CH同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行課件

2023/1/61第一節(jié)投入并列運行的條件與方法第二節(jié)并網(wǎng)運行的同步發(fā)電機(jī)電磁功率與功角特性第三節(jié)并網(wǎng)運行時有功功率的調(diào)節(jié)與靜態(tài)穩(wěn)定第四節(jié)并網(wǎng)運行時無功功率的調(diào)節(jié)與V型曲線本章主要內(nèi)容2023/1/61第一節(jié)投入并列運行的條件與方法本章主要內(nèi)2023/1/62思考1、同步發(fā)電機(jī)單機(jī)供電有什么缺點？供電系統(tǒng)怎樣克服單機(jī)供電的這些缺點？2023/1/62思考1、同步發(fā)電機(jī)單機(jī)供電有什么缺點？供電2023/1/63①不能保證供電質(zhì)量(電壓和頻率的穩(wěn)定性)和可靠性(發(fā)生故障就得停電);

②無法實現(xiàn)供電的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。這些缺點可以通過多機(jī)并聯(lián)來改善。

單機(jī)供電的缺點2023/1/63①不能保證供電質(zhì)量(電壓和頻率的穩(wěn)定性)和2023/1/64

并聯(lián)可將幾臺電機(jī)或幾個電站并成一個電網(wǎng)?，F(xiàn)代發(fā)電廠中都是把幾臺同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)起來接在共同的匯流排上，一個地區(qū)總是有好幾個發(fā)電廠并聯(lián)起來組成一個強(qiáng)大的電力系統(tǒng)(電網(wǎng))。

同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行2023/1/64并聯(lián)可將幾臺電機(jī)或幾個電站2023/1/65

電力系統(tǒng)示意圖2023/1/65電力系統(tǒng)示意圖2023/1/66同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行的優(yōu)點①提高供電可靠性，一臺電機(jī)發(fā)生故障或定期檢修不會引起停電事故。

②提高供電經(jīng)濟(jì)性和靈活性。

③提高供電質(zhì)量。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)后，它的運行情況受到電網(wǎng)的制約，也就是說它的電壓、頻率要和電網(wǎng)一致而不能單獨變化。2023/1/66同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行的優(yōu)點①提高供電可靠性，2023/1/67

同步發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)并聯(lián)合閘時，為避免產(chǎn)生沖擊電流和并聯(lián)后能穩(wěn)定運行，需滿足一定條件，而待并聯(lián)的發(fā)電機(jī)勵磁情況不同，并聯(lián)方法和條件也不同。第一節(jié)投入并聯(lián)運行的條件和方法

2023/1/67同步發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)并聯(lián)合閘時2023/1/68什么是同步發(fā)電機(jī)的投入并聯(lián)？同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行

把同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)的過程稱為投入并聯(lián)，或稱為并列、并車、整步。2023/1/68什么是同步發(fā)電機(jī)的投入并聯(lián)？同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)2023/1/69無窮大電網(wǎng)無窮大電網(wǎng)的定義：

很多場合都可認(rèn)為同步發(fā)電機(jī)是與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)。1）S→∞2）ZS→03）US=C4）fS=C2023/1/69無窮大電網(wǎng)無窮大電網(wǎng)的定義：2023/1/610同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件

從圖中可以看出同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件是什么？2023/1/610同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件2023/1/611同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件11223344552023/1/611同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件1122332023/1/612待并發(fā)電機(jī)的勵磁電勢應(yīng)與電網(wǎng)電壓相等。同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件并聯(lián)合閘瞬間，待并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的對應(yīng)相的電壓應(yīng)同相位，亦即發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)回路電勢為零。待并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)相序相同。待并發(fā)電機(jī)電壓波形與電網(wǎng)電壓波形相同。待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相等。2023/1/612待并發(fā)電機(jī)的勵磁電勢應(yīng)與電網(wǎng)電壓相等。同2023/1/613相序一致是絕對條件，其它的相對。因為電機(jī)可承受一些小的沖擊電流，斷路器合閘瞬間，電壓差不應(yīng)超過額定電壓的5%~10%，頻率差不應(yīng)超過額定頻率的0.2%~0.5%，相位誤差不應(yīng)大于5°。并車準(zhǔn)備工作：檢查并車條件和確定合閘時刻。通常用電壓表測量電網(wǎng)電壓，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流使發(fā)電機(jī)輸出電壓U=U1。借助同步指示器檢查并調(diào)整頻率和相位以確定合閘時刻。同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件2023/1/613相序一致是絕對條件，其它的相對。因為電機(jī)2023/1/614并聯(lián)條件不滿足時對發(fā)電機(jī)的影響電機(jī)和電網(wǎng)之間有環(huán)流，使定子繞組端部受力變形。電機(jī)和電網(wǎng)之間有高次諧波環(huán)流，增加損耗，電機(jī)溫度升高，效率降低。產(chǎn)生拍振電流和電壓，引起電機(jī)內(nèi)功率振蕩。電網(wǎng)和電機(jī)之間存在巨大的電位差而產(chǎn)生無法消除的環(huán)流，危害電機(jī)安全運行。2023/1/614并聯(lián)條件不滿足時對發(fā)電機(jī)的影響電機(jī)和電網(wǎng)2023/1/615同步發(fā)電機(jī)的并車方法1.準(zhǔn)確同步并車將發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全符合并聯(lián)條件后的合閘并網(wǎng)操作過程稱為準(zhǔn)確同步法。發(fā)電機(jī)在并車合閘前已加勵磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓的幅值、頻率、相位分別與并車點系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值、頻率、相位接近相等時，將發(fā)電機(jī)合閘，完成并車操作。2023/1/615同步發(fā)電機(jī)的并車方法1.準(zhǔn)確同步并車2023/1/616將待并網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)由原動機(jī)拖動接近同步速度。調(diào)節(jié)勵磁電流，使發(fā)電機(jī)空載電壓與電網(wǎng)電壓相等。確認(rèn)相序相同，調(diào)原動機(jī)轉(zhuǎn)速使發(fā)電機(jī)電壓頻率約等于電網(wǎng)頻率。在對應(yīng)相電壓相位相同的瞬間，合閘并網(wǎng)，完成并網(wǎng)操作。準(zhǔn)同步并車的操作步驟2023/1/616將待并網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)由原動機(jī)拖動接近同步2023/1/617準(zhǔn)同步并聯(lián)法的操作步驟為得到合閘并網(wǎng)瞬間，常采用同步指示裝置。燈光裝置---最常用的同步指示裝置

燈光熄滅法燈光旋轉(zhuǎn)法2023/1/617準(zhǔn)同步并聯(lián)法的操作步驟為得到合閘并網(wǎng)瞬間2023/1/618又稱理想整步法。需對并車條件逐一檢查和調(diào)整，費時較多。優(yōu)點：沖擊電流小，不會引起系統(tǒng)電壓變化。不足：并列操作過程中需對發(fā)電機(jī)電壓、頻率進(jìn)行調(diào)整，并列時間較長且操作復(fù)雜。另外，如果合閘時刻不準(zhǔn)確，可能造成非同步合閘。上述過程屬于手工操作，隨著檢測技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，手工并網(wǎng)已很少，而是廣泛采用自動并網(wǎng)裝置。準(zhǔn)確同步并列法按自動化程度不同，分為手動準(zhǔn)同步、半自動準(zhǔn)同步和自動準(zhǔn)同步。準(zhǔn)同步并聯(lián)法2023/1/618又稱理想整步法。需對并車條件逐一檢查和調(diào)2023/1/619自同步法：用于事故狀態(tài)下的并車。準(zhǔn)確同步法并網(wǎng)時無沖擊電流，但很麻煩，對危急情況不適用。自同步法：先檢查發(fā)電機(jī)相序，將勵磁回路串一電阻，大小約為10倍勵磁繞組電阻rm(限流)，拖動轉(zhuǎn)子使：n≈n1，(拖動方向與n1一致)直接合閘，然后加勵磁，通過自整步作用由電網(wǎng)將其拉入同步。自同步并聯(lián)法特點：操作簡單迅速，但沖擊電流較大，所以用于事故狀態(tài)下并車。2023/1/619自同步法：用于事故狀態(tài)下的并車。準(zhǔn)確同步2023/1/620自同步并聯(lián)法注意：勵磁繞組必須通過一限流電阻短接，因為直接開路，將在其中感應(yīng)出危險的高壓；直接短路，將在定、轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生很大的沖擊電流。

