必须一致。
这确保了发电机之间的电力传输和共享负载的稳定性。
2.频率一致：并联运行的同步发电机必须具有相同的频率，即输出电压的频率必须一致。
频率一致性是保持电力系统稳定运行的关键因素。
3.电压幅值一致：并联运行的同步发电机在额定负载下应具有相似的电压幅值。
如果电压幅值差异较大，可能会导致电流流向错误或负载不均衡的问题。
4.相序、频率和电压幅值调整：在并联运行之前，需要对各个同步发电机进行相序、频率和电压幅值的调整，以确保它们满足相应的要求。
这可以通过调整励磁系统、调节同步发电机的机械负荷等方式实现。
5.调压和调频系统：在并联运行的过程中，需要使用调压和调频系统来监测和调节各个同步发电机的电压和频率，以保持稳定的电力系统运行。
这些系统能够自动调整发电机的励磁电流和机械负荷，以响应负载变化和维持电力系统的稳定性。
总的来说，同步发电机并联运行的关键在于确保相序、频率和电压幅值一致，并使用调压和调频系统进行实时监测和调节。
这样可以实现同步发电机之间的平衡负载和电力共享。
1/ 1。
发电机并联运行的条件
发电机并联运行的条件发电机并联运行是指将多台发电机连接在一起，共同向负载提供电能。
发电机并联运行具有以下条件：1. 发电机类型相同：并联运行的发电机应具有相同的类型、型号和额定功率。
只有类型相同的发电机才能在并联运行中共同提供电能，确保负载得到稳定的电压和电流。
2. 额定电压相同：发电机并联运行时，各发电机的额定电压应相同。
如果电压不同，会导致电能在发电机之间的分配不均，从而影响电能的提供质量。
3. 相序相同：发电机并联运行时，发电机的相序应相同。
相序是指三相交流电中，各相电压的先后顺序。
如果相序不同，会导致电能在发电机之间的分配不均，甚至可能引起相间短路等故障。
4. 发电机参数匹配：发电机并联运行时，各发电机的电阻、电感和电容等参数应相匹配。
这样可以确保发电机之间的电能分配均衡，避免电能在发电机之间产生过大的互交。
5. 控制系统同步：在发电机并联运行时，需要采用同步器控制系统，确保各发电机的频率、相位和电压等参数保持一致。
只有同步运行的发电机才能有效配合，共同向负载提供稳定的电能。
6. 负载均衡：发电机并联运行时，负载应均匀分配给各发电机。
负载不均衡会导致部分发电机过载或负载不足，影响发电机的运行稳定性和寿命。
7. 运行条件相同：发电机并联运行时，各发电机应处于相同的运行条件下，例如温度、湿度、海拔高度等。
不同的运行条件可能导致发电机之间的电能分配不均，甚至引起故障。
8. 保护系统完善：发电机并联运行时，应配置完善的保护系统，及时监测和保护各发电机的运行状态。
如果其中一台发电机出现故障，保护系统可以及时切除该发电机，确保系统的稳定和安全运行。
综上所述，发电机并联运行的条件包括发电机类型相同、额定电压相同、相序相同、发电机参数匹配、控制系统同步、负载均衡、运行条件相同和保护系统完善。
只有在满足这些条件的前提下，发电机并联运行才能有效实现，为负载提供稳定可靠的电能。
同步发电机并联运行的条件
同步发电机并联运行的条件
船舶同步发电机并联运行时，待并发电机组与运行发电机组之间必须满足如下条件:
(1)待并发电机的电压有效值U，与运行发电机的电压有效值U相等，即U，=Us
(2)待并发电机的频率f与运行发电机的频率f相等，即f=f。
(3)待并发电机电压的相位8，与运行发电机电压的相位δ一致，即δ1=δ2。
(4)待并发电机电压的相序与运行发电机的相序相同。
由于船舶发电机在安装时已经对发电机的相序及电网的相序进行了测定，保证了相序一-致的条件，通常船舶发电机的并联运行时，并不检测相序条件。
准同步并车操作就是通过检测和调整待并发电机组的电压、频率和相位，使之在基本满足上述三个条件的瞬间通过发电机主开关的合闸投入电网。
