第十七章同步電機并網運行掌握同步發電機投入并聯的條件和方法；掌握同步發電機并聯運行的基本電磁關系、功率及轉矩平衡方程式；掌握有功功率的調節、穩定概念；掌握無功功率的調節、V形曲線.本章教學要求2同步發電機的并聯運行把同步發電機并聯至電網的過程稱為投入并聯，或稱為并列、并車或整步。現代發電廠中都是把幾臺同步發電機并聯起來接在共同的匯流排上如圖。xsxsxs1xs2xsn…….匯流排一臺發電機的等效電路多臺發電機并聯的等效電路34一個地區總是有好幾個發電廠并聯起來組成一個強大的電力系統(即電網)，如圖為系統的一角。同步發電機的并聯運行4單機供電的缺點：

①不能保證供電質量(電壓和頻率的穩定性)和可靠性(發生故障就得停電);

②無法實現供電的靈活性和經濟性。這些缺點可以通過多機并聯來改善。5同步發電機的并聯運行孤島運行5減少發電廠的儲備容量 發電廠可以根據負荷的發展，相應地逐步增加發電機的臺數。提高發電廠運行的經濟性 發電廠可按照負荷變化情況，確定投入并聯運行的發電機臺數。提高供用電的質量和可靠性 由許多發電廠組成的電力系統，容量大，負荷變化時對系統的電壓和頻率的影響就小。并聯運行的優點

水電與火電的協調調度，可再生能源與清潔能源的有效利用。查閱資料思考：1.哪些屬于可再生能源、哪些屬于清潔能源？各自特點如何？2.并聯運行有什么缺點？

6第一節投入并聯運行的條件和方法無窮大電網：1）S→∞2）ZS

→03）US

=C

4）fS=C前提：同步發電機與無窮大電網并聯(與變壓器并聯運行對照）無窮大電網的圖形表示7各變壓器的一次和二次額定電壓相等，即各變壓器變比相等；各變壓器連接組別相同；各變壓器的短路阻抗標幺值相等，短路阻抗角也相等。8回憶：變壓器理想的并聯條件8大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點9一、并聯投入的條件下標“I”代表為電網下標“Ⅱ”代表發電機同步發電機并網前情況10一、并聯投入的條件下標“I”代表為電網下標“Ⅱ”代表發電機分三部分討論：1.投入并聯的條件2.不滿足條件的影響3.并車的準備工作111）發電機的勵磁電勢應與電網電壓相等即E0Ⅱ=U2Ⅱ=UI2）發電機的頻率與電網頻率相等fⅡ=fI1122下標“I”代表為電網下標“Ⅱ”代表發電機1.投入并聯的條件123）并聯合閘瞬間，發電機與電網的對應相的電壓應同相位(瞬時值相等），亦即發電機與電網回路電勢為零。1122下標“I”代表為電網下標“Ⅱ”代表發電機331.投入并聯的條件131122下標“I”代表為電網下標“Ⅱ”代表發電機334）相序相同445）電壓波形相同551.投入并聯的條件14若任何一個不滿足則在開關的兩端，會出現差額電壓，如果閉合開關，在發電機和電網組成的回路中必然會出現瞬態沖擊電流。發電機并網時避免產生大的電流沖擊和轉軸受到突然的扭矩，從而威脅到發電機及電網的安全運行。2.不滿足并聯投入條件的影響152.不滿足并聯投入條件的影響上述條件中，除相序一致是絕對條件外，其它條件都是相對的，因為通常電機可以承受一些小的沖擊電流。電壓差不應超過額定電壓的5%~10%；頻率差不應超過額定頻率的0.2%~0.5%；相位誤差不應大于5°。163.并聯投入的準備檢查并車條件和確定合閘時刻：通常用電壓表測量電網電壓U1，并調節發電機的勵磁電流使得發電機的輸出電壓U=U1。再借助同步指示器檢查并調整頻率和相位以確定合閘時刻。匯流排ABS173.并聯投入的準備合閘時刻的確定發電機與電網之間相序、電壓滿足條件時，合閘18合閘瞬間開關兩端電位差為：3.并聯投入的準備19

Ⅱ

I而合閘屬于暫態過程，此時回路阻抗很小，即便很小，回路中也會產生很大的沖擊電流，最佳時刻3.并聯投入的準備電壓差用相量表示，頻率有較小差異時，20三、投入并聯的方法1.準確同步法：將發電機調整到符合并聯條件后的合閘并網操作過程稱為準確同步法(quasi-synchronousmethod)。最基本的方法分為：

