29 同步发电机在大容量电网上运行

null电机学 Electrical Machinery电机学 Electrical Machinery自动化系温志明2013主要内容主要内容同步发电机的并联运行 发电机的整步 同步发电机的功角特性——隐极机、凸极机 有功功率的调节、稳定概念 无功功率的调节、V形曲线 了解：同步电动机、同步补偿机同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行单机供电的缺点：不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得停电)，无法实现供电的灵活性和经济性。 通过并联可将几台发电机或几个电站并成一个电网。同步发电机并联运行的意义 同步发电机并联运行的意义 减少发电厂的储备容量 发电厂可以根据负荷的发展，相应地逐步增加发电机的台数。 提高发电厂运行的经济性 发电厂可按照负荷变化倩况，确定投入并联运行的发电机台数。 提高供用电的质量和可靠性 由许多发电厂组成的电力系统，容量大，负荷变化时对系统的电压和频率的影响就小。并联运行的基本条件并联运行的基本条件必须与电网有相同的额定电压和相同的额定频率 因励磁可以自由调节、空载电势可以不相同（同步电抗的数值并不能决定负载电流的分配——与变压器并联运行对照）。 同步电抗有不同数值的发电机可并联运行，并获得合理的负载分配——通过功率的调节手段。 同步发电机的整步同步发电机的整步并列、并车、整步 ——将发电机并联至电网的手续。 在并车时必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网遭受干扰。并车条件并车条件使发电机每相电势瞬时值与电网电压瞬时值保持一直相等 1.相同的相序 2.相等的电压——波形、大小和相位 波形由 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、制造自行满足 3.相等或接近的频率并车条件并车条件频率不同，矢量E与U将产生相对运动，即产生一直变化的环流，引起发电机内的功率震荡。 波形不同，如发电机中有高次谐波，将产生高次谐波环流，增加运行时损耗。 如电压大小、相位不同，也产生一环流。如在极性相反时投入，环流将达到20-30IN，在电磁冲力作用下，定子绕组端部将受到大的冲击。并车的准备工作并车的准备工作1.检查并车条件 通常用电压表测量电网电压 ，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。 2.确定合闸时刻 借助同步指示器检查并调整频率和相位以确定合闸时刻。 同步指示灯同步指示灯并车 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ： ①通过调节发电机励磁电流的大小使电压相等 ； ②电压调整好后，如果相序一致，灯光应表现为明暗交替。如果灯光不是明暗交替，则说明相序不一致，应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序一致； ③通过调节发电机的转速改变频率，直到灯光明暗交替十分缓慢时，说明频率已十分接近，等待灯光完全变暗的瞬间（相位相同），即可合闸并车 同步指示灯同步指示灯并车方法： ①通过调节发电机励磁电流的大小使电压相等 ； ②电压调整好后，如果相序一致，则灯光旋转，如灯光同步则说明相序不一致； ③通过调节发电机的转速改变 频率，直到灯光旋转十分缓慢时，说明 频率十分接近，这时等待灯 3 完全熄灭的瞬间到来，即可合闸并车。 2.3 自整步法2.3 自整步法前提：相序一致 将励磁绕组通过电阻短接 拖动到接近同步速(相差2~5％)，在无励磁电流的情况下，将发电机接入电网 再接通励磁并调节励磁，依靠定子磁场和转子磁场之间的电磁转矩将转子拉入同步转速，并车过程结束。