这样就可以保证在并车合闸时没有冲击电流，并且并车后能保持稳定的同步运行。
实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，而且必须有一定的频差才能快速投人并联运行。
下面来分析这三个并车条件。
同步发电机并联运行连接示意图和单相等效电路图，G为已在电网运行发电机，G为待并发电机。
电机学同步电机部分知识点总结
二、 对称负载时的电枢反应
1. 同步电机空载时，气隙磁场就是由励磁磁动势所产生的同步旋转的主磁场， 在定子绕组中只感应有空载电动势，因为定子电流为 0，所以端电压就等于 空载电动势。带上对称负载以后，定子绕组流过负载电流时，电枢绕组就会 产生电枢磁动势以及相应的电枢磁场，若仅考虑其基波，则它与转子同向、 同速旋转，它的存在使空气隙磁动势分布发生变化，从而使空气隙磁场以及 绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。
因此，与之对应有直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，再把电枢反应电 抗与漏抗相加，可得直轴同步电抗和交轴同步电抗。
四、同步发电机的参数及测定 1.不饱和同步电抗和饱和同步电抗：不饱和同步电抗的数值要比饱和同步电抗的 数值大得多。（因为饱和时，磁阻大，电抗就小）（有一规律：气隙大，磁阻就大， 电抗就小） 2.漏抗的测定和保梯电抗（电抗三角形） （1）负载特性：当电枢电流及功率因数均为常数时，端电压与励磁电流之间的 关系曲线 U=f(If)称为负载特性。
同步电机的基本原理和运行特性
一、 同步电机（电机转子的转速和旋转磁场转速相同）的结构
转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，电机内就产生转 子磁场。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋 转磁极式电机。
旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种结构，隐极电机的气隙均匀， 凸极电机的气隙不均匀（极弧下较小，而极间较大）。
6. 由内功率因数角判断同步电机的运行方式。
三、 隐极+凸极同步发电机的分析方法
1.电枢反应电抗的物理意义：电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应 电动势 ，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降，这个电抗便是电枢 反应电抗 。 2.同步电抗： = + ,包含两部分，一部分对应于定子绕组的漏磁通，另 一部分对应于定子电流所产生的电枢反应磁通。在实用上，我们通常不把它们分 开，而是把 + 当作一个同步电抗来处理。
同步发电机的并联运行(6)
j E0
I
xs
o o j U xs
例题
解：
（2）有功不变，调节励磁 C E0 sin 常数
PM
mE0U xs
sin
常数
E02
jI 2
x
d
E0 sin 常数
P2 mUI cos 常数
jI 3
E01
jI1 xd
U
x
d
A I3
I1 I2
B
I cos 常数
I cos 常数
率不变时，电枢电流I和励磁电流if的关系曲线 I=f (if )。由于这条曲线形状和英文字母 “V” 相
说明：保似持，有故功称功之率为不“变V，”当形调曲节线励。磁电流 if 时，E0 变化，若cos =1，则I 最小；若if 增加，则
E0
增加，I 增加， 滞后；若if 减小，则E0 减小
，
同步发电机的并联运行
否
改变？
（2）保持有功输入不变，调节励磁， 角及输出有
功
