同步发电机并联运行
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。
同步发电机并联运行理论基础
并联运行的监测系统
电流监测
监测发电机输出电流，确保电流在规定范围内，同时监测是否存 在异常的电流波动。
电压监测
监测发电机输出电压，确保电压在规定范围内，同时监测是否存 在异常的电压波动。
温度监测
监测发电机温度，确保温度在规定范围内，同时监测是否存在异 常的温度升高。
异常情况下的处理方法
01
短路故障处理
稳定性与电力系统稳定性的关系
稳定性是电力系统稳定性的基础
同步发电机并联运行的稳定性是整个电力系统稳定性的基础，只有各发电机组保持稳定运行，才能保 证整个电力系统的稳定。
相互影响
同步发电机并联运行的稳定性与电力系统的稳定性相互影响，当系统发生扰动时，各发电机组的稳定 性会受到相互影响，同时各发电机组的响应也会对整个电力系统的稳定性产生影响。
同步发电机并联运行的稳 定性
REPORTING
WENKU DESIGN
稳定性概念及影响因素
稳定性概念
同步发电机并联运行稳定性是指电力系统在受到扰动后，能够自动恢复或接近恢复到稳定运行状态的能力。
影响因素
影响同步发电机并联运行稳定性的因素包括电力系统的结构、电源的特性、负荷的特性和控制系统的配置等。
提高并联运行稳定性的方法
加强电力系统的结构
优化电网布局，提高电网的互联程度和传输能力，以增强系统的抗干扰能力和稳定性。
改善电源和负荷特性
通过技术手段改善电源和负荷的特性，如提高发电机的功率因数、改善负荷的响应特性等，以提 高系统的稳定性。
采用先进的控制系统
采用先进的控制系统，如自动发电控制（AGC）、自动电压控制（AVC）等，对发电机进行实时控 制，以快速响应系统扰动，提高系统的稳定性。
第02章-船舶同步发电机的并联运行
它是脉动电压的数学表达式。脉动电压的瞬时值波 形为实线部分，虚线表示脉动电压振幅变化的曲 线。
在自动并车装置中，最有实际意义的是 脉动电压振幅变化的规律。
通过对Us整流（取正半波）、滤波（滤掉(w1+w2) 的谐波部分）后，由1、2两端获得的电压波形就 是脉动电压振幅变化曲线的正半波部分。其数学 表达式为 Us＝2Um sin(w1-w2)t/2=2Um sinwst/2=2Um sin/2
当灯光亮、暗变化较慢，并且灯泡完全熄灭时， 恰好是相位完全一致的时候，也就是并车操作中 需要捕捉的合闸时刻。
2）灯光旋转法：
将指示灯按图(b)接线。 当待并发电机的频率f1高于电网频率fw时，它们之间相对 运动的角速度为2（f1一fw ）。如图(c)所示，若令电网电 压矢量静止，则待并发电机电压矢量以频差角速度 ws＝ 2（f1一fw ）。反时针方向旋转。
3） 同步表进行准同步并车：
同步指示灯只是做为一种辅助并车指示，实船上主 要采用整步表来指示待并机与电网的电压相位差、 频率差及其方向。
粗同步并车法：
采用电抗器限制冲击电流，保证拉入同步的一种并 车法。（条件放宽） 并车电抗器：功能：限流，按 =180时并车，将IPH 限制在Ie(1.2----1.8Ie) （因为粗同步电抗器也是按短时工作制设计的，所 以并车完成后，一定要切除，否则电抗器就可能被 烧毁。）
（3）捕捉合闸时刻，要考虑主开关固有动作 时间，相应地提前发指令。
组成：见框图
二 脉动电压及其与自动并车
条件的关系
1 脉动电压的形成
所谓脉动电压指待并发电机电压频率与电网电压频 率不一致但相差不大，并发电机电压与电网电压幅 值相等，这样的两个交流电压之差。
电机学第11章2
§11-2 同步发电机并联投入的条件和方法
三、并联投入方法(2)
讨论：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。 2）自整步法主要缺点是投网时冲击电流稍大。
电压不相等时的并联合闸
§11-2 同步发电机并联投入的条件和方法
二、不满足并联投入条件的后果(2)
２、电压相等，相序一致，但发电机频率和电网频率不相等。
U S
U
U U G S
U G
U I c
U S
G S U G
G S
(a)
G S
U U U ，存在电压差 U （1）若fG=fS ，相序一致，但 U G S G S I 二者之间将出现环流 C （见下图)。
U
U G
I C
U U
S
U E 0 G
U S
G S
I C