2023/1/620自同步并聯(lián)法注意：勵磁繞組必須通過一限流2023/1/621條件：電壓大小相位相同頻率相同電壓波形相同相序相同發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的對應(yīng)相的電壓應(yīng)同相位方法準(zhǔn)同步法自同步法并聯(lián)運行的條件及方法2023/1/621條件：方法并聯(lián)運行的條件及方法2023/1/622第二節(jié)并列運行的同步發(fā)電機(jī)電磁功率與功角特性

2023/1/622第二節(jié)并列運行的同步發(fā)電機(jī)電磁功率2023/1/623輸入功率P1機(jī)械損耗pm附加損耗ps鐵損pFe電磁功率Pem定子銅損pcu1輸出功率P2有功功率的平衡P0：空載損耗2023/1/623輸入機(jī)械損附加損耗ps鐵損pFe電磁功定2023/1/624P1：由原動機(jī)輸入的機(jī)械功率。

P0：空載損耗

pm機(jī)械損耗

pFe鐵心損耗

pf：勵磁繞組銅耗由直流電源供給。P1PemP2P0=pFe+pmpcu同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2023/1/624P1：由原動機(jī)輸入的機(jī)械功率。P1Pem2023/1/625Pem為通過電磁感應(yīng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄗ永@組上的電功率，稱為電磁功率。負(fù)載運行時，定子繞組中還存在定子銅耗pCu1，p2是發(fā)電機(jī)的輸出功率。勵磁回路消牦功率由原動機(jī)或其他電源供給，故不包括在功率流程圖中。同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2023/1/625Pem為通過電磁感應(yīng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄗ永@組上2023/1/626T1：發(fā)電機(jī)軸上輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩T0：發(fā)電機(jī)空載時軸上的輸入轉(zhuǎn)矩T：電磁轉(zhuǎn)矩同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2023/1/626T1：發(fā)電機(jī)軸上輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩同步發(fā)電機(jī)2023/1/627

電機(jī)穩(wěn)定運行時，驅(qū)動性質(zhì)的原動機(jī)轉(zhuǎn)矩與制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩之和平衡。同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2023/1/627電機(jī)穩(wěn)定運行時，驅(qū)動性2023/1/628同步發(fā)電機(jī)的功率特性

并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率恒定、參數(shù)為常數(shù)、空載電勢E0不變（即If

不變）時，電磁功率和功率角之間的關(guān)系Pem=f(δ)為有功功率特性（也稱功角特性）。功率特性的定義隱極同步發(fā)電機(jī)的功率特性凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/628同步發(fā)電機(jī)的功率特性并2023/1/629有功功率特性是同步發(fā)電機(jī)的基本特性之一，通過它可研究發(fā)電機(jī)接在無窮大電網(wǎng)上運行時輸出功率的情況，并進(jìn)一步揭示機(jī)組的穩(wěn)定性和發(fā)電機(jī)與電動機(jī)之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。假定：發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)，磁路不飽和，忽略電樞繞組電阻。同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/629有功功率特性是同步發(fā)電機(jī)的基本特性之一，2023/1/630勵磁電勢與端電壓的夾角忽略漏抗，δ’=δ，δ：轉(zhuǎn)子磁極中軸線與氣隙磁極中軸線的夾角（與的夾角）

超前時，δ取正值。δ′δδ′

功角為正時，對應(yīng)發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)；功角為負(fù)時，對應(yīng)電動機(jī)運行狀態(tài)。發(fā)電機(jī)的功角2023/1/630勵磁電勢與端電壓2023/1/631δ為正時，主磁極磁場拖動氣隙磁場旋轉(zhuǎn)（同時對有向后拖動的力）此時Pem>0，同步機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出電功率，為發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。SNδδ為正n1

功角δ對于研究同步電機(jī)的功率變化和運行的穩(wěn)定性有重要意義。發(fā)電機(jī)的功角2023/1/631δ為正時，主磁極磁場SNδδ為正n12023/1/632δ為負(fù)，氣隙磁場拖動勵磁磁場旋轉(zhuǎn)，此時電磁轉(zhuǎn)矩Pem<0，同步電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率，為電動機(jī)工作狀態(tài)。SNδδ為負(fù)n1發(fā)電機(jī)的功角2023/1/632δ為負(fù)，氣隙磁場拖動勵磁磁場2023/1/633功角δ的雙重物理意義是勵磁電勢和電壓間的時間相角差。是勵磁磁勢和合成磁勢間的空間相角差。2023/1/633功角δ的雙重物理意義是勵磁電勢2023/1/634功角δ物理意義圖示A2023/1/634功角δ物理意義圖示A2023/1/635

功角δ

是轉(zhuǎn)子磁極軸線和定子合成磁極軸線的空間夾角。功角δ物理意義圖示B2023/1/635功角δ是轉(zhuǎn)子磁極軸線和2023/1/636假定：電機(jī)不飽和，忽略定子電阻ra，即忽略定子銅耗隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性δ2023/1/636假定：電機(jī)不飽和，忽略定子電阻ra，即忽2023/1/637

當(dāng)功角=90時，電磁功率達(dá)到最大值，稱為功率極限。功率極限正比于勵磁電壓，反比于同步電抗。隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性結(jié)論：隱極同步發(fā)電機(jī)電磁功率與功角為正弦關(guān)系。PemδmUE0/Xs02023/1/637當(dāng)功角=90時，電磁功率2023/1/638

功角是研究同步發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)的一個重要參數(shù)，它不僅決定發(fā)電機(jī)輸出有功功率的大小，而且還反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對空間位置，它把同步電機(jī)的電磁關(guān)系和機(jī)械運動緊密聯(lián)系起來。

隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性2023/1/638功角是研究同步發(fā)電機(jī)2023/1/639電磁轉(zhuǎn)矩和功率成正比，電磁轉(zhuǎn)矩為：隱極同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性曲線與功率特性曲線相同。標(biāo)么值表示時取速度基值為同步轉(zhuǎn)速，所以同步電機(jī)正常運行時轉(zhuǎn)速標(biāo)么值為1，轉(zhuǎn)矩和功率便有相同標(biāo)么值。轉(zhuǎn)矩與功率是什么樣關(guān)系？同步發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與功率關(guān)系又如何？2023/1/639電磁轉(zhuǎn)矩和功率成正比，電磁轉(zhuǎn)矩為：隱極同2023/1/640凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性不飽和隱極同步發(fā)電機(jī)凸極同步電機(jī)功角特性的表示就有所不同。2023/1/640凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性不飽和隱極同步發(fā)2023/1/641凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖

凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/641凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖凸極同步發(fā)電機(jī)的2023/1/642Rad軸凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/642Rad軸凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/643凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/643凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/644凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性凸極機(jī)電磁功率Pem由兩部分組成：

：隱極機(jī)的功角特性，為勵磁功率；

：與勵磁無關(guān)，但需要有端電壓，以及d,q軸磁導(dǎo)要有差異。為附加電磁功率（磁阻功率）。

無論凸極機(jī)、隱極機(jī)，當(dāng)功角δ=0時，Pem=0。2023/1/644凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性凸極機(jī)電磁功率P2023/1/645Pemδ0321123基本電磁功率（勵磁功率）附加電磁功率（磁阻功率）總電磁功率凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/645Pemδ0321123基本電磁功率（勵磁2023/1/646

最大電磁功率比具有相同的E0、U及xd的隱極同步發(fā)電機(jī)略大。當(dāng)同步電機(jī)的E0愈大，附加電磁電磁功率在整個電磁功率中所占的比例就愈小，在正常情況下，附加電磁功率僅占百分之幾。Pemδ0321凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/646最大電磁功率比具有相同的2023/1/647無功功率的功角特性定義

并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率恒定、參數(shù)（xd、xq、xs）為常數(shù)、空載電勢E0不變（即If

不變）時，Q=f(δ)為無功功率功角特性。無功功率與功角的關(guān)系2023/1/647無功功率的功角特性定義并聯(lián)2023/1/648δ當(dāng)E0，U，Xs一定時，Q=f(δ)

當(dāng)Q>0，發(fā)電機(jī)發(fā)出感性無功（吸收容性）。當(dāng)Q<0，發(fā)電機(jī)吸收感性無功（發(fā)出容性）。Pemδ0QPemQ無功功率與功角的關(guān)系2023/1/648δ當(dāng)E0，U，Xs一定時，Q=f(δ)2023/1/649凸極同步發(fā)電機(jī)無功功率的功角特性隱極同步發(fā)電機(jī)無功功率的功角特性無功功率與功角的關(guān)系2023/1/649凸極同步發(fā)電機(jī)無功功率的功角特性隱極同步2023/1/650第三節(jié)并列運行時有功功率的調(diào)節(jié)與靜態(tài)穩(wěn)定