是否改变？
（3）保持输出无功不变，调节有功， 角及励磁电
例题
解：
（1）保持励磁不变，调节有功
if const E0 const E0 U jIxs
E 0的轨迹
E0
jIx s
U
I的轨迹
I E0 U j U j E0 jxs jxs xs xs
Ff 1
P2 mUI cos(90 ) 0 Q mUI sin(90 ) mUI (容性无功功率）
发电机发出容性无功，相当于吸收感性无功。 电网吸收容性无功，相当于一电容。
同步发电机的并联运行
11.6 无功功率的调节和V形曲线
同步发电机的并联运行知识讲解
3、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。
4、电网和电机之间存在巨大的电位差而产生 无法消除的环流，危害电机安全运行。
第三节 同步电机并网运行的理论基础
无限大电网：
电网的容量相对于并联的同步发电机容量来说要大得 多，如果对并联在电网上的同步发电机进行有功功率和无 功功率调节时，对电网的电压和频率不会有什么影响。无 限大电网的特点是端电压和频率均可认为是恒定的。
时，电磁转矩 T 也增加一个 T ，去掉干扰后， 因 + T >T ，使T1 电机自动回到原工作点
（ T T1），稳定。
（2）凸极机： 凸极机与隐极机相似，额定运行点一般在
200 ~ 300 电角度范围。
（电能3）磁 力最，转大用矩转kT矩mN（表T或示max（额：或定最电大磁电功磁率功PN率）P之M m比ax称）为与过额载定
3.发电机的电压相序与电网的电压相序相同（发电机相序决 定于原动机的转向，一般是固定的）
4.在合闸时，发电机的电压相角与电网电压的相角一样
二、方法：
1. 准确同步法：将同步发电机调整到符合并联 条件后进行并网操作，分为暗灯法和旋转灯光法 两种。
(1)暗灯法： 电网与同步发电机之间的三相并联开关两
侧接灯泡，称相灯，若三相相灯同明同暗，说 明相序正确；当三组相灯同时熄灭时，表示电 压差 U A UB UC 0 ，即可并网合闸。
输入 功率P1
电磁功 率Pem
输出功 率P2
机械损 耗pmec
附加损铁损pFe 耗pad
定子铜损 pcu1
2. 自同步法：
自同步法的投入步骤为： （1）校验发电机相序把发电机拖动到接近同步 速，励磁绕组经限流电阻短路。
同步发电机与电网的并联运行
同步发电机与电⽹的并联运⾏重庆⼤学电⽓⼯程学院，《电机学》课程，4.5学分，上课72学时，实验18学时，韩⼒，? 2005，hanli@，65111229同步发电机与电⽹的并联运⾏电⽓⼯程学院韩⼒本节内容并联运⾏的⽬的意义投⼊并联运⾏的条件投⼊并联运⾏的⽅法功⾓特性有功功率的调节⽆功功率的调节发电机并⽹运⾏的意义减少发电⼚的储备容量：发电⼚可以根据负荷的发展，相应地逐步增加发电机的台数。
提⾼发电⼚运⾏的经济性：发电⼚可按照负荷变化倩况，确定投⼊并联运⾏的发电机台数。
提⾼供⽤电的质量和可靠性：由多台发电机组成⼀个发电⼚，由许多发电⼚构成电⼒系统，容量⼤，负荷变化时对系统的电压和频率的影响就⼩。
同步发电机投⼊并联运⾏的条件同步发电机与电⽹的相序必须⼀致；同步发电机与电⽹的频率应相同；同步发电机的激磁电动势E0与电⽹电压U的幅值、相位、波形应相同。
同步发电机投⼊并联运⾏的条件相序⼀致：多相系统相容的基本要求。
波形、频率、幅值、相位相同：交流电磁量相等的基本条件。
同步发电机投⼊并联运⾏的⽅法准确整步法直接接法交叉接法⾃整步法直接接法（灯光熄灭法）交叉接法（灯光旋转法）⾃整步法前提：相序⼀致。
将励磁绕组通过限流电阻短接；拖动到接近同步速（相差2~5％），在⽆励磁电流的情况下，将发电机接⼊电⽹；再接通励磁并调节励磁，依靠定⼦磁场和转⼦磁场之间的电磁转矩，将发电机牵⼊同步转速。