1）燈光熄滅法

2）燈光旋轉法2.自同步法(selfsynchronizingmethod)21步驟：①將待并網的同步發電機由原動機拖動接近同步速度；②調勵磁使發電機空載電壓與電網電壓相等；③確認相序相同，調原動機轉速使發電機電壓頻率fII約等于電網頻率fI；④在對應相電壓相位相同的瞬間，合閘并網。1、準確同步法如何確認？為什么2223（1）燈光熄滅法在電網與發電機的對應相間接三組燈

1

2fⅡ約等于電網頻率fⅠ，變化，燈的明暗程度變化23（1）燈光熄滅法

故三組燈同時明或暗。

U同時變化加在3組燈上電壓的特點:

U相同

1

2原理：燈泡忽明忽暗的頻率取決于？24燈光熄滅法原理：電機各端與電網同相端對應，三燈泡同時亮、暗，燈泡熄滅的瞬間為合閘的最佳時機。（1）燈光熄滅法25（1）燈光熄滅法當不滿足并網條件時，燈光熄滅法所見的現象a.頻率不等，且相差較大：b.電壓不等

1

2如果3個相燈呈現同時熄滅、同時亮，但明暗交替很快，這時需調發電機的轉速，使得明暗變化慢些。三個相燈沒有絕對熄滅的時候，而是在最亮和最暗范圍閃爍。需調節勵磁電流。

1

22627d.相序不等c.相角不等（1）燈光熄滅法當不滿足并網條件時，燈光熄滅法所見的現象三個相燈明暗程度不一致且呈旋轉狀態，需對調發電機或電網的任意兩根接線。電網電壓與發電機段電瞬時值不等，三個相燈不熄滅，不能合閘并網。

1

22728并車步驟：①通過調節發電機勵磁電流的大小使電壓相等；②電壓調整好后，如果相序一致，燈光應表現為明暗交替。如果燈光不是明暗交替，則說明相序不一致，應調整發電機的出線相序或電網的引線相序，嚴格保證相序一致；③通過調節發電機的轉速改變頻率，直到燈光明暗交替十分緩慢時，說明頻率已十分接近，等待燈光完全熄滅的瞬間（相位相同），即可合閘并車（1）燈光熄滅法電網同步指示燈GS2829（2）燈光旋轉法一相燈泡同端連接，另外兩個交叉連接

2

I29（2）燈光旋轉法加在此3組燈上電壓不等，故三組燈不是同時亮暗，此時⊕3最亮，⊕2次之，⊕1最暗。若

2>

1，以電網為參照，相當于發電機電壓順時針旋轉。

2

I增加，減小，增加。30當⊕3最亮后，⊕1亮度繼續↑，⊕2變暗；下一個最亮⊕為1；再又輪到⊕2最亮。燈的亮度變換為順時針旋轉。31（2）燈光旋轉法原理：若

2>

1，燈的亮度變換為順時針旋轉。32（2）燈光旋轉法思考：若

2<

1，燈的亮度變換如何？燈光旋轉速度取決于？燈光旋轉法尋找合閘時間：調發電機轉速，使燈光旋轉速度慢，然后在A相燈熄滅，合閘并網。電網同步指示燈GSABC33

2

I合閘時，對應A相燈滅，其他兩組燈光度相同。問題：合閘的時候，發電機頻率與電網頻率不同，也就是其轉子速度不是同步速度。如何解決？34（2）燈光旋轉法電網同步指示燈GS

旋轉法并車步驟為：

①通過調節發電機勵磁電流的大小使得發電機的端電壓等于電網電壓；

②電壓調整好后，如果相序一致，則燈光旋轉，否則說明相序不一致，這時應調整發電機的出線相序或電網的引線相序；

③通過調節發電機的轉速改變其頻率，直到燈光旋轉緩慢時，這時等待對應相相接的燈完全熄滅的瞬間到來，合閘并車。35準確同步法又稱為理想整步法。由于它對并車條件逐一檢查和調整，所以費時較多。準確同步并列的優點是并列時沖擊電流小，不會引起系統電壓變化。燈光旋轉和燈管熄滅屬于手工操作，隨著檢測技術和控制技術的不斷發展，手工并網已很少，而是廣泛采用自動并網裝置。準確同步并列法按自動化程度不同，分為手動準同步、半自動準同步和自動準同步。1、準確同步法36隨著檢測技術和控制技術的不斷進步，手工并網操作已很少使用了，而是廣泛采用自動并網裝置。自動裝置不但使并網合閘瞬間的各項要求能最大限度地得到滿足、電磁沖擊和機械沖擊最小、杜絕了手工操作的種種不足，而且可對電網故障作出最快速、最恰當的反應，提高了電力系統的綜合自動化能力和運行可靠性。1、準確同步法371、準確同步法微機智能準同期控制保護器：正常工作時，數碼管可以顯示發電機電壓、發電機頻率、電網電壓、電網頻率、發電機與電網電壓差