同步发电机并网运行
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4.在合闸时，发电机的电压相角与电网电压的相角一样
3
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 U&B U&C 0 ，即可并网合闸。
11
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：一个是励磁电流，另一个是原动机输出
转矩。调节原动机的输出转矩使之增加，T1 引起转子加速，首先出现的是转子位置（以
FT&0f 1
为标志）领先气隙旋转磁密 B& ，由于电网频率 不会改变， E& 的频率也不会变，所以气隙磁密
的旋转速度也不能变，维持恒定的同步速度。代
同步发电机的理想条件:
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
9
一、空载运行：（不是指 I =0，而是指有
功功率或有功电流为零）
由于 U&与 E&0同相位，虽然有电枢电流 I 的存在，但由
于没有有功功率输出，仍认为是空载。同步发电机在理想条 件下并联到电网，原动机只能供给同步发电机转动时所需的 损耗功率，即风阻摩擦等机械损耗以及铁耗等。
第十八章 同步发电机的并联运行
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
1
第一节 概述
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
流就必然产生电磁力，转子受力为：
f b l if B Sin l i f
若转子极对数为p，则整个转子上有个2 p等值励磁电流，作 用在转子的总电磁转矩为 T：
T f r 2 p B Sin l if r 2 p C Sin
13
2. 转矩平衡和功率平衡：
电磁转矩的出现，同步发电机转矩平衡式变为：
P1 pm pFe P0
也就是，原动机的拖动转矩T1 等于空载矩T0 ，发电机不向
电网输出功率。
T1 T0
2 n
60
10
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 900 电角
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 900 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
(2) 灯光旋转法：
此方法比暗灯法容易实现并网操作，一个相
灯熄灭时，另两个相灯亮度一样；另外可根据灯
光旋转方向判断频率大小。
电网
旋转灯光法接线图
AS BS CS
V
AG BG CG
2
3
1
GS
3~
7
条件不满足时对电机的影响
1、电机和电网之间有环流，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。
2
第二节 并联合闸的条件和方法
一、条件： 并联投入时，避免产生大的电流冲击和转轴受到突然的
扭矩。并联合闸必须满足四个条件： 1.发电机频率等于电网的频率（各国电网频率大致有两种： 50Hz或60Hz，我国为50Hz） 2.发电机的电压幅值等于电网电压的幅值，且波形一致 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）
表转子位置的空间向量 F&f 1 在空载时与 B& 同相 位，当 T1 增大瞬间，转子加速使得 F&f 1 领先 B& 一个角度 。
12
1．同步发电机的电磁转矩 T:
用一个等值集中的励磁电流 (每对极只有一匝)去代替实际
的励磁电流。由于基波励磁磁动势领先于气隙磁密一个 电
角度，使励磁电流i f 所在处的气隙磁密不为零 ，有磁场有电
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第四节 有功功率的调节和静态稳定
电网并联运行的同步发电机，当增加原动机的 拖动转矩时，电机的电磁制动转矩随之增大，电机 的电磁功率和输出有功功率增大。
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。
8
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。
T1 T T0
转矩平衡等式的每项都乘以机械角速度，就 变成功率平衡式。
T1 T T0 P1 PM p0
14
同步发电机有功功率的流程图
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
15
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。 （2）发电机投放电网，立即加直流励磁电流，此 时靠定、转子磁场间所形成的引力就可把转 子自动牵入同步。
4
电网
AS BБайду номын сангаас CS
2
V
3
1
AG BG CG
GS 3~
U&1
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
5
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。 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。
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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 U&B U&C 0 ，即可并网合闸。
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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：一个是励磁电流，另一个是原动机输出
转矩。调节原动机的输出转矩使之增加，T1 引起转子加速，首先出现的是转子位置（以
FT&0f 1
为标志）领先气隙旋转磁密 B& ，由于电网频率 不会改变， E& 的频率也不会变，所以气隙磁密
的旋转速度也不能变，维持恒定的同步速度。代
同步发电机的理想条件:
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
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一、空载运行：（不是指 I =0，而是指有
功功率或有功电流为零）
由于 U&与 E&0同相位，虽然有电枢电流 I 的存在，但由
于没有有功功率输出，仍认为是空载。同步发电机在理想条 件下并联到电网，原动机只能供给同步发电机转动时所需的 损耗功率，即风阻摩擦等机械损耗以及铁耗等。
第十八章 同步发电机的并联运行
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
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第一节 概述
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
流就必然产生电磁力，转子受力为：
f b l if B Sin l i f
若转子极对数为p，则整个转子上有个2 p等值励磁电流，作 用在转子的总电磁转矩为 T：
T f r 2 p B Sin l if r 2 p C Sin
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2. 转矩平衡和功率平衡：
电磁转矩的出现，同步发电机转矩平衡式变为：
P1 pm pFe P0
也就是，原动机的拖动转矩T1 等于空载矩T0 ，发电机不向
电网输出功率。
T1 T0
2 n
60
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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 900 电角
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 900 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。
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(2) 灯光旋转法：
此方法比暗灯法容易实现并网操作，一个相
灯熄灭时，另两个相灯亮度一样；另外可根据灯
光旋转方向判断频率大小。
电网
旋转灯光法接线图
AS BS CS
V
AG BG CG
2
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GS
3~
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条件不满足时对电机的影响
1、电机和电网之间有环流，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。
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第二节 并联合闸的条件和方法
一、条件： 并联投入时，避免产生大的电流冲击和转轴受到突然的
扭矩。并联合闸必须满足四个条件： 1.发电机频率等于电网的频率（各国电网频率大致有两种： 50Hz或60Hz，我国为50Hz） 2.发电机的电压幅值等于电网电压的幅值，且波形一致 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）
表转子位置的空间向量 F&f 1 在空载时与 B& 同相 位，当 T1 增大瞬间，转子加速使得 F&f 1 领先 B& 一个角度 。
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1．同步发电机的电磁转矩 T:
用一个等值集中的励磁电流 (每对极只有一匝)去代替实际
的励磁电流。由于基波励磁磁动势领先于气隙磁密一个 电
角度，使励磁电流i f 所在处的气隙磁密不为零 ，有磁场有电
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第四节 有功功率的调节和静态稳定
电网并联运行的同步发电机，当增加原动机的 拖动转矩时，电机的电磁制动转矩随之增大，电机 的电磁功率和输出有功功率增大。
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。
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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。
T1 T T0
转矩平衡等式的每项都乘以机械角速度，就 变成功率平衡式。
T1 T T0 P1 PM p0
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同步发电机有功功率的流程图
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
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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。 （2）发电机投放电网，立即加直流励磁电流，此 时靠定、转子磁场间所形成的引力就可把转 子自动牵入同步。
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电网
AS BБайду номын сангаас CS
2
V
3
1
AG BG CG
GS 3~
U&1
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
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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。 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。