6.6 同步发电机的并联运行（课件）-《电机与变压器》同步精品课堂（高等教育出版社）

6.6 同步发电机的并联运行 同步精品课堂 电机与变压器 高教版 1 学习目标 掌握投入并联运行的条件 掌握频率不等时的并联运行 掌握并学会准整步法的内容 知识目标 能力目标 新知学习 一、投入并联运行的条件 并联运行 在现代大型发电厂中， 一般都采用多台发电机并联运行。这样一方面可以根据负载的变化 来调整投入运行的机组数目，提高机组的运行效率；另一方面便于轮流检修，提高供电的可靠性。 在大范围电力系统中，又把许多水电站和火电站并联起来，在枯水期由火电站供电，在旺水 期由水电站供电。 因水电站发电成本低，这对国民经济有重大意义。在水电站可多发电的同时， 火电站可少发电或作同步补偿机用。这样许多电厂连在一起，形成较大的电网，负载的变化对电 压和频率的影响就减小了，从而提高了供电的质量。 新知学习 一、投入并联运行的条件 同步发电机并联投入电网时，为了避免发生电流冲击和转轴突然受到扭矩，应使发电机每相 电动势瞬时值一开始就保持相等。同步发电机并联运行的条件如下： (1)发电机的端电压与电网的电压相等。 (2)发电机的频率与电网的频率相等。 01 02 新知学习 一、投入并联运行的条件 同步发电机并联投入电网时，为了避免发生电流冲击和转轴突然受到扭矩，应使发电机每相 电动势瞬时值一开始就保持相等。同步发电机并联运行的条件如下： (3)发电机的电压波形与电网电压波形相同。 (4)发电机的相序和电网的相序相同。 03 04 新知学习 一、投入并联运行的条件 同步发电机并联投入电网时，为了避免发生电流冲击和转轴突然受到扭矩，应使发电机每相 电动势瞬时值一开始就保持相等。同步发电机并联运行的条件如下： 并联合闸的瞬间，发电机与电网的对应相的电压应同相位，亦即发电机与电网回路的电位差(电压)为零。 事实上，当同步发电机安装完毕后，有的并联条件就已经具备。条件(3)和(4)可认为由设 计、制造和安装同步发电机时就自动满足了。于是在投入并联运行时只要注意条件(1)、(2)、(5)就可以了。 05 06 新知学习 一、投入并联运行的条件 如果(1)、(2)、(5)条件不满足会出现什么结果呢? 1. 电压不等时的并联运行 若频率相同而电压不等，情况会怎样呢?例如，发电机电压 Uc 大于电网电压 U, 如图所示 新知学习 一、投入并联运行的条件 如果(1)、(2)、(5)条件不满足会出现什么结果呢? 1. 电压不等时的并联运行 电位差△U的大小与相位差β角有密切关系，β值愈大，△U也愈大。当β=180°时，△U达到 最大，为相电压的2倍。如果此时合闸并网，其冲击电流很大，有可能使发电机受到严重损坏。 当β=0时，△U 便为零，这是合闸并网的最佳时刻。 新知学习 一、投入并联运行的条件 如果(1)、(2)、(5)条件不满足会出现什么结果呢? 2.频率不等时的并联运行 若电压相等而频率不同时，这两个电压合成后将在发电机和电网间出现一个大小和相位均 不断随时间变化的电位差△U,这个电位差称为拍振电压，会导致发电机不能正常工作。 新知学习 二 、并联投入的方法 1.准整步法 要使并联合闸时没有冲击电流，在并联开关两侧就不 能有电压差△U,如果这些灯都熄灭了，就表示三相中 任一相的电压差△U均为0。 此时就可以并联合闸， 这种并联合闸的方法称为灯光熄灭法。 运用灯光熄灭法并联合闸的具体操作方法是：把 要并联的发电机拖动到接近同步转速，加上励磁并调 节到发电机的电压与电网电压相等。 新知学习 二 、并联投入的方法 1.准整步法 如果这时相序 正确，则在发电机的频率与电网频率有差别时，加在 各相指示灯上的电压△U忽大忽小，使三组指示灯同 时忽亮忽暗，