U U j Z S x S ZG xG 式中 xG″和 xs″属于过渡性质的电抗，其数值很小，尤其对于无 很小，也会产生很大的冲 限大电网， xs″ =0，。因此，即使 U 击环流 IC。 IC
三、研究并联运行时所用的规定正方向
A
发 电 机 一 相 绕 组
I G
E 0
I S U G 电网 U S
X
图11-1 研究并联运行的正方向
§11-2 同步发电机并网投入的条件和方法
一、并网投入条件
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。
同步发电机的并联运行
I Z I ra j I d xd j I q xq
正序阻抗的分析和测定上一章已详细讨论。
2、负序阻抗Z－ （对应反转磁场）
I
Wf
Z r jx
WD
负序磁场，相对于转子以 二倍同步速旋转，在转子 的阻尼绕组和励磁绕组中 感应二倍频率的电势和电 流。
F
a
隐极同步机：xd =xq=xs 凸极效应：直轴和交轴磁路的磁阻不同 而传递能量
专门利用凸极电磁转矩来运行的电机称为反 应式同步电机或磁阻式电机
基本分量
’
附加分量
本章小结
• 同步发电机并联运行的条件与方法 • 同步发电机的功角特性 • 同步发电机有功功率的调节 • 同步发电机无功功率的调节 • 隐极、凸极同步发电机特点 作业：P.215 10-7、8、9、10
0.8UE0 1.6 sin " Pem xs
" 230
sin 30 0 sin " 0.391 0.8 1.6
I A1
IA
IC
I C1
对称分量系统
I B1
不对称分量系统
IB
第十章 同步发电机不对称运行
后果：损耗大、局部易发热、影响供电质量、 其它用电设备性能恶化
C
•不同相序分量的电压平衡式 （隐极电机为例）
U E0 I Z
转子正转、励磁电流恒定
各相序分量的电压平衡式
U E I Z
U E I Z
0 0 0
U E I Z
E ;E 0; E 0 0 E 0
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。
同步发电机组并联运行的条件
同步发电机组并联运行的条件一、背景介绍同步发电机组并联运行是指两台或多台同步发电机组以并联的方式运行，共同向电网供电。
通过并联运行，可以提高电力系统的可靠性和供电能力，并且实现发电机组之间的互补和协调。
二、并联运行的条件1. 同步特性一致同步发电机组在并联运行时，要求其同步特性一致，即发电机组的电压、频率、相位等参数要相同。
这样才能确保发电机组之间的电能互补和协调。
2. 发电机组参数匹配并联运行的发电机组的参数要相互匹配，包括发电机额定功率、功率因数、励磁方式、励磁电流等。
只有参数匹配的发电机组才能够进行并联运行，否则可能出现电流倒流、电压不平衡等问题。
3. 电网条件稳定并联运行的发电机组需要在电网电压、频率等条件稳定的情况下进行。
如果电网条件不稳定，可能会引起发电机组的电压和频率波动，导致并联运行失效或损坏发电机组设备。
4. 并联控制系统进行同步发电机组并联运行需要有专门的并联控制系统，通过控制系统对电压、频率等参数进行监测和调节，使发电机组之间保持同步并协调工作。
并联控制系统能够实现自动或手动控制，并根据需要进行发电机组的运行和停机控制。
三、同步发电机组并联运行的优势1. 提高供电可靠性通过同步发电机组的并联运行，可以提高供电可靠性。
一旦某台发电机组出现故障或停机维护，其他发电机组可以继续供电，保证电网的稳定运行。
2. 提升供电能力并联运行的多台发电机组具有相互互补的特点，可以提升供电能力。
当负荷增加时，可以通过启动更多的发电机组来满足需求，保持供电平衡。
3. 分担负荷压力多个发电机组的并联运行可以分担负荷的压力，减少单台发电机组的负荷，延长设备寿命，提高运行效率。
4. 发电效率提高多台发电机组的并联运行可以根据负荷情况进行合理调度，选择性地启动或停机，实现发电系统的优化运行，提高发电效率。
四、同步发电机组并联运行的应用1. 电力系统供电同步发电机组并联运行广泛应用于电力系统的供电，尤其是大型发电厂和电网调度中心。
电机学 三相同步发电机的并联运行实验
一、实验目的1．掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。
2．掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节方法。