2023/1/650第三節(jié)并列運行時有功功率的調(diào)節(jié)與靜2023/1/651功角特性Pem=f(δ)反映同步發(fā)電機(jī)電磁功率隨功角變化的情況。穩(wěn)態(tài)運行時，發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T

和電磁功率Pem之間成正比關(guān)系：

T=Pem/1

有功功率的調(diào)節(jié)T1=T0+T

要改變發(fā)電機(jī)輸送給電網(wǎng)的有功功率，必須改變原動機(jī)提供的動力轉(zhuǎn)矩，可通過調(diào)節(jié)水輪機(jī)的進(jìn)水量或汽輪機(jī)的汽門實現(xiàn)。2023/1/651功角特性Pem=f(δ)反映同步發(fā)電機(jī)2023/1/652假設(shè)發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行，并網(wǎng)后，電壓和頻率與電網(wǎng)保持一致。以隱極同步發(fā)電機(jī)為例，投入并聯(lián)前，發(fā)電機(jī)處于空載。有功功率的調(diào)節(jié)δ,δ=0;Pem=0()2023/1/652假設(shè)發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行，并網(wǎng)后，2023/1/653剛并網(wǎng)時：原動機(jī)輸入功率用來平衡各種損耗，此時δ=0，定、轉(zhuǎn)子磁極軸線重合，Pem=0，在功角特性原點上。有功功率的調(diào)節(jié)輸入機(jī)械功率↑，假設(shè)勵磁電流保持不變，則P1>P0，P1－P0>0，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加速，轉(zhuǎn)子磁場超前氣隙合成磁場，δ＞0。δ↑，P2=Pem

↑>0，當(dāng)P1－P0=Pem時，加速過程結(jié)束，穩(wěn)定運行，機(jī)械功率轉(zhuǎn)化成電磁功率，發(fā)電機(jī)輸出有功功率P2。發(fā)電機(jī)內(nèi)部自動改變位移角，相應(yīng)改變電磁功率和輸出功率，達(dá)到新的功率平衡。2023/1/653剛并網(wǎng)時：原動機(jī)輸入功率用來平衡各種損耗2023/1/654并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)要增加有功功率輸出，只有增加原動機(jī)輸入功率，使轉(zhuǎn)子加速，功角δ增加，電磁功率和輸出功率相應(yīng)增加，直到δ=900，電磁功率達(dá)到功率最大值。功率極限范圍內(nèi)，輸入轉(zhuǎn)矩越大，有功功率輸出就越大。Pemax也稱功率極限。有功功率的調(diào)節(jié)——結(jié)論2023/1/654并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)要增加有功功2023/1/655發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定的定義：與電網(wǎng)并聯(lián)，運行在某一點的發(fā)電機(jī)，受一外界干擾偏離原工作點，當(dāng)干擾消失后，發(fā)電機(jī)若能恢復(fù)到原來的工作點，稱之為靜態(tài)穩(wěn)定。否則稱之為不穩(wěn)定。注意：同步發(fā)電機(jī)突加負(fù)載、切除負(fù)載等正常操作時，或者發(fā)生短路、電壓突變、發(fā)電機(jī)失去勵磁電流等非常運行時，發(fā)電機(jī)能否繼續(xù)保持同步運行的問題，則屬于動態(tài)穩(wěn)定問題。2023/1/655發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定的定義：與電網(wǎng)并2023/1/656Pemδ09001800A設(shè)發(fā)電機(jī)原工作點為A點，功角為δA。此時T1=T+T0

發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/656Pemδ09001800A設(shè)發(fā)電機(jī)原工作2023/1/657若原動機(jī)輸入的能量增加

T1↑，T1>T0+T,則發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子突然加速，δ↑，電磁功率↑，抑制功角增大。A’且↑，直到穩(wěn)定。Pemδ09001800A發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/657若原動機(jī)輸入的能量增加2023/1/658當(dāng)干擾消失，輸入轉(zhuǎn)矩又降為T1，T1<T’+T0，轉(zhuǎn)速下降，δ’↓，直至T1=T+T0，又回到A點。A’Pemδ09001800A發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定A點是穩(wěn)定運行點。2023/1/658當(dāng)干擾消失，輸入轉(zhuǎn)矩又降為T1，T1<T2023/1/659若發(fā)電機(jī)工作在B點，，T1=T+T0干擾消失，T1>T’+T0，電機(jī)加速，T’↓，電機(jī)失去同步。B點不是穩(wěn)定運行點。Pemδ09001800ABB’輸入突然增加

發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/659若發(fā)電機(jī)工作在B點，，T12023/1/660失去同步后，同步發(fā)電機(jī)必須立即減小原動機(jī)輸入機(jī)械功率，否則將使轉(zhuǎn)子達(dá)到極高轉(zhuǎn)速，以致離心力過大而損壞轉(zhuǎn)子。失步后，發(fā)電機(jī)頻率和電網(wǎng)頻率不一致，定子繞組中出現(xiàn)大電流而燒壞定子繞組。保持同步十分重要。靜態(tài)穩(wěn)定并程度用比整步功率(隱機(jī)機(jī)為例)表示。發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/660失去同步后，同步發(fā)電機(jī)必須立即減小原動機(jī)2023/1/661功角0到m范圍內(nèi)，↑，

Pem

↑，，同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行。當(dāng)功角達(dá)到m時，↑（勵磁電流不變），Pem↓，，電磁功率無法與輸入的機(jī)械功率相平衡，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速越來越大，失去同步，不能穩(wěn)定運行。，，發(fā)電機(jī)處于極限位置。發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/661功角0到m范圍內(nèi)，↑，Pem↑，2023/1/662隱極機(jī)：

當(dāng)δ<900穩(wěn)定;δ>900不穩(wěn)定，δ=900穩(wěn)定極限。且δ越小，越大，穩(wěn)定性越好,δ越接近900穩(wěn)定度越低。結(jié)論：要提高穩(wěn)定性，可增大If，減小xs。Pemδ01800發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/662隱極機(jī)：當(dāng)δ<900穩(wěn)2023/1/663比整步功率Psyn越大，靜態(tài)越穩(wěn)定；空載時，δ=0，Psyn最大，最穩(wěn)定；

δ=π/2，Psyn=0，進(jìn)入不穩(wěn)定狀態(tài)；

δ>π/2，Psyn<0，失去穩(wěn)定。并網(wǎng)運行發(fā)電機(jī)，短路比大（同步電抗?。┑陌l(fā)電機(jī)，較短路比小的同步電機(jī)比，有功功率相同時，功角要小些，故短路比大的同步電機(jī)穩(wěn)定性較好；輸出有功功率相同時，過勵狀態(tài)狀態(tài)下功角較小，故過勵狀態(tài)下穩(wěn)定性好；輕載時功角較小，故輕載時穩(wěn)定性好。發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/663比整步功率Psyn越大，靜態(tài)越穩(wěn)定；發(fā)電2023/1/664并網(wǎng)發(fā)電機(jī)輸出有功可通過調(diào)節(jié)原動機(jī)輸入機(jī)械功率來改變。電機(jī)有功功率極限是Pemax。為使發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行，應(yīng)使最大電磁功率比額定電磁功率大得多。發(fā)電機(jī)最大電磁功率與額定電磁功率之比，稱為過載能力，用Km表示，對于隱極發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/664并網(wǎng)發(fā)電機(jī)輸出有功可通過調(diào)節(jié)原動機(jī)輸入機(jī)2023/1/665過載能力越大，電機(jī)穩(wěn)定性越好。對于汽輪發(fā)電機(jī)，額定情況下功角為30~40

，過載能力為1.6-2.0。過載能力表示靜態(tài)穩(wěn)定的能力，不是發(fā)電機(jī)可過載的倍數(shù)。設(shè)計時從提高穩(wěn)定觀點考慮，不是從發(fā)熱觀點考慮。發(fā)電機(jī)功率極限和比整步功率都正比于勵磁電勢，反比于同步電抗，所以要提高穩(wěn)定性，可增大勵磁電流、減小同步電抗。發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/665過載能力越大，電機(jī)穩(wěn)定性越好。發(fā)電機(jī)的靜2023/1/666若發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器及輸電線與電網(wǎng)并聯(lián)，xT是變壓器短路電抗，XL為輸電線路電抗，且都折算到發(fā)電機(jī)側(cè)的數(shù)值，發(fā)電機(jī)最大電磁功率：過載能力降低，線路較長時，對穩(wěn)定運行很不利。為了提高遠(yuǎn)距離輸電的靜態(tài)穩(wěn)定，除系統(tǒng)中采取措施外，從發(fā)電機(jī)角度來說，希望發(fā)電機(jī)有較小的同步電抗，即有較大的短路比。發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/666若發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器及輸電線與電網(wǎng)并聯(lián)，xT2023/1/667發(fā)電機(jī)的勵磁電流不變時，δ變化使無功功率發(fā)生變化。感性無功功率隨有功功率的增加而減少，甚至可能導(dǎo)致無功功率改變符號，要避免發(fā)生。只改變有功時，應(yīng)在調(diào)節(jié)有功的同時適當(dāng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/667發(fā)電機(jī)的勵磁電流不變時，δ變化使無功功率2023/1/668功率調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)原動機(jī)的輸出功率（改變汽門或水門大?。泄β瘦敵鲎兓铅淖兓瑹o功功率Q也變化。小結(jié)（1）靜態(tài)穩(wěn)定：1.定義：受到擾動后，擾動消失能恢復(fù)到原狀態(tài)。2.判據(jù)：比整步功率（隱極電機(jī)）…………穩(wěn)定運行…………不穩(wěn)定運行…………極限位置