注意事项：励磁绕组必须通过⼀个限流电阻短接，因为直接开路，将在其中感应出危险的⾼压；直接短路，将在定、转⼦绕组间产⽣很⼤的冲击电流。
同步发电机并⽹⽅法的⽐较同步发电机的功⾓特性前提：E0、U、f保持不变；忽略电枢电阻，Ra=0。
不计饱和寻求：Pe＝f(δ)同步发电机的功⾓特性同步发电机的功⾓特性同步发电机的功⾓特性隐极与凸极同步发电机功⾓特性的⽐较隐极与凸极同步发电机功⾓特性的⽐较功率⾓的双重含义同步发电机有功功率的调节“⽆穷⼤”电⽹的概念有功功率的调节静态稳定“⽆穷⼤”电⽹的概念电⽹视在功率S等于⽆穷⼤；电⽹内部阻抗Z等于零；电⽹电压U等于常数；电⽹频率f等于常数。
发电机的并列运行
发电机的并列运行是指将多台发电机连接在一起，同时提供电力输出。
这种方式常用于大型电力需求场合，以保证电力供应的稳定性和可靠性。
以下将详细介绍发电机的并列运行原理、实施要点以及优缺点。
一、发电机的并列运行原理发电机的并列运行基于并联电路原理，即将多台发电机的正、负极连接在一起，形成一个共同的电网。
这样一来，每台发电机可以有一定的独立性，但总体上仍然能够实现电力的共享和平衡。
并列运行的发电机可以根据实际负载情况，自动实现负载均衡，确保每台发电机的运行平稳。
所谓负载均衡，指的是根据实际需求，将电力负载平均分配给每台发电机，使其在运行过程中得到合理的负荷。
当一个发电机负荷过重时，可以通过电控系统的自动调节，将其负载转移到其他发电机上，从而保证所有发电机的运行平稳和效率最大化。
二、发电机的并列运行要点1.选用相同规格的发电机：在进行发电机的并列运行时，要求选择相同规格和型号的发电机。
这样做有利于各台发电机在电流、电压等参数上保持一致，从而更好地实现负载均衡。
2.平行线路的设计：在进行发电机的并列运行时，要合理设计平行线路。
即确保各个发电机之间的导线长度、截面积、电阻等参数相近，以减少电流和电压的损耗，并且要注意防止回流电流的产生。
3.优化发电机的控制系统：发电机的并列运行离不开先进的控制系统。
通过利用自动化控制系统，可以实现对每台发电机的负载均衡、电压稳定、频率控制等功能。
同时，还需要有完善的保护功能，比如过流、过压、短路等保护，确保发电机和负载设备的安全运行。
4.配置合适的负荷：发电机的并列运行的一个重要要点就是选择合适的负荷。
负荷的选择应根据实际需求和发电机的额定容量进行合理匹配，以保证发电机的负载率在正常范围内。
过轻的负荷会导致发电机工作不稳定，过重的负荷则会造成发电机过热、损坏等问题。
5.故障和维护管理：发电机的并列运行时，要建立完善的故障和维护管理体系。
定期进行发电机的检查、维护和保养工作，及时发现和修复故障，确保发电机的正常运行和寿命。
第十三章同步发电机的并联运行同步电动机
第十三章同步发电机的并联运行同步电动机第十三章同步发电机的并联运行同步电动机概念题13-1 比较变压器并联运行和同步发电机运行的条件的异同点变压器并联运行的条件是各台变压器的联机组相同，额定电压和变比相等。
要是变压器之间合理分配负载，还要求各变压器应有相同的短路电流标么值。
同步发电机和大电网并联运行的条件是发电机和电网的电压有效值相等，相位相同，频率相同和相序一致。
因为同步发电机的励磁可以调节，各台发电机并联运行时端电压相等，但空载电动势可以不同，同步电抗的数值不能决定负载电流的分配，同步发电机的电抗有不同数值时仍可并联运行，这是和变压器要求有相同的短路阻抗，是不同的。
13-2 什么是同步发电机的功角特性？再推导功角特性时用什么假定？功角θ的时间和空间物理意义是什么？功角特性是电磁功率与功角的关系。
推导功角特性时，略去电枢电阻。
功角θ是电动势Eo和电压U之间的时间和相位差，如忽略漏阻抗压降，θ是产生电动势Eo的转子主磁通Φ0和产生Eδ=U的合成磁通之间的空间相位差。