约为励磁电阻的10倍2.3 自整步法2.3 自整步法 需要注意的是，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。 优点：操作简单，方便快捷； 缺点：合闸时有冲击电流。适用于事故状态下的并车 隐极同步发电机的功角特性隐极同步发电机的功角特性功率 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图电磁功率PM与励磁系统的情况有关。如是同轴励磁机，则P1中应扣除输入励磁机的全部功率；如是单独拖动的电动机-励磁机组，则励磁损耗pcu2与P1无关，由励磁机组供给。隐极同步发电机的功角特性隐极同步发电机的功角特性隐极同步发电机的功角特性隐极同步发电机的功角特性 相量图功角 内功率因数角 功率因数角隐极同步发电机的功角特性隐极同步发电机的功角特性 相量图功角 内功率因数角 功率因数角功率关系式功率关系式功率关系式功率关系式取实部，有功功角的时空概念功角的时空概念在时间上：端电压（U与E相位基本相同）和励磁磁势之间的相位差 在空间上：合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。 稳定运行时， Ff和F 之间无相对运动，d固定。 功角d为正值时，为发电机运行。隐极机的功角特性隐极机的功角特性过载能力kM过载能力kM最大功率与额定功率之比 减小xs，可减小δN ，即有较大短路比，则电机过载能力大考虑电枢电阻后的功角特性考虑电枢电阻后的功角特性电枢电阻的存在，使最大功率减小隐极机的转矩特性隐极机的转矩特性转矩特性与功角特性形状相同电角速度凸极机的功角特性凸极机的功角特性1. 作出相量图关键： 先作出E0的方向凸极机的功角特性凸极机的功角特性2. 推导凸极机的功角特性凸极机的功角特性例13-2例13-2注意：对应最大功率的功角有功功率的调节有功功率的调节电机的极限功率1．空载时：P=PM=0 P1=P0，处于平衡状态 δ=0 (列写功率平衡方程式和转 矩平衡方程式)有功功率的调节有功功率的调节电机的极限功率2．增加机械功率输入： P1>P0， P1-P0>0 过渡过程：电机加速，转子磁场位置将超前合成磁场， δ＞0 随着δ 增加，P=PM>0增加，当达到P1-P0=PM时，电机加速过程结束 稳定运行：转化来的电磁功率，使输出有功功率P有功功率的调节有功功率的调节电机的极限功率发电机内部自动改变位移角，相应改变电磁功率和输出功率， 达到新的功率平衡（如保持励磁电流不变）问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ：问题：若输入机械功率发生突然变化，发电机的运行状况 若输出端发生突然变化，…静态稳定静态稳定静态稳定静态稳定扰动——发电机输入功率的微动 静态稳定——瞬时扰动消除后继续保持原来的平衡运行状态 静态稳定静态稳定结论：处于功角特性的曲线上升部分的工作点，是静态稳定的，即比整步功率比整步功率比整步功率比整步功率空载时，δ =0，Pss最大，最稳定 δ =π/2，Pss=0，将进入不稳定状态 δ >π/2，Pss<0，失去稳定动态稳定动态稳定扰动——负载突然变化（加、卸、短路、失磁、电压突变）a点：原正常运行点曲线2：电网电压因事故明显降低曲线3：电压降低很大比较下列情况电机的稳定性比较下列情况电机的稳定性短路比大小：短路比大，则同步电抗小，Pmax大，一定P时，δ角较小，稳定性好。 过励与欠励：有功一定时，过励时E0大，δ角小，稳定性好。 轻载与满载：励磁相同时，Pmax相同，轻载时δ角小，稳定性好。 直接接电网或通过电抗接电网：通过外电抗接电网，则最大输出功率由电抗分配，较直接接电网时小，一定P时，δ角 较大，稳定性差。无功功率的调节无功功率的调节不计电枢电阻时隐极电机的无功功率隐极机的无功功率功角特性隐极机的无功功率功角特性设功率为PT，运行于a点，功角δa假设原动机有功功率不变，减小励磁电流，则E0减小 功角特性幅值降低，运行点变为b点，功角为δb，相应无功变为Qb，即减小了无功输出。 （静态稳定度降低）有功不变时的无功调节有功不变时的无功调节当调节励磁时，E0发生变化，使定子电流I和功率因数同时变化同步电动机无功功率的调节同步电动机无功功率的调节正常励磁：φ=0，cosφ=1，Q=0 过励磁：φ<0，cosφ超前，Q<0(容性) 欠励磁：φ>0，cosφ滞后，Q>0(感性)有功不变时的无功调节有功不变时的无功调节正常励磁：φ=0，cosφ=1，Q=0 过励磁：φ>0，cosφ滞后，Q>0(感性) 欠励磁：φ<0，cosφ超前，Q<0(容性)同步电动机的V形曲线同步电动机的V形曲线结论： 调节励磁电流，就可以调节同步电动机的无功电流和功率因数； 当同步电动机工作在过励状态时，向电网吸收超前无功，可改善电网的功率因数。无功功率的V形曲线无功功率的V形曲线电枢电流和励磁电流之间关系的曲线。 （有功功率保持不变时） 对应于不同的有功功率，有不同的V形曲线。当输出的功率值愈大时，曲线愈向上移。 cosθ =0.8超前cosθ =0.8滞后过励欠励结论：对于每一给定的有功功率都有一允许的最少励磁，进一步减小励磁将使发电机失去稳定。 超前与滞后的无功功率超前与滞后的无功功率结论：无功功率调节特性结论：无功功率调节特性当发电机与无穷大电网并联时，调节励磁电流的大小，就可以改变发电机输出的无功功率，不仅能改变无功功率的大小，而且能改变无功功率的性质。 当过励时，电枢电流是滞后电流，发电机输出感性无功功率。 当欠励时，发电机输出容性无功功率，电枢电流是超前电流。 超前与滞后的无功功率超前与滞后的无功功率欠励 过励 无穷大 电网例题 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 例题分析一汽轮发电机，额定功率因数为0.8（滞后），同步电抗为xs*=1.0，并联在无穷大电网上运行 （1）供给90%额定电流时的输出有功和无功（额定功率因数），空载电动势E0和功角δ； （2）调节机械输入，使输出有功功率达到额定的110%，如励磁保持不变，则δ角和无功如何变化； （3）如需无功保持不变，如何调节励磁电流，求此时的空载电动势E0和功角δ。 例题分析例题分析一汽轮发电机，额定功率因数为0.8（滞后），同步电抗为xs*=1.0，并联在无穷大电网上运行 例题分析例题分析一汽轮发电机，额定功率因数为0.8（滞后），同步电抗为xs*=1.0，并联在无穷大电网上运行 （1）供结90%额定电流时的输出有功和无功（额定功率因数），空载电动势E0和功角δ；解：90%额定电流，且有额定功率因数，则 输出有功功率为0.72，无功功率为0.54 空载电动势例题分析例题分析一汽轮发电机，额定功率因数为0.8（滞后），同步电抗为xs*=1.0，并联在无穷大电网上运行 （2）调节机械输入，使输出有功功率达到额定的110%，如励磁保持不变，则δ角和无功如何变化；解：有功为额定的110%，则P*=0.8*1.1=0.88 励磁保持不变，则空载电动势E0=1.70（大小不变） 根据电压方程式，反过来计算输出电流例题分析例题分析例题分析例题分析一汽轮发电机，额定功率因数为0.8（滞后），同步电抗为xs*=1.0，并联在无穷大电网上运行 （3）如需无功保持不变，如何调节励磁电流，求此时的空载电动势E0和功角δ。解：有功为额定的110%，则Ia*=0.8*1.1=0.88 保持无功不变，即Ir*=0.54 根据电压方程式计算空载电动势 空载电动势的有效值有1.7增加到1.77，则需要增加励磁电流。思考题思考题发电机的定子电流的功率因数的确定 1.单独给对称负载供电时，由负载阻抗决定 2.与大电网并联时，负载由电网供给，发电机担负的有功由其原动机的功率大小决定；担负的无功功率决定于发电机的励磁电流，过励时功率因数滞后，欠励时超前。