二、预习要点1．同步发电机并联运行有哪些条件？如何满足这些条件？2．同步发电机并网运行时，怎样调节其有功功率和无功功率？在改变有功功率时，无功功率有无变化？3．同步发电机并网后，若原动机为直流电动机，为什么减少直流电动机的励磁电流可以增加发电机有功功率？三．实验项目1．用准确整步法将三相同步发电机投入电网并联运行。
2．三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。
3．三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节。
(1)测取当输出功率时三相同步发电机的形曲线。
(2)测取当输出功率时三相同步发电机的形曲线。
四．实验设备及仪器1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）2．功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内）3．三相组式变压器（MEL-01）或单相变压器（在主控制屏的右下方）4．三相可调电阻900Ω（MEL-03）5．波形测试及开关板（MEL-05）6．三相可调电抗（MEL-08）五．实验方法接线说明：实验线路如图1。
图中为直流电动机，作原动机用；被试电机为三相凸极式同步电机，其额定值为：，，，；为涡流测功机。
、同步电机、由联轴器直接联接（虚线所示）。
电阻选用挂箱上的阻值为（接端，即两只串联）、电流为的可调电阻，作为直流并励电动机的起动电阻。
电阻选用挂箱上的阻值为、电流为的可调电阻，作为直流并励电动机励磁回路串接电阻。
直流电流表选用直流电机励磁电源上的励磁电流表（mA），选用直流稳压电源上的电枢电流表（A）。
同步发电机定子回路的电流表、功率表、电压表选用主控屏左侧的交流电流表、功率表、电压表。
同步指示灯为挂箱上的三组灯。
开关选用挂箱上的。
图1 同步发电机与电网并联接线图1．用准确整步法将三相同步发电机投入电网关联运行本实验采用交叉法将三相同步发电机投入电网关联运行。
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同步发电机并联运行
(1)暗灯法（直接接法）： 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 U B U C0，即可并网合闸。
同步发电机并联运行
电网
AS BS CS
2
V
3
1
条件不满足时对电机的影响
1、电机和电网间有环流，定子绕组端部受力变形。 2、产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡。 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。
同步发电机并联运行
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
AS BS CS
2
V
3
1
AG BG CG
相灯亮度一样；
另外可根据灯光
旋转方向判断频 率大小。
GS 3 ~ 同步发电机并联运行
旋转法并车方法
A、通过调节发电机励磁电流的大小使得端电压与 电网电压相等；
B、电压调整好后，如相序一致，灯光旋转，否则 说明相序不一致，应调整发电机出线相序或电网引 线相序，保证相序一致；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
AG BG CG
GS 3~
U1
U GA U SA
G S
U SC
U 3 U GC
U GB
U SB U 2
暗灯法接线和向量图
同步发电机并联运行
当不满足并网条件时，暗灯法所见的现象
a.频率不等：相灯将呈现同时暗、同时亮的交替变 化现象，说明发电机与电网的频率不同，需调节原 动机转速从而改变发电机频率。 b.电压不等：三个相灯没有绝对熄灭的时候，而 是在最亮和最暗范围闪烁，需调节励磁电流从而 改变发电机的端电压。
同步发电机并联运行
③ 自同步法的优点 操作简单，方便快捷；
④ 自同步法的缺点 合闸时有冲击电流。
同步发电机并联运行
6.4.2 同步电机并网运行的理论基础
并联运行通常是指同步发电机与无限大电网 并联运行。就是发电机的端电压和频率与电网完 全相等.
