同步電機(jī)(3)同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行

6.3同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行§1同步發(fā)電機(jī)理想并網(wǎng)條件§2同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)操作的方法§3同步發(fā)電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩關(guān)系§4同步發(fā)電機(jī)的功角特性§5并網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)的有功調(diào)節(jié)及靜態(tài)穩(wěn)定§6并網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)及V形曲線§1同步發(fā)電機(jī)理想并網(wǎng)條件一、并聯(lián)運(yùn)行的必要性(1)電能的供應(yīng)可以相互調(diào)劑，合理使用，從而更合理地利用動(dòng)力資源和發(fā)電設(shè)備。增加供電的可靠性。一臺(tái)發(fā)電機(jī)的故障，不致于造成停電事故，同時(shí)，也減少了備用容量。供電的質(zhì)量增加了。由于系統(tǒng)容量很大，一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、加載、停機(jī)，對(duì)系統(tǒng)來說，幾乎就沒有影響，因此，電網(wǎng)的電壓和頻率能保持在要求的恒定范圍內(nèi)。

一、并聯(lián)運(yùn)行的必要性(2)系統(tǒng)愈大，負(fù)載就愈趨均勻，不同性質(zhì)的負(fù)載，相互起補(bǔ)償作用。就以地區(qū)來說，地區(qū)大，時(shí)差也大，使用照明的時(shí)間也就錯(cuò)開了，負(fù)載均勻，發(fā)電機(jī)就能經(jīng)常滿載運(yùn)行，提高了設(shè)備的利用率，若電力系統(tǒng)處在尖峰負(fù)荷(短時(shí)用電量較大)，可以用增開擔(dān)負(fù)尖峰負(fù)載的發(fā)電機(jī)來解決，不使電網(wǎng)中發(fā)電機(jī)的負(fù)載均衡性遭到破壞。聯(lián)成大電力系統(tǒng)后，有可能使發(fā)電廠的布局更加合理。在產(chǎn)煤區(qū)，多布置一些火力發(fā)電廠，在水力資源豐富的地方，多布置一些水力發(fā)電廠，然后，利用高壓輸電線對(duì)工業(yè)中心區(qū)域供電。

二、無(wú)限大電網(wǎng)無(wú)限大電網(wǎng)：現(xiàn)代的電力系統(tǒng)容量很大，系統(tǒng)的電壓和頻率可以看作是不變的，即U=常數(shù)，f＝常數(shù)，

這樣的電網(wǎng)稱為無(wú)限大電網(wǎng)，所以無(wú)限大電網(wǎng)實(shí)際上是相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)阻抗等于零的恒頻、恒壓電源。由于并網(wǎng)后的發(fā)電機(jī)運(yùn)行情況要受到電力系統(tǒng)的制約，也就是它的電壓、頻率要和電網(wǎng)一致而不能單獨(dú)變化。因此，對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行分析將與單機(jī)運(yùn)行有所不同。實(shí)際上，系統(tǒng)的容量是有限的．無(wú)限大電網(wǎng)只是一個(gè)相對(duì)的概念．負(fù)載增加時(shí)，就必須增加發(fā)電量，否則，電壓和頻率就會(huì)下降，只是大容量系統(tǒng)中，電壓和頻率的變動(dòng)很小而已。三、研究并聯(lián)運(yùn)行時(shí)所用的規(guī)定正方向三、并網(wǎng)情況分析理想并網(wǎng)條件：§2同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)操作的方法一、并網(wǎng)投入方法整步過程：把發(fā)電機(jī)投入到電網(wǎng)所進(jìn)行的操作過程稱為整步過程（或稱并車)，整步方法：準(zhǔn)整步和自整步。

準(zhǔn)整步：把發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全合乎并聯(lián)投入，然后投入電網(wǎng)，這種方法叫準(zhǔn)整步。自整步：首先校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的相序，并按照規(guī)定的轉(zhuǎn)向(和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向一致)把發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到接近同步速旋轉(zhuǎn)，把勵(lì)磁繞組通過一限流電阻短路(不加勵(lì)磁)，然后把發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)，并立即加上勵(lì)磁，依靠定、轉(zhuǎn)子間形成的電磁力矩，把轉(zhuǎn)子自動(dòng)地拉入同步。