結(jié)論：隨δ↓→Psyn↑→穩(wěn)定性好。

2023/1/668功率調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)原動機(jī)的輸出功率（改變汽門2023/1/669靜態(tài)過載能力(隱極電機(jī)）:小結(jié)（2）①δ=25-35°；②提高Km(δN)的方法：提高E0或Xs；2023/1/669靜態(tài)過載能力(隱極電機(jī)）:小結(jié)（2）①2023/1/670第四節(jié)并列運行時無功功率的調(diào)節(jié)與V型曲線

電網(wǎng)負(fù)載除消耗有功外，還消耗感性無功，如異步電機(jī)、變壓器、電抗器等。所以電網(wǎng)除了供應(yīng)有功外，還要供應(yīng)大量滯后性的無功功率。電網(wǎng)所供給的絕大部份無功功率由并網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)共同分擔(dān)。2023/1/670第四節(jié)并列運行時無功功率的調(diào)節(jié)與V2023/1/671同步發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸出有功的同時也向系統(tǒng)輸出感性無功，此時電樞反應(yīng)是去磁性質(zhì)，要維持機(jī)端電壓不變，需增加勵磁電流。因此無功調(diào)節(jié)必須依靠勵磁電流的調(diào)節(jié)。保持原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)矩不變(即不調(diào)節(jié)原動機(jī)的汽門、油門或水門)，原動機(jī)輸入功率不變，則發(fā)電機(jī)輸出有功亦不變。并列運行時無功功率的調(diào)節(jié)2023/1/671同步發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸出有功的同時也向系統(tǒng)輸2023/1/672輸出有功功率為零，功角為零。發(fā)電機(jī)勵磁電勢等于端電壓，電樞電流為零，不存在電樞電勢，勵磁繞組的主磁勢與合成磁勢相等，此時稱發(fā)電機(jī)正常勵磁。假設(shè)：不考慮電樞電阻，電網(wǎng)電壓為常數(shù)。發(fā)電機(jī)未帶有功時無功的調(diào)節(jié)2023/1/672輸出有功功率為零，功角為零。假設(shè)：不考慮2023/1/673

勵磁電流If↑

發(fā)電機(jī)產(chǎn)生一滯后電流，此電流產(chǎn)生去磁電樞磁勢，以保證端電壓不變。Ff↑，E0↑，發(fā)電機(jī)端電壓仍為電網(wǎng)電壓。結(jié)論：發(fā)電機(jī)發(fā)出感性無功功率，且勵磁電流

If越大，I越大，無功功率也越大。發(fā)電機(jī)未帶有功時無功的調(diào)節(jié)2023/1/673勵磁電流If↑發(fā)電機(jī)2023/1/674

勵磁電流If↓Ff

減小，E0減小，發(fā)電機(jī)端電壓仍為電網(wǎng)電壓。

發(fā)電機(jī)產(chǎn)生一超前純電容性電流，此電流產(chǎn)生助磁電樞磁勢，以保證端電壓不變。結(jié)論：發(fā)電機(jī)發(fā)出容性無功功率，且勵磁電流

If越小，I越大，無功功率也越大。發(fā)電機(jī)未帶有功時無功的調(diào)節(jié)2023/1/674勵磁電流If↓Ff減小，E0減小，發(fā)2023/1/675無功輸出為零不同勵磁時的相量圖

發(fā)電機(jī)未帶有功時無功的調(diào)節(jié)2023/1/675無功輸出為零不同勵磁時的相量圖發(fā)電機(jī)未2023/1/676發(fā)電機(jī)供恒定有功功率調(diào)節(jié)無功時，不改變原動機(jī)輸入，有功保持不變。即：

在改變無功時，電樞電流的終點必在BB’上，而勵磁電勢的終點必在AA’上。BAA’B’δ2023/1/676發(fā)電機(jī)供恒定有功功率調(diào)節(jié)無功時，不改變原2023/1/677BAA’B’①正常勵磁電流If0。規(guī)定：當(dāng)發(fā)電機(jī)輸入不變有功，輸出電樞電流，當(dāng)時的勵磁電流定義為正常勵磁電流，此時與同相。②若If，則E0↑，設(shè)E0↑至E02,滯后于，過勵狀態(tài)：電樞除有功分量外，還向電網(wǎng)輸出感性無功。發(fā)電機(jī)供恒定有功功率2023/1/677BAA’B’①正常勵磁電流If0。規(guī)定：2023/1/678BAA’B’③若If↓<If0，欠勵:E0至E03

，超前于，發(fā)電機(jī)吸收感性無功（發(fā)出容性無功）。發(fā)電機(jī)供恒定有功功率2023/1/678BAA’B’③若If↓<If0，欠勵2023/1/679P2=常數(shù)，調(diào)節(jié)勵磁時的相量圖

發(fā)電機(jī)供恒定有功功率2023/1/679P2=常數(shù)，調(diào)節(jié)勵磁時的相量圖發(fā)電機(jī)供2023/1/680發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時，如果發(fā)電機(jī)的輸入有功功率不變，只調(diào)節(jié)勵磁電流，不僅能改變無功功率的大小，也能改變無功功率的性質(zhì)。過勵時，發(fā)電機(jī)發(fā)出感性無功功率。欠勵時，發(fā)電機(jī)發(fā)出容性無功功率。結(jié)論2023/1/680發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時，如果發(fā)電機(jī)結(jié)論2023/1/681定義：并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)，保持有功功率不變時，表示電樞電流I和勵磁電流If

的關(guān)系曲線I=f（If）。同步發(fā)電機(jī)的V形曲線2023/1/681定義：并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)，保持2023/1/682同步發(fā)電機(jī)的V形曲線2023/1/682同步發(fā)電機(jī)的V形曲線2023/1/683①cos=1,I最小，不論If↑或者If↑，I都將增加；②正常勵磁對應(yīng)于空載，I=0,當(dāng)If↑時I↑，發(fā)出感性無功，過勵;If↓時I↑，發(fā)出容性無功，欠勵；③Pem↑，U形曲線上抬，Pem2>Pem1>Pem0

；IIf0欠勵過勵正常勵磁領(lǐng)先滯后cos=1不穩(wěn)定區(qū)Pem2Pem1Pem0同步發(fā)電機(jī)的V形曲線2023/1/683①cos=1,I最小，不論If↑2023/1/684④cos=1的連線，隨有功輸出的增加，該線向右傾斜，是由于有功功率與定子電流成正比，隨著P增加，I也增加，IxS增大，其中端電壓不變，則必須增加一些勵磁電流，才能保證cos=1,即當(dāng)Pem↑，正常勵磁電流增加；IIf0欠勵過勵正常勵磁領(lǐng)先滯后cos=1不穩(wěn)定區(qū)Pem2Pem1Pem0同步發(fā)電機(jī)的V形曲線2023/1/684④cos=1的連線，隨有功輸出的增加，2023/1/685⑤cos=1的左邊屬欠勵區(qū)，電機(jī)發(fā)出容性無功，cos=1的右邊屬過勵區(qū)，電機(jī)發(fā)出感性無功；⑥隨If↓，↑，當(dāng)If過小，

=900，電機(jī)將失去穩(wěn)定。IIf0欠勵過勵正常勵磁領(lǐng)先滯后cos=1不穩(wěn)定區(qū)Pem2Pem1Pem0同步發(fā)電機(jī)的V形曲線2023/1/685⑤cos=1的左邊屬欠勵區(qū)，電機(jī)發(fā)出2023/1/686V形曲線的幾個特點有功功率越大，U形曲線越高;每條曲線的最低點，cosφ=1，定子電流最小，不管勵磁電流增加或減小，定子電流都將增大;勵磁電流增大受繞組最大允許電流限制，否則電樞繞組過熱損壞;各U形曲線最低點連接線，為cosφ=1的線，該連線向右傾斜;

