同步电机并联运行
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。
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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。
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。
同步发电机并联运行条件及其方法
同步发电机并联运行条件及其方法单机供电的缺点：①不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和牢靠性(发生故障就得停电);②无法实现供电的敏捷性和经济性。
这些缺点可以通过多机并联来改善。
通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。
现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。
并网运行(Parallel Operation)优点：①提高了供电的牢靠性，一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。
②提高了供电的经济性和敏捷性。
③提高了供电质量，同步发电机并联到电网后，它的运行状况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网全都而不能单独变化。
一、并网条件把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。
在并车时必需避开产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网患病干扰。
并网条件：① 电压有效值应相等即U=U1；② 频率和相位应相等f=f1、j =j1；③ 双方应有全都的相序。
若以上条件中的任何一个不满意则在开关K的两端，会消失差额电压，假如闭合K，在发电机和电网组成的回路中必定会消失瞬态冲击电流。
上述条件中，除相序全都是肯定条件外，其它条件都是相对的，由于通常电机可以承受一些小的冲击电流。
二、并联方法并车的预备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。
通常用电压表测量电网电压，并调整发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。
再借助同步指示器检查并调整频率和以确定合闸时刻。
同步指示器法(1) 灯光明暗法将三只灯泡直接跨接于电网与发电机的对应相之间。
并车方法为：①通过调整发电机励磁电流使得发电机的端电压等于电网电压；②电压调整好后，假如相序全都，灯光应表现为明暗交替，假如灯光不是明暗交替，则说明相序不全都，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序全都；③通过调整发电机的转速转变其频率，直到灯光明暗交替非常缓慢时，说明和电网频率已非常接近，等待灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。
多台电机并联同步运行
多台电机并联同步运行在工业控制领域，多台电机的并联同步运行是一种普遍的需求。
它可以由多台电机组成的控制系统实现，通过特殊的代码逻辑控制，可以使电机同步运行，从而提高生产效率。
本文将重点介绍多台电机并联同步运行的原理和实现步骤。
原理介绍多台电机并联同步运行的原理主要基于电机控制及电机的物理运作原理。
电机控制系统通常由控制器和电机本身组成。
电机是传动装置之一，它是将机电能源转换为机械能和运动的电器。
通过传感器等感知装置和机构控制系统的信息，可以将电机的输出转化为需要的动力。
在多台电机的并联控制系统中，通过控制器对多个电机的运行参数进行控制，并使电机达到同步运行。
这种实现通常是通过实现机械同步或环运转来实现的。
所谓的机械同步，是指将所有电机与主动电机通过耦合器等机械装置连接，以实现单一的运动控制；所谓的环运转，是指将多个电机连接为环形，通过控制器对每个电机的步长进行控制，使得电机实现同步旋转。
实现步骤下面我们将介绍多台电机并联同步运行的实现步骤。
步骤一、电机输出连接首先，我们需要将所有电机的输出进行连接。
这可以通过机械同步或环运转实现。
机械同步通常使用耦合装置，如齿轮或皮带，连接所有电机；环运转通常将电机配置为环状，将电机轴用耦合器连接起来。
步骤二、控制器设置接下来，我们需要配置控制器以实现同步运行。
控制器是负责控制多台电机运行的主要设备，它通常由程序控制器和可编程逻辑电路等构成。
通常，每个电机都需要配置一个电机驱动器控制器，以使其符合同步运行要求。
步骤三、读取反馈信号电机控制器需要对电机进行反馈控制。
为此，它需要读取来自电机感知二次元或其他传感器的反馈信号。
从这些反馈数据中可以测量电机的电流、转速和角度，以控制电机在同步转速下运行。
步骤四、实现同步控制实现同步运行需要对电机控制器进行编程。
编程的例程可以使所有电机以同步顺序运行或实现环运转同步驱动。
步骤五、优化控制在同步运行开始时，可能需要校准电机的参数。
同步发电机的励磁方式和并联运行
同步指示器灯光熄灭 法接线图
三相同步电机
旋转整流器励磁特点： 随着同步发电机的容量进一步扩大，励磁电流也很大，当较 大的电流流过集电环时，将使集电环产生高温而损坏，于是，采 用了旋转整流器励磁。其主要的差别是主励磁机采用旋转电枢式， 与一般同步发电机相反，即主励磁机的电枢与主发电机的励磁绕 组同转速旋转。当三相交流绕组将产生的三相交流电经过整流后， 可以直接送入到主发电机的励磁绕组，取消了电刷与集电环，故 又称为无刷励磁系统。
三相同步电机