討論：1）進(jìn)行自整步操作時(shí)要注意，發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)時(shí)，勵(lì)磁繞組不應(yīng)開路，否則勵(lì)磁繞組中將感生危險(xiǎn)高壓；勵(lì)磁繞組也不直接短路，否則合閘時(shí)定子電流會(huì)有很大沖擊。

2）自整步法主要缺點(diǎn)是投網(wǎng)時(shí)沖擊電流稍大。

一、并網(wǎng)投入方法二、準(zhǔn)整步法準(zhǔn)整步法并車方法：

為判斷發(fā)電機(jī)是否滿足并聯(lián)投入條件，常常采用同步指示器，最簡(jiǎn)單的同步指示器由三組同步指示燈組成。同步指示器有兩種接法，一種是暗燈法，另一種叫旋轉(zhuǎn)燈光法。二、準(zhǔn)整步法§3同步發(fā)電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩關(guān)系一、功率平衡方程式二、關(guān)于電磁功率的初步認(rèn)識(shí)三、轉(zhuǎn)矩平衡方程式§4同步發(fā)電機(jī)的功角特性一、功角特性的定義及意義二、功角特性公式的推導(dǎo)三、關(guān)于功角特性的討論討論：

將凸極同步電動(dòng)機(jī)的功角特性兩邊同除以同步機(jī)械角速度為基本電磁轉(zhuǎn)矩。為附加電磁轉(zhuǎn)矩或凸極電磁轉(zhuǎn)矩。若要求取無(wú)功功率Q＝mUIsinφ的功角特性，可用類似方法推導(dǎo)出：當(dāng)E0、U和xd為常數(shù)時(shí)，無(wú)功功率也是功率角θ的函數(shù)四、功角的物理意義1）對(duì)發(fā)電機(jī)而言，θ

角是勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)超前于端電壓的時(shí)間角2）θ的空間意義，θ是主磁場(chǎng)與電樞等效合成磁場(chǎng)之間的空間角。功率角可看作轉(zhuǎn)子磁極軸線與電樞等效合成磁極軸線之間的空間角總之：功率角θ實(shí)際上反映了定子合成磁場(chǎng)扭斜的角度，它愈大，產(chǎn)生的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩也愈大。而形成θ角的原因是由于有交軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)

Faq（或

Iq），所以，交軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩、進(jìn)行機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的必要條件。

§5并網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)的有功調(diào)節(jié)及靜態(tài)穩(wěn)定一、分析假設(shè)二、發(fā)出有功功率的調(diào)節(jié)過程三、并網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定例題

一臺(tái)凸極同步發(fā)電機(jī)，接在電網(wǎng)上額定運(yùn)行，運(yùn)行于（滯后）下，略去定子電阻，試求：(1)

(2)與(3)過載能力§6并網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)的無(wú)功調(diào)節(jié)及V形曲線一、調(diào)節(jié)無(wú)功功率的必要性

接到電網(wǎng)上的負(fù)載，除了少數(shù)電熱設(shè)備外，絕大多數(shù)都是電感性質(zhì)的負(fù)載。所以，一個(gè)電力系統(tǒng)，除了要給負(fù)載有功功率外，還要給負(fù)載大量的感性無(wú)功功率。據(jù)大致估計(jì)，一個(gè)現(xiàn)代化的電力系統(tǒng)，異步電機(jī)需要的無(wú)功功率占了電網(wǎng)給的總無(wú)功功率的70％，變壓器占了20％，其它設(shè)備占10％。

電網(wǎng)給的總無(wú)功功率，應(yīng)該由電網(wǎng)里的全部發(fā)電機(jī)共同負(fù)擔(dān)。但是，每臺(tái)