因為隨著有功功率的增加，IxS

也增加需相應(yīng)增加勵磁電流，以維持cosφ=1。2023/1/686V形曲線的幾個特點有功功率越大，U形曲線2023/1/687V形曲線的幾個特點不穩(wěn)定區(qū)域邊緣：δ=900，連線向右傾斜；每條曲線上的電流變化量ΔI為無功分量；勵磁電流增大時，電樞電流變化規(guī)律為先減小后增大。2023/1/687V形曲線的幾個特點不穩(wěn)定區(qū)域邊緣：δ=92023/1/688*第五節(jié)同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后正常運行分析

發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，向電網(wǎng)輸送電能，電能的發(fā)、供、用在同一瞬間完成，必須保持系統(tǒng)功率的平衡；有功不平衡影響電網(wǎng)頻率，無功不平衡影響電網(wǎng)電壓。系統(tǒng)要穩(wěn)定運行，必須隨時保持系統(tǒng)有功、無功的平衡；并網(wǎng)發(fā)電機(jī)根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整有功和無功輸出，調(diào)節(jié)時應(yīng)控制發(fā)電機(jī)的有功和無功、電壓和電流及勵磁電流等參數(shù)處于允許運行的限度范圍內(nèi)。2023/1/688*第五節(jié)同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后正常運行分析2023/1/689發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系有功調(diào)節(jié)依靠原動機(jī)輸入功率調(diào)節(jié)實現(xiàn)。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)后，若勵磁不變，只開大汽門（或水門），即原動機(jī)出力↑，轉(zhuǎn)子軸上機(jī)械轉(zhuǎn)矩↑，輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩T1大于電磁轉(zhuǎn)矩T，轉(zhuǎn)子升速，功角δ↑，電磁功率↑，發(fā)電機(jī)輸出功率↑。新條件下保持,得到新的平衡，這時定子電流和無功都將改變。2023/1/689發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系有功調(diào)節(jié)依2023/1/690調(diào)節(jié)有功功率對發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)的影響調(diào)原動機(jī)輸入功率對無功的影響以隱極機(jī)為例PemδQ02023/1/690調(diào)節(jié)有功功率對發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)的影響調(diào)原動2023/1/691Pemδδ1δ2Q120①②③④①Pem=0，最大值，感性；②Pem↑，↑,Q↓③當(dāng)Pem↑，E0cos=U，Q=0，此時

<900；④當(dāng)Pem↑，E0cos<U；Q<0，可見，Pem↑，Q↓，甚至由感性至容性。調(diào)節(jié)有功功率對無功的影響2023/1/691Pemδδ1δ2Q120①②③④①Pe2023/1/692設(shè)If不變，則E0不變。①Pem=0，=0,,滯后90°1調(diào)節(jié)有功功率對發(fā)電機(jī)定子電流的影響2023/1/692設(shè)If不變，則E0不變。①Pem=0，2023/1/693δ21δ3②E0不變，P1，Pem,δ

，軌跡為一圓。由知P1，Pem↑,

δ

，IXs，

I,感性），Pem

，（容性）。

調(diào)節(jié)有功功率對發(fā)電機(jī)定子電流的影響2023/1/693δ21δ3②E0不變，P1，Pem2023/1/694發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系2023/1/694發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系2023/1/695若只開大汽門（或水門），不調(diào)勵磁，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功由感性到容性，稱為欠勵磁狀態(tài)，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸送有功，同時又向電網(wǎng)吸收無功。發(fā)電機(jī)一般不允許欠勵運行，這時應(yīng)增加勵磁，使定子電流大小和相位變化，發(fā)電機(jī)從欠勵過渡到正常勵磁。繼續(xù)增大勵磁，定子電流增大，發(fā)電機(jī)發(fā)出感性無功，運行在過勵狀態(tài)。發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系2023/1/695若只開大汽門（或水門），不調(diào)勵磁，發(fā)電機(jī)2023/1/696一般發(fā)電機(jī)設(shè)計和運行在過勵狀態(tài)，即向電網(wǎng)輸送有功的同時，輸送感性無功。正常情況下，功率因數(shù)為0.8(滯后)，即發(fā)電機(jī)每發(fā)出l00kW有功，同時發(fā)出700-750kVar無功。以保證系統(tǒng)對有功、無功的需求。在運行期，電站可按調(diào)度要求或?qū)嶋H情況發(fā)送有功和無功，讓水流充沛的電站多發(fā)有功。但多發(fā)有功的發(fā)電機(jī)要注意定子電流不得超過允許值，同時為了運行穩(wěn)定性，功率因數(shù)一般不得超過0.95(滯后)。發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系2023/1/696一般發(fā)電機(jī)設(shè)計和運行在過勵狀態(tài)，即向電網(wǎng)2023/1/697發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系

發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行時，電網(wǎng)電壓波動導(dǎo)致發(fā)電機(jī)端電壓波動。假定原動機(jī)輸入到發(fā)電機(jī)軸上的功率不變，則發(fā)電機(jī)輸出有功不變，同時勵磁電流無改變，勵磁電勢E0不變。2023/1/697發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系發(fā)電機(jī)并2023/1/698CD正比于有功輸出，DC不變，則發(fā)電機(jī)有功輸出不變，勵磁電勢E0不變，端電壓U改為U，端電壓U的端點軌跡在直線上。端電壓從C降到C，功角變大，定子電流略增加且更加滯后，相應(yīng)的無功輸出也必然發(fā)生變化。電網(wǎng)實際運行中，允許電壓波動，比如5%。發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系

2023/1/698CD正比于有功輸出，DC不變，則發(fā)電機(jī)有2023/1/699電機(jī)電壓下降5%，鐵心磁密↓，鐵心溫升↓，允許定子電流略增，一般不超過額定值的5%，否則會因繞組銅耗增大而引起電機(jī)溫升增加；電壓增大5%，鐵心磁密↑，漏磁↑，轉(zhuǎn)子鐵心表面產(chǎn)生附加損耗↑，轉(zhuǎn)子過熱，同時定子鐵心溫升↑，電機(jī)溫升↑。通常端電壓增高在5%以內(nèi)時，定子電流減小5%，以保證發(fā)電機(jī)維持出力不變連續(xù)運行，同時溫升在允許限度內(nèi)。發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系

2023/1/699電機(jī)電壓下降5%，鐵心磁密↓，鐵心溫升↓2023/1/6100第六節(jié)同步發(fā)電機(jī)的振蕩

同步發(fā)電機(jī)并在無窮大電網(wǎng)上正常運行時，定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極之間可看成由有彈性的磁力線聯(lián)系。負(fù)載↑，功角↑，相當(dāng)于磁力線拉長；負(fù)載↓，功角↓，相當(dāng)于磁力線縮短。2023/1/6100第六節(jié)同步發(fā)電機(jī)的振蕩同步發(fā)電機(jī)并2023/1/6101同步發(fā)電機(jī)的振蕩

負(fù)載突然變化時，由于轉(zhuǎn)子慣性，轉(zhuǎn)子功角不能立即穩(wěn)定在新的數(shù)值，而是在新的穩(wěn)定值左右經(jīng)過若干次擺動，這種現(xiàn)象稱為同步發(fā)電機(jī)的振蕩。2023/1/6101同步發(fā)電機(jī)的振蕩負(fù)載突然變化時，由于2023/1/6102兩種類型：同步振蕩：振蕩幅度越來越小，功角擺動逐漸衰減，最后穩(wěn)定在某一新功角下，仍以同步轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行；非同步振蕩：振蕩幅度越來越大，功角不斷增大，直至脫出穩(wěn)定范圍，使發(fā)電機(jī)失步，發(fā)電機(jī)進(jìn)入異步運行。同步發(fā)電機(jī)的振蕩

2023/1/6102兩種類型：同步發(fā)電機(jī)的振蕩2023/1/6103設(shè)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行于a點，有功輸出Pa，對應(yīng)功角a，忽略空載損耗，此時電磁轉(zhuǎn)矩Ta與輸入轉(zhuǎn)矩T1平衡，轉(zhuǎn)子勵磁磁動勢Ff1引前于氣隙合成磁動勢F，二者夾角為a，且同步旋轉(zhuǎn)，輸出確定的有功功率。突加原動機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩T1b，欲使發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)輸出增加至Pb，相應(yīng)功角為b，電磁轉(zhuǎn)矩為Tb。轉(zhuǎn)子慣性的存在，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速尚未來得及增加，功角仍為a，出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩T=T1b-Ta使轉(zhuǎn)子加速，F(xiàn)f1與F間出現(xiàn)相對運動，拉大功角，輸出功率增加。同步發(fā)電機(jī)的振蕩