§ 同步发电机的励磁方式和并联运行
一、同步发电机的励磁方式简述 同步发电机的励磁方式就是指直流励磁电流的产生及流进励
磁绕组的方式。 传统的励磁方式都是采用直流发电机作为励磁电源的直流励
磁机励磁系统。 伴随半导体整流技术的发展，产生了新的励磁方式，即用硅
整流装置将交流电转变成直流电后，提供励磁的整流器励磁系 统。
三相同步电机
二、同步发电机并联运行 1．同步发电机并联运行的优点 (1)提高了供电的可靠性。 (2)提高了发电厂的运行效率。
2．同步发电机并联运行的条件 (1)发电机的相序与电网的相序一致。 (2)发电机电压的有效值、极性与电网 电压的有效值、极性相等，且相位相同。 (3)发电机的频率与电网的频率相同。
三相同步电机
直
流
励
磁
同
机
步
励
发
磁
电
静止
机
整流
励
整 器励
磁
流磁方器式励磁 系 旋转 统 整流 励 器励 磁磁
三相同步电机
直流励磁机励磁特点： 直流励磁机(主励磁机)与同步发电机同轴相连，直流励磁机 可以采用并励直流发电机或他励直流发电机。采用他励直流发电 机时,其励磁绕组由另一台直流发电机(副励磁机)提供励磁电压。
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。
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（7）停机时应先断开并网开关，将电枢电压调至最小，三相调压器 逆时针旋到零位，再将直流电机励磁电源调至零，最后断开电源控 制按钮。 2．三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节 （1）测取三相同步发电机的V形曲线。
a．按上述方法把同步发电机投入电网并联运行。
b．保持同步发电机的输出功率P2最小，记录此点同步发电机励磁 电流If、定子电流Io。
实验步骤：
（1）三相调压器旋钮逆时针到底， S1合向“1”端，确定“可调直 流电枢电源”和“直流电机励磁电源”电压均在零位，闭合电源控 制绿色按钮开关，调节调压器旋钮，使交流输出电压达到同步发电 机额定电压UN=400V。 （2）先加电动机励磁电压至200V（或励磁在电流0.６Ａ）左右，缓 慢增加直流电动机电枢电压到220V，起动直流电动机，再次调节励 磁电压使电机转速为1500r/min。 （3）开关S1合向“2”端，接通同步电机励磁电源，调节同步电机 励磁电流If，使同步发电机发出额定电压400V。
电 机 学 实 验
三相同步发电机的并联运行
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。
二．预习要点
1．三相同步发电机投入电网并联运行有那些条件？不满足这些条件 将产生什么后果？如何满足这些条件？ 2．三相同步发电机投入电网并联运行时怎样调节有功功率和无功功 率？调节过程又是怎样的？
c．调节同步发电机励磁电流If，使发电机定子电流随着If的变化而 上升到额定电流，并调节电动机励磁电流保持P2不变。
d．减小同步电机励磁电流If使定子电流I减小到最小值，继续减小同 步电机励磁电流，这时定子电流又将增加直至额定电流。 e．分别在这过励和欠励情况下，读取数据几组记录表中。
（2）测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲 线。
（4）观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电 网相序相同，若三组灯同时发亮，同时熄灭则表示发电机和电网相 序不同。当发电机和电网相序不同则应先停机，调换发电机或三相 电源任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起动电动机。 若用明暗法就需要把旋转指示灯的B和C短接线互换，三组相灯 形成同时明灭状态，表示发电机和电网相序相同。 （5）当发电机和电网相序相同时，调节同步发电机励磁电流If使同 步发电机电压和电网电压相同。再细调直流电动机转速，使各相灯 光缓慢地轮流旋转发亮。 （6）待A相灯熄灭时合上并网开关闭合（黄灯灭时合上并网开关） ，把同步发电机投入电网并联运行。 若用明暗法，则在三相灯同时熄灭时，把同步发电机投入电网并 联运行。
三．实验项目
1．用准确同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无功功率调节。 （1）测取当输出功率等于零时三相同步发电机的V形曲线。 （2）测取当输出功率等于0.5倍额定功率时三相同步发电机的V形曲 线。
三相同步发电机并联运行实验接线图
四．实验设备及仪器
1．BMEL系列电机系统教学实验台主控制屏。 2．交流电压表、电流表、功率、功率因数表。 3．直流电动机-同步发电机组。 4．旋转指示灯，三相调压器。
五．实验方法及步骤
1．用准同步法将三相同步发电机投入电网并运行。 实验接线如图。
工作原理：三相同步发电机与电网首联运行必须满足以下三个条。
（1）发电机的频率和电网频率要相近，即fI≈ IfI； （2）发电机和电网电压大小、相位要相同，即EoII=UI; （3）发电机和电网的相序要相同；
为了检查这些条件是否满足，可用交流电压表检测电压，用灯光旋 转明暗法检查相序和频率。
先使Ｉ约等于零，再改变电动机的输出功率P2等于0.5倍的额定功率 （0.5倍的额定电流），实验方法同上。
六．实验报告
1．同步发电机并联运行的优点和必要性。
2．试述并联运行条件不满足时并网将引起什么后果？ 3．画出P2最小时和P2 ≈ 0.5倍额定功率时同步发电机的V形曲线。
七．思考题
1．甲、乙两机组容量相同（或相近）并联后机组甲按下面情况操作 ，试考虑两机组的电压电流转速（即频率）等有什么变化。 1）增加机组甲的输入功率。
2）增加机组甲的励磁电流。