null 从前面介绍的同步电动机基本工作原理可知，若将同步电动机同时双边励磁，由于定子旋转磁场转速为同步转速n1，而起动瞬间转子处于静止，气隙磁场与转子磁极之间存在相对运动，不能产生平均的同步电磁转矩，即同步电动机本身没有起动转矩，使电动机自行起动。 同步电动机起动方法同步电动机的起动问题同步电动机的起动问题 同步电动机没有自起动转距。定子通入三相对称电流，在气隙内产生转速为ns的旋转磁场，转子通入直流励磁，产生N、S极，定子前后半周对转子磁极的作用力相反，产生的平均转距为零，无法自起动。同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法异步起动法 辅助电动机拖动起动法 变频起动法null 异步起动法是在转子上加装起动绕组，其结构如同异步机的鼠笼绕组。起动时，先不给励磁绕组励磁，同步电动机定子绕组接电源，通过起动绕组作用，产生起动转矩，使同步电动机自行起动，当转速达95%同步转速左右后，给同步电动机的励磁绕组通入直流，转子自动牵入同步。 异步起动法null同步电动机异步起动法起动时原理接线图异步起动法null起动过程中励磁绕组既不能开路，也不能直接短接。若励磁绕组开路，在高转差率情况下，旋转磁场会在励磁绕组中产生较高的感应电势，易损坏绕组绝缘；若励磁绕组直接短路，将产生单轴转矩，有可能使电动机起动不到接近同步转速，解决的办法是：起动过程中在励磁绕组回路串入 5～10倍励磁绕组电阻的附加电阻，电动机起动到接近同步转速时，再切除附加电阻，同时给励磁绕组通入直流，牵入同步，完成起动。异步起动法null 辅助电动机起动法是选用一台与同步电动机极数相同的小型异步电动机作为辅助电动机，起动时，先起动辅助电动机将同步电动机拖动到异步转速，然后将同步电动机投入电网，加入励磁，利用同步转矩把同步电动机转子牵入同步，同时切除辅助电动机电源，这种方法适用于同步电动机的空载起动。辅助电动机起动法null 由于恒频起动时，作用在转子上的平均转矩为零，使电动机无法自行起动。变频起动法是在起动前将转子加入直流，利用变频电源使频率从零缓慢升高，旋转磁场牵引转子缓慢同步加速，直至达到额定转速，起动完毕。这种方法多用于大型同步电动机的起动。变频起动法null同步电动机的励磁电流应如何调节则要视电动机运行时电网的实际情况而定，若电网功率因数未达到要求，需要同步电动机提供无功，则电动机应工作在过励状态（但应以电枢电流不超过额定值为极限），以提电网的功率因数；若电网功率因数已达到要求，则同步电动机应工作在正常励磁状态，这时电动机功率因数为1、电枢电流I1最小、铜损最小、效率最高。同步电动机起动方法同步补偿机同步补偿机定义：一台不带机械负载的同步电动机，专门用于发出（或者吸收）无功功率，以改善电网的功率因数。也称同步调相机。 相量图：过励：电容器欠励：电感器结论：只要调节励磁电流的大小，就可以灵活的调节无功功率的大小与性质。同步补偿机——供给无功功率同步补偿机——供给无功功率空载运行的电动机：不吸收有功功率，过励时，对电网供给感性无功功率。 运行状况：电磁功率接近零，且在零功率因数 特殊应用：在电网基本空载，由于长输电线电容影响，使受电端电压偏高时，可将同步补偿机在欠励下运行，以保持电网电压的稳定。同步补偿机的应用同步补偿机的应用当电网负荷较大时，为了改善功率因素，同步补偿机应过励运行。 当电网负荷很轻时，高压长输电线路将呈现较大的电容作用，使受端电网电压升高。此时，同步补偿机应运行在欠励状态，吸收电网中多余的无功功率。同步电机的进相运行同步电机的进相运行电力系统规模越大，当电力系统处于轻载时，会使得系统中无功功率过剩问题突出，可以让同步电机中的一部分发电机在发出一部分有功功率的同时，发出无功功率，以吸收电网中多余的感性功率。 特点： 发电机处于欠载运行，稳定性差； 随着超前功率因数角的增大，定子侧的漏抗增加，损耗增大。思考题思考题同步电机的内功率与电磁功率有何关系？ 磁阻转矩应可看同步转矩还是异步转矩？ null