2023/1/6103設(shè)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運行于a點，有功輸出Pa2023/1/6104功率角增大到b，電磁轉(zhuǎn)矩Tb雖與輸入轉(zhuǎn)矩T1b平衡，但由ab過程中，轉(zhuǎn)子加速積聚動能，維持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，功角繼續(xù)增加，直到c。bc過程中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步速，輸入驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小于輸出制動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子受制動轉(zhuǎn)矩作用加速變緩，直到不再加速，c點時恢復(fù)到同步速，F(xiàn)f1與F又恢復(fù)同步旋轉(zhuǎn)，不再增大。c點并不能穩(wěn)定運行，因為此時T1b<Tc，減速轉(zhuǎn)矩T=Tc-T1b使轉(zhuǎn)子減速，功角變小，工作點將從cb變動。同步發(fā)電機(jī)的振蕩

2023/1/6104功率角增大到b，電磁轉(zhuǎn)矩Tb雖與輸入2023/1/6105到b點時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步速，T1b=Tb，由于轉(zhuǎn)子慣性，F(xiàn)f1與F間夾角繼續(xù)減小，工作點從ba變動。ba過程中，輸入驅(qū)動轉(zhuǎn)矩再次大于輸出制動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子受到加速轉(zhuǎn)矩作用，轉(zhuǎn)子減速變緩，直到不再減速，到a點時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速又恢復(fù)到同步速，功角不再減小。同樣a點也不能穩(wěn)定運行，因為T1b>Ta，再次使轉(zhuǎn)子加速，功角逐漸增大，重復(fù)上述過程，出現(xiàn)圍繞b為中心的一個振蕩過程。同步發(fā)電機(jī)的振蕩

2023/1/6105到b點時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步速，T1b=2023/1/6106振蕩過程中，轉(zhuǎn)子和氣隙合成磁場相對運動，轉(zhuǎn)子阻尼繞組感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生電氣損耗，同時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化又引起機(jī)械損耗增加，故振蕩的振幅是衰減的。經(jīng)幾個振蕩周期后，功角達(dá)到平衡點b穩(wěn)定運行，這是同步振蕩。特殊情況下，振蕩的第一個周期振幅過大，會使電機(jī)失去穩(wěn)定。發(fā)電機(jī)振蕩過程中，角振蕩，電磁功率也振蕩，影響電網(wǎng)正常運行。為使振蕩盡快趨于穩(wěn)定，常在轉(zhuǎn)子表面裝阻尼繞組，該繞組因振蕩感應(yīng)產(chǎn)生的電流損耗吸收轉(zhuǎn)子積聚的能量，使振幅衰減并逐漸消失，發(fā)電機(jī)趨于穩(wěn)定。同步發(fā)電機(jī)的振蕩

2023/1/6106振蕩過程中，轉(zhuǎn)子和氣隙合成磁場相對運動2023/1/6107本章內(nèi)容結(jié)束2023/1/6107本章內(nèi)容結(jié)束2023/1/6108第一節(jié)投入并列運行的條件與方法第二節(jié)并網(wǎng)運行的同步發(fā)電機(jī)電磁功率與功角特性第三節(jié)并網(wǎng)運行時有功功率的調(diào)節(jié)與靜態(tài)穩(wěn)定第四節(jié)并網(wǎng)運行時無功功率的調(diào)節(jié)與V型曲線本章主要內(nèi)容2023/1/61第一節(jié)投入并列運行的條件與方法本章主要內(nèi)2023/1/6109思考1、同步發(fā)電機(jī)單機(jī)供電有什么缺點？供電系統(tǒng)怎樣克服單機(jī)供電的這些缺點？2023/1/62思考1、同步發(fā)電機(jī)單機(jī)供電有什么缺點？供電2023/1/6110①不能保證供電質(zhì)量(電壓和頻率的穩(wěn)定性)和可靠性(發(fā)生故障就得停電);

②無法實現(xiàn)供電的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。這些缺點可以通過多機(jī)并聯(lián)來改善。

單機(jī)供電的缺點2023/1/63①不能保證供電質(zhì)量(電壓和頻率的穩(wěn)定性)和2023/1/6111

并聯(lián)可將幾臺電機(jī)或幾個電站并成一個電網(wǎng)?，F(xiàn)代發(fā)電廠中都是把幾臺同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)起來接在共同的匯流排上，一個地區(qū)總是有好幾個發(fā)電廠并聯(lián)起來組成一個強(qiáng)大的電力系統(tǒng)(電網(wǎng))。

同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行2023/1/64并聯(lián)可將幾臺電機(jī)或幾個電站2023/1/6112

電力系統(tǒng)示意圖2023/1/65電力系統(tǒng)示意圖2023/1/6113同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行的優(yōu)點①提高供電可靠性，一臺電機(jī)發(fā)生故障或定期檢修不會引起停電事故。

②提高供電經(jīng)濟(jì)性和靈活性。

③提高供電質(zhì)量。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)后，它的運行情況受到電網(wǎng)的制約，也就是說它的電壓、頻率要和電網(wǎng)一致而不能單獨變化。2023/1/66同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行的優(yōu)點①提高供電可靠性，2023/1/6114

同步發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)并聯(lián)合閘時，為避免產(chǎn)生沖擊電流和并聯(lián)后能穩(wěn)定運行，需滿足一定條件，而待并聯(lián)的發(fā)電機(jī)勵磁情況不同，并聯(lián)方法和條件也不同。第一節(jié)投入并聯(lián)運行的條件和方法

2023/1/67同步發(fā)電機(jī)與電力系統(tǒng)并聯(lián)合閘時2023/1/6115什么是同步發(fā)電機(jī)的投入并聯(lián)？同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行

把同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)的過程稱為投入并聯(lián)，或稱為并列、并車、整步。2023/1/68什么是同步發(fā)電機(jī)的投入并聯(lián)？同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)2023/1/6116無窮大電網(wǎng)無窮大電網(wǎng)的定義：

很多場合都可認(rèn)為同步發(fā)電機(jī)是與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)。1）S→∞2）ZS→03）US=C4）fS=C2023/1/69無窮大電網(wǎng)無窮大電網(wǎng)的定義：2023/1/6117同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件

從圖中可以看出同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件是什么？2023/1/610同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件2023/1/6118同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件11223344552023/1/611同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件1122332023/1/6119待并發(fā)電機(jī)的勵磁電勢應(yīng)與電網(wǎng)電壓相等。同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件并聯(lián)合閘瞬間，待并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的對應(yīng)相的電壓應(yīng)同相位，亦即發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)回路電勢為零。待并發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)相序相同。待并發(fā)電機(jī)電壓波形與電網(wǎng)電壓波形相同。待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相等。2023/1/612待并發(fā)電機(jī)的勵磁電勢應(yīng)與電網(wǎng)電壓相等。同2023/1/6120相序一致是絕對條件，其它的相對。因為電機(jī)可承受一些小的沖擊電流，斷路器合閘瞬間，電壓差不應(yīng)超過額定電壓的5%~10%，頻率差不應(yīng)超過額定頻率的0.2%~0.5%，相位誤差不應(yīng)大于5°。并車準(zhǔn)備工作：檢查并車條件和確定合閘時刻。通常用電壓表測量電網(wǎng)電壓，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流使發(fā)電機(jī)輸出電壓U=U1。借助同步指示器檢查并調(diào)整頻率和相位以確定合閘時刻。同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)運行的條件2023/1/613相序一致是絕對條件，其它的相對。因為電機(jī)2023/1/6121并聯(lián)條件不滿足時對發(fā)電機(jī)的影響電機(jī)和電網(wǎng)之間有環(huán)流，使定子繞組端部受力變形。電機(jī)和電網(wǎng)之間有高次諧波環(huán)流，增加損耗，電機(jī)溫度升高，效率降低。產(chǎn)生拍振電流和電壓，引起電機(jī)內(nèi)功率振蕩。電網(wǎng)和電機(jī)之間存在巨大的電位差而產(chǎn)生無法消除的環(huán)流，危害電機(jī)安全運行。2023/1/614并聯(lián)條件不滿足時對發(fā)電機(jī)的影響電機(jī)和電網(wǎng)2023/1/6122同步發(fā)電機(jī)的并車方法1.準(zhǔn)確同步并車將發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全符合并聯(lián)條件后的合閘并網(wǎng)操作過程稱為準(zhǔn)確同步法。發(fā)電機(jī)在并車合閘前已加勵磁，當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓的幅值、頻率、相位分別與并車點系統(tǒng)側(cè)電壓的幅值、頻率、相位接近相等時，將發(fā)電機(jī)合閘，完成并車操作。2023/1/615同步發(fā)電機(jī)的并車方法1.準(zhǔn)確同步并車2023/1/6123將待并網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)由原動機(jī)拖動接近同步速度。調(diào)節(jié)勵磁電流，使發(fā)電機(jī)空載電壓與電網(wǎng)電壓相等。確認(rèn)相序相同，調(diào)原動機(jī)轉(zhuǎn)速使發(fā)電機(jī)電壓頻率約等于電網(wǎng)頻率。在對應(yīng)相電壓相位相同的瞬間，合閘并網(wǎng)，完成并網(wǎng)操作。準(zhǔn)同步并車的操作步驟2023/1/616將待并網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)由原動機(jī)拖動接近同步2023/1/6124準(zhǔn)同步并聯(lián)法的操作步驟為得到合閘并網(wǎng)瞬間，常采用同步指示裝置。燈光裝置---最常用的同步指示裝置