表示转子旋转磁场和气隙合成旋转磁场之间的相对位置。
功角的大小和电磁的功率成正比。
功角数值的正负，决定同步发电机的运行状态。
13-3 为什么隐极同步发电机和凸极发电机的功角特性表达式不同？隐极同步发电机空气隙均匀，气隙磁阻为常数。
功角特性P=======.功角θ=90时，输出功率最大。
凸极同步发电机空气隙不均匀，直轴范围磁阻小，交轴范围磁阻大，因为交直轴的磁阻不相等产生附加电磁功率称为磁阻功率。
功角特性P=======。
由式可见磁阻功率仅与电网电压U有关，只要Xd=Xq，θ≠0，就会产生磁阻功率。
凸极发电机的基本电磁功率在θ=90时最大，磁阻功率在θ=45时最大，总的电磁功率最大值将出现在45~90之间。
13-4 和大电网并联的同步发电机，输出有功功率不变，改变励磁电流的大小，输出无功功率的大小是否改变？和大电网并联的同步发电机，输出有功功率不变，改变励磁电流的大小，则无功功率的大小要改变，过历时发电机输出的感性无功功率，欠励时发电机输出容性无功功率。
31电机学-同步发电机的并联运行02
同步发电机的并联运行➢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，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。
➢并联投入条件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。
§11-2 同步发电机并联投入的条件和方法➢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。
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。
同步发电机的并联运行§11-3 同步发电机的功率和转矩平衡方程式P 1= ( pm+ pfe+ pad) +PMP 2=PM-PcuaP2= mUI cosϕE 0 U cos ϕ + Ir a = E δ cos ϕ'P M= mE δ I cos ϕ'图11-7 隐极同步发电机电动势相量图 jI x s E δ jI x σ UI r aϕ' I➢ 转矩方程式T 1 = T 0 + T MP 1 = p fe + p m + P M Ω1 Ω1 Ω1Ω = 2π n 1 = 2π f (机械弧度/ 秒) 1 60 p同步发电机的并联运行§11-4 同步发电机的功角特性功角特性是同步电机并网运行的基本特性之一。
通过功角特性，可以确定稳态运行时发电机所能发出的最大电磁功率，还可以用它来分析静态稳定等问题。
功率角：指励磁电动势E 0和电网电压U 这两个向量之表示。
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2. V形曲线
当调节励磁电流 If 时，E0 变化，
若cos =1，则I 最小，若If 增加，
Imin
则E0增加，I增加， 滞后；若If 减
小，则E0 减小，I增加， 超前。
由上述关系得到 I=f (If) 的曲线称
为同步电动机的V形曲线。
在不同的负载条件下，可以得到 不同的V形曲线。
隐极电机Xd X q Xt ,功角特性简化为
Pem
mE0U Xt
sin
用标么值表示为：
Pem
E0U
X
t
sin
隐极同步发电机功角特性
三、功角特性
凸极电机功角特性的一般化表达式
Pem
mE0U Xd
sin
mU 2 2
1 (
Xq
1 Xd
)sin 2
基本电磁功率
附加电磁功率
Iq
U
sin
Xq
E0
U cos ) Id Xd
Pem
mE0U Xd
sin
Id
mU 2 2
(E0
1 (
Xq
U cos )
Xd 1 )sin 2
Xd