同步发电机并联运行
一、空载运行
（不是I=0，而是有功功率或有功电流为零）
在相序一致的情况下将励磁绕组通过适当的电 阻短接，再用原动机把发电机拖动到接近同步转 速(相差小于2~5％)，在没有接通励磁电流的情况 下合闸将发电机接入电网，并立即加入励磁，依 靠定子磁场和转子磁场之间形成的引力（电磁转 矩）将转子拉入同步转速，并车过程即告结束。
同步发电机并联运行
②注意事项
励磁绕组必须通过一限流电阻短接， 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。
同步发电机并联运行
概述
❖无限大电网 无穷大电网：1）S→∞ 2）ZS →0 3）US = C 4） fS= C
同步发电机并联运行
❖同步发电机并联运行的优点
1.电能的供应可以互相调剂，合理使用。
2.增加供电的可靠性。
3.提高供电质量，电网的电压和频率能保持在 要求的恒定范围内。 4.系统愈大，负载就愈趋均匀，不同性质的负 载，互相起补偿作用。 5.联成大电力系统，有可能使发电厂的布局更 加合理。
同步发电机并联运行
c.相序不等：三个相灯明暗呈交替变化状态， 说明发电机与电网的相序不同,需对调发电机或 电网的任意两根接线。 d. 相角不等：三组相灯不同时熄灭，不能合闸 并网，需微调节转速。
同步发电机并联运行
(2) 灯光旋转法：
电网
（交叉接法）
此方法比暗灯 法容易实现并网 操作，一个相灯 熄灭时，另两个
度（向电网输送感性无功，相当于吸收容性无功）， 发电机对电网起电容器作用。 2．减小励磁，则 E0 U，电流领先电压 9 0 0 电角度， 发电机从电网吸收感性无功功率，此时发电机对电 网相当于电感负载。 3． 改变发电机的励磁电流只能使电枢绕助产生落后或 领先的纯无功电流，没有能使发电机输出有功功率。
6.4 同步发电机的并联运行
Parallel connection operation of synchronous generator
同步发电机并联运行
教学要求
1．熟悉同步发电机并联合闸的条件和方法 2．掌握同步发电机并联运行的基本电磁关系、
功率及转矩平衡方程式 3．掌握有功功率和无功功率的调节 4．理解V形曲线的物理意义
准确同步法（灯光法）又称理想整步法，合 闸时无明显的冲击电流；对并车条件逐一检查 和调整，操作复杂，费时较多。
同步发电机并联运行
(2) 自同步法
当电网出现故障，一般要求迅速将发 电机投入，因电网电压和频率出现不稳 定，准确同步法很难操作，往往用自同 步法实现并联运行。
同步发电机并联运行
①自同步法操作过程
同步发电机并联运行
❖同步发电机的并联运行
通常是指同步发电机与无限大电网并 联运行。
同步发电机并联运行
6.4.1 投入并联的条件和方法
条件：
方法
1.电压大小相位(波形)相同 1.准确同步法
2.频率相同
2.自同步法
3.电压幅值相同
4.电压相位相同
5.相序相同(相序一致是绝对
条件)
同步发电机并联运行
.
U
与
.
E
0
同相位，有电枢电流，但无有功功率输出，仍
认为是空载。在理想条件下并联到电网，原动机只供给发电
机转动所需的损耗功率，即风阻摩擦、机械损耗及铁耗等。
P1pmpFeP0
也就是，原动机的拖动转矩T 1 等于空载矩T 0 ，发电机不向
电网输出功率。
T1 T0
2 n 60
同步发电机并联运行
空载时改变发电机的励磁电流 ： 1．增大励磁，则 E0 U，电流落后电压 9 0 0 电角
C、调节发电机的转速改变频率，直到灯光旋转十 分缓慢，频率f2f1，灯I完全熄灭，另两组灯等亮 度时迅速合闸并车。并联后最终由自整步作用牵入 同步运行。
同步发电机并联运行
同步发电机并联运行
此方法比暗灯法容易实现并网操作，一个 相灯熄灭时，另两个相灯亮度一样；另外可 根据灯光旋转方向判断频率大小。
同步发电机并联运行
二、负载运行
并联到电网上的发电机，能够调节的物理量有两个：
励磁电流；原动机输出转矩。
原动机的输出转矩增加，T1 T 0 转子加速，首先出现的是
转子位置（以 F f 1 为标志）领先气隙旋转磁密 B ，由于