燈光熄滅法燈光旋轉(zhuǎn)法2023/1/617準(zhǔn)同步并聯(lián)法的操作步驟為得到合閘并網(wǎng)瞬間2023/1/6125又稱理想整步法。需對并車條件逐一檢查和調(diào)整，費時較多。優(yōu)點：沖擊電流小，不會引起系統(tǒng)電壓變化。不足：并列操作過程中需對發(fā)電機(jī)電壓、頻率進(jìn)行調(diào)整，并列時間較長且操作復(fù)雜。另外，如果合閘時刻不準(zhǔn)確，可能造成非同步合閘。上述過程屬于手工操作，隨著檢測技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，手工并網(wǎng)已很少，而是廣泛采用自動并網(wǎng)裝置。準(zhǔn)確同步并列法按自動化程度不同，分為手動準(zhǔn)同步、半自動準(zhǔn)同步和自動準(zhǔn)同步。準(zhǔn)同步并聯(lián)法2023/1/618又稱理想整步法。需對并車條件逐一檢查和調(diào)2023/1/6126自同步法：用于事故狀態(tài)下的并車。準(zhǔn)確同步法并網(wǎng)時無沖擊電流，但很麻煩，對危急情況不適用。自同步法：先檢查發(fā)電機(jī)相序，將勵磁回路串一電阻，大小約為10倍勵磁繞組電阻rm(限流)，拖動轉(zhuǎn)子使：n≈n1，(拖動方向與n1一致)直接合閘，然后加勵磁，通過自整步作用由電網(wǎng)將其拉入同步。自同步并聯(lián)法特點：操作簡單迅速，但沖擊電流較大，所以用于事故狀態(tài)下并車。2023/1/619自同步法：用于事故狀態(tài)下的并車。準(zhǔn)確同步2023/1/6127自同步并聯(lián)法注意：勵磁繞組必須通過一限流電阻短接，因為直接開路，將在其中感應(yīng)出危險的高壓；直接短路，將在定、轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生很大的沖擊電流。

2023/1/620自同步并聯(lián)法注意：勵磁繞組必須通過一限流2023/1/6128條件：電壓大小相位相同頻率相同電壓波形相同相序相同發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的對應(yīng)相的電壓應(yīng)同相位方法準(zhǔn)同步法自同步法并聯(lián)運行的條件及方法2023/1/621條件：方法并聯(lián)運行的條件及方法2023/1/6129第二節(jié)并列運行的同步發(fā)電機(jī)電磁功率與功角特性

2023/1/622第二節(jié)并列運行的同步發(fā)電機(jī)電磁功率2023/1/6130輸入功率P1機(jī)械損耗pm附加損耗ps鐵損pFe電磁功率Pem定子銅損pcu1輸出功率P2有功功率的平衡P0：空載損耗2023/1/623輸入機(jī)械損附加損耗ps鐵損pFe電磁功定2023/1/6131P1：由原動機(jī)輸入的機(jī)械功率。

P0：空載損耗

pm機(jī)械損耗

pFe鐵心損耗

pf：勵磁繞組銅耗由直流電源供給。P1PemP2P0=pFe+pmpcu同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2023/1/624P1：由原動機(jī)輸入的機(jī)械功率。P1Pem2023/1/6132Pem為通過電磁感應(yīng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄗ永@組上的電功率，稱為電磁功率。負(fù)載運行時，定子繞組中還存在定子銅耗pCu1，p2是發(fā)電機(jī)的輸出功率。勵磁回路消牦功率由原動機(jī)或其他電源供給，故不包括在功率流程圖中。同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2023/1/625Pem為通過電磁感應(yīng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄗ永@組上2023/1/6133T1：發(fā)電機(jī)軸上輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩T0：發(fā)電機(jī)空載時軸上的輸入轉(zhuǎn)矩T：電磁轉(zhuǎn)矩同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2023/1/626T1：發(fā)電機(jī)軸上輸入的機(jī)械轉(zhuǎn)矩同步發(fā)電機(jī)2023/1/6134

電機(jī)穩(wěn)定運行時，驅(qū)動性質(zhì)的原動機(jī)轉(zhuǎn)矩與制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩之和平衡。同步發(fā)電機(jī)的功率及轉(zhuǎn)矩2023/1/627電機(jī)穩(wěn)定運行時，驅(qū)動性2023/1/6135同步發(fā)電機(jī)的功率特性

并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率恒定、參數(shù)為常數(shù)、空載電勢E0不變（即If

不變）時，電磁功率和功率角之間的關(guān)系Pem=f(δ)為有功功率特性（也稱功角特性）。功率特性的定義隱極同步發(fā)電機(jī)的功率特性凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/628同步發(fā)電機(jī)的功率特性并2023/1/6136有功功率特性是同步發(fā)電機(jī)的基本特性之一，通過它可研究發(fā)電機(jī)接在無窮大電網(wǎng)上運行時輸出功率的情況，并進(jìn)一步揭示機(jī)組的穩(wěn)定性和發(fā)電機(jī)與電動機(jī)之間的聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。假定：發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)，磁路不飽和，忽略電樞繞組電阻。同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/629有功功率特性是同步發(fā)電機(jī)的基本特性之一，2023/1/6137勵磁電勢與端電壓的夾角忽略漏抗，δ’=δ，δ：轉(zhuǎn)子磁極中軸線與氣隙磁極中軸線的夾角（與的夾角）

超前時，δ取正值。δ′δδ′

功角為正時，對應(yīng)發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)；功角為負(fù)時，對應(yīng)電動機(jī)運行狀態(tài)。發(fā)電機(jī)的功角2023/1/630勵磁電勢與端電壓2023/1/6138δ為正時，主磁極磁場拖動氣隙磁場旋轉(zhuǎn)（同時對有向后拖動的力）此時Pem>0，同步機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出電功率，為發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)。SNδδ為正n1

功角δ對于研究同步電機(jī)的功率變化和運行的穩(wěn)定性有重要意義。發(fā)電機(jī)的功角2023/1/631δ為正時，主磁極磁場SNδδ為正n12023/1/6139δ為負(fù)，氣隙磁場拖動勵磁磁場旋轉(zhuǎn)，此時電磁轉(zhuǎn)矩Pem<0，同步電機(jī)從電網(wǎng)吸收電功率，為電動機(jī)工作狀態(tài)。SNδδ為負(fù)n1發(fā)電機(jī)的功角2023/1/632δ為負(fù)，氣隙磁場拖動勵磁磁場2023/1/6140功角δ的雙重物理意義是勵磁電勢和電壓間的時間相角差。是勵磁磁勢和合成磁勢間的空間相角差。2023/1/633功角δ的雙重物理意義是勵磁電勢2023/1/6141功角δ物理意義圖示A2023/1/634功角δ物理意義圖示A2023/1/6142

功角δ

是轉(zhuǎn)子磁極軸線和定子合成磁極軸線的空間夾角。功角δ物理意義圖示B2023/1/635功角δ是轉(zhuǎn)子磁極軸線和2023/1/6143假定：電機(jī)不飽和，忽略定子電阻ra，即忽略定子銅耗隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性δ2023/1/636假定：電機(jī)不飽和，忽略定子電阻ra，即忽2023/1/6144

當(dāng)功角=90時，電磁功率達(dá)到最大值，稱為功率極限。功率極限正比于勵磁電壓，反比于同步電抗。隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性結(jié)論：隱極同步發(fā)電機(jī)電磁功率與功角為正弦關(guān)系。PemδmUE0/Xs02023/1/637當(dāng)功角=90時，電磁功率2023/1/6145