三、功角特性
Pem
mE0U Xd
sin
mU 2 2
(
1 Xq
1 Xd
)sin 2
基本电磁功率 附加电磁功率 （磁阻功率）
两边除以机械角速度Ω
T1 T0 Tem
驱动转矩 空载转矩 电磁转矩
三、功角特性
忽略定子电阻时，
Pem P2 mUI cos mUI cos( )
mUIq cos mUId sin
因为
，所以可以忽略漏抗压
降，从图中可以看出
，称为功率角
U sin X qIq
机 械 损 耗
pFe pad
铁附 耗加
损 耗
率
pCu1 3I 2Ra
定 子 绕 组 铜
Pem P1 ( pmec pFe pad )
耗
P2 Pem pCu1
对于隐极同步发电机：
2. 转矩平衡方程
空载损耗： p0 pmec pFe pad
则： P1 p0 Pem
用标么值表示为：
Pem
E0U
X
d
sin
U 2 2
1
(
X
q
1
X
d
)
sin
2
凸极同步发电机功角特性
四、有功功率调节与静态特性
为分析简便，以下都以隐极电机为例，并且不计饱和影响， 忽略电枢电阻，视电网为“无穷大电网”，即 U 和 f 保持恒定。
1. 有功功率调节
要增加发电机输出功率(有功功率)，就必须增加原动机输 入功率，使功率角θ增大。当θ角增至90°，输出电磁功率达最 大值Pemmax时，若继续增加输入功率，则输入和输出之间的平衡 关系被破坏，致使电机转子不断加速并最终失步。 Pemmax 称为 极限功率。
一、投入并联的条件和方法
1. 并联条件
发电机端电压与电网电压满足以下条件： (1) 波形相同 (2) 频率相同 (3) 幅值相同 (4) 相位相同 (5) 相序相同
2. 并联方法
准确同步法－直接接法
接线图
向量图
直接接法：电机各端与电网同相端对应，三灯泡同时亮、 暗，当灯泡亮、暗频率很低并且灯泡变暗的瞬间为合闸的 最佳时机。
2. 静态稳定
假设电机原工作于A点，当某种微笑扰动使输入有效功率 增加∆PT时，电机将平衡于B点，相应的电磁功率也增加 ∆PT。当扰动小时后，电磁功率大于输入有效功率，起制 动作用，转子减速，电机最后回到A平衡点。同理，可以 分析出如果电机起始工作于C点，当有微小扰动时，电机 无法稳定工作。
2. 静态稳定
准确同步法－交叉接法
接线图
向量图
交叉接法：一相灯泡同端连接，另外两组交叉连接，三组 灯泡依次亮、暗，当三组灯泡亮度旋转速度很慢且第一组 灯泡变暗的瞬间为合闸的最佳时机。
二、同步发电机的功率和转矩平衡方程
n
P2
输
P P 1(输入功率)
(电磁功率) em
出 电
功
原动机 P1
1. 功率平衡方程
pmec
当电网或原动机偶然发生微小扰动时，若在扰动消 失后发电机能自行回复到原运行状态稳定运行，则称发电 机是静态稳定的；反之，就是不稳定的。
稳定运行区域：dPem / d 0。对隐极电机稳定运行
区域为θ<90°
整步功率系数
Psyn
dPem
d
其值越大，表明保持同步的能力 越高，发电机的性能越好
整步转矩系数Tsyn Psyn /
隐极电机Psyn
dPem
d
m
E0U Xt
cos
Tsyn
m
E0U X t
cos
凸极电机Psyn
m
E0U Xd
cos
mU 2 (
1 Xq
1 Xd
) cos 2
Tsyn
m E0U X d
cos
mU2
1 (
Xq
1 Xd
) cos 2
过载能力kM：最大电磁功率与额定功率之比
五、无功功率调节与V形曲线
1. 无功功率调节
以隐极电机为例，忽略电枢电阻，输出有功功率恒定
Pem
mE0U Xt
sin
常数
E0 sin 常数
P2 mUI cos 常数 I cos 常数
又P2 Pem
，故 E0 sin I cos 常数
Xt
由图可以看出，E0的末端轨迹在直线CD 上移动，I的末端轨迹在直线AB上移动。