功角是研究同步發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)的一個重要參數(shù)，它不僅決定發(fā)電機(jī)輸出有功功率的大小，而且還反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對空間位置，它把同步電機(jī)的電磁關(guān)系和機(jī)械運動緊密聯(lián)系起來。

隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性2023/1/638功角是研究同步發(fā)電機(jī)2023/1/6146電磁轉(zhuǎn)矩和功率成正比，電磁轉(zhuǎn)矩為：隱極同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性曲線與功率特性曲線相同。標(biāo)么值表示時取速度基值為同步轉(zhuǎn)速，所以同步電機(jī)正常運行時轉(zhuǎn)速標(biāo)么值為1，轉(zhuǎn)矩和功率便有相同標(biāo)么值。轉(zhuǎn)矩與功率是什么樣關(guān)系？同步發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與功率關(guān)系又如何？2023/1/639電磁轉(zhuǎn)矩和功率成正比，電磁轉(zhuǎn)矩為：隱極同2023/1/6147凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性不飽和隱極同步發(fā)電機(jī)凸極同步電機(jī)功角特性的表示就有所不同。2023/1/640凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性不飽和隱極同步發(fā)2023/1/6148凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖

凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/641凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖凸極同步發(fā)電機(jī)的2023/1/6149Rad軸凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/642Rad軸凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/6150凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/643凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/6151凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性凸極機(jī)電磁功率Pem由兩部分組成：

：隱極機(jī)的功角特性，為勵磁功率；

：與勵磁無關(guān)，但需要有端電壓，以及d,q軸磁導(dǎo)要有差異。為附加電磁功率（磁阻功率）。

無論凸極機(jī)、隱極機(jī)，當(dāng)功角δ=0時，Pem=0。2023/1/644凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性凸極機(jī)電磁功率P2023/1/6152Pemδ0321123基本電磁功率（勵磁功率）附加電磁功率（磁阻功率）總電磁功率凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/645Pemδ0321123基本電磁功率（勵磁2023/1/6153

最大電磁功率比具有相同的E0、U及xd的隱極同步發(fā)電機(jī)略大。當(dāng)同步電機(jī)的E0愈大，附加電磁電磁功率在整個電磁功率中所占的比例就愈小，在正常情況下，附加電磁功率僅占百分之幾。Pemδ0321凸極同步發(fā)電機(jī)的功率特性2023/1/646最大電磁功率比具有相同的2023/1/6154無功功率的功角特性定義

并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率恒定、參數(shù)（xd、xq、xs）為常數(shù)、空載電勢E0不變（即If

不變）時，Q=f(δ)為無功功率功角特性。無功功率與功角的關(guān)系2023/1/647無功功率的功角特性定義并聯(lián)2023/1/6155δ當(dāng)E0，U，Xs一定時，Q=f(δ)

當(dāng)Q>0，發(fā)電機(jī)發(fā)出感性無功（吸收容性）。當(dāng)Q<0，發(fā)電機(jī)吸收感性無功（發(fā)出容性）。Pemδ0QPemQ無功功率與功角的關(guān)系2023/1/648δ當(dāng)E0，U，Xs一定時，Q=f(δ)2023/1/6156凸極同步發(fā)電機(jī)無功功率的功角特性隱極同步發(fā)電機(jī)無功功率的功角特性無功功率與功角的關(guān)系2023/1/649凸極同步發(fā)電機(jī)無功功率的功角特性隱極同步2023/1/6157第三節(jié)并列運行時有功功率的調(diào)節(jié)與靜態(tài)穩(wěn)定

2023/1/650第三節(jié)并列運行時有功功率的調(diào)節(jié)與靜2023/1/6158功角特性Pem=f(δ)反映同步發(fā)電機(jī)電磁功率隨功角變化的情況。穩(wěn)態(tài)運行時，發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T

和電磁功率Pem之間成正比關(guān)系：

T=Pem/1

有功功率的調(diào)節(jié)T1=T0+T

要改變發(fā)電機(jī)輸送給電網(wǎng)的有功功率，必須改變原動機(jī)提供的動力轉(zhuǎn)矩，可通過調(diào)節(jié)水輪機(jī)的進(jìn)水量或汽輪機(jī)的汽門實現(xiàn)。2023/1/651功角特性Pem=f(δ)反映同步發(fā)電機(jī)2023/1/6159假設(shè)發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行，并網(wǎng)后，電壓和頻率與電網(wǎng)保持一致。以隱極同步發(fā)電機(jī)為例，投入并聯(lián)前，發(fā)電機(jī)處于空載。有功功率的調(diào)節(jié)δ,δ=0;Pem=0()2023/1/652假設(shè)發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行，并網(wǎng)后，2023/1/6160剛并網(wǎng)時：原動機(jī)輸入功率用來平衡各種損耗，此時δ=0，定、轉(zhuǎn)子磁極軸線重合，Pem=0，在功角特性原點上。有功功率的調(diào)節(jié)輸入機(jī)械功率↑，假設(shè)勵磁電流保持不變，則P1>P0，P1－P0>0，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加速，轉(zhuǎn)子磁場超前氣隙合成磁場，δ＞0。δ↑，P2=Pem

↑>0，當(dāng)P1－P0=Pem時，加速過程結(jié)束，穩(wěn)定運行，機(jī)械功率轉(zhuǎn)化成電磁功率，發(fā)電機(jī)輸出有功功率P2。發(fā)電機(jī)內(nèi)部自動改變位移角，相應(yīng)改變電磁功率和輸出功率，達(dá)到新的功率平衡。2023/1/653剛并網(wǎng)時：原動機(jī)輸入功率用來平衡各種損耗2023/1/6161并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)要增加有功功率輸出，只有增加原動機(jī)輸入功率，使轉(zhuǎn)子加速，功角δ增加，電磁功率和輸出功率相應(yīng)增加，直到δ=900，電磁功率達(dá)到功率最大值。功率極限范圍內(nèi)，輸入轉(zhuǎn)矩越大，有功功率輸出就越大。Pemax也稱功率極限。有功功率的調(diào)節(jié)——結(jié)論2023/1/654并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)要增加有功功2023/1/6162發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定的定義：與電網(wǎng)并聯(lián)，運行在某一點的發(fā)電機(jī)，受一外界干擾偏離原工作點，當(dāng)干擾消失后，發(fā)電機(jī)若能恢復(fù)到原來的工作點，稱之為靜態(tài)穩(wěn)定。否則稱之為不穩(wěn)定。注意：同步發(fā)電機(jī)突加負(fù)載、切除負(fù)載等正常操作時，或者發(fā)生短路、電壓突變、發(fā)電機(jī)失去勵磁電流等非常運行時，發(fā)電機(jī)能否繼續(xù)保持同步運行的問題，則屬于動態(tài)穩(wěn)定問題。2023/1/655發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定的定義：與電網(wǎng)并2023/1/6163Pemδ09001800A設(shè)發(fā)電機(jī)原工作點為A點，功角為δA。此時T1=T+T0

發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/656Pemδ09001800A設(shè)發(fā)電機(jī)原工作2023/1/6164若原動機(jī)輸入的能量增加

T1↑，T1>T0+T,則發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子突然加速，δ↑，電磁功率↑，抑制功角增大。A’且↑，直到穩(wěn)定。Pemδ09001800A發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/657若原動機(jī)輸入的能量增加2023/1/6165當(dāng)干擾消失，輸入轉(zhuǎn)矩又降為T1，T1<T’+T0，轉(zhuǎn)速下降，δ’↓，直至T1=T+T0，又回到A點。A’Pemδ09001800A發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定A點是穩(wěn)定運行點。2023/1/658當(dāng)干擾消失，輸入轉(zhuǎn)矩又降為T1，T1<T2023/1/6166若發(fā)電機(jī)工作在B點，，T1=T+T0干擾消失，T1>T’+T0，電機(jī)加速，T’↓，電機(jī)失去同步。B點不是穩(wěn)定運行點。Pemδ09001800ABB’輸入突然增加

發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/659若發(fā)電機(jī)工作在B點，，T12023/1/6167失去同步后，同步發(fā)電機(jī)必須立即減小原動機(jī)輸入機(jī)械功率，否則將使轉(zhuǎn)子達(dá)到極高轉(zhuǎn)速，以致離心力過大而損壞轉(zhuǎn)子。失步后，發(fā)電機(jī)頻率和電網(wǎng)頻率不一致，定子繞組中出現(xiàn)大電流而燒壞定子繞組。保持同步十分重要。靜態(tài)穩(wěn)定并程度用比整步功率(隱機(jī)機(jī)為例)表示。發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定2023/1/660失去同步后，同步發(fā)電機(jī)必須立即減小原動機(jī)2023/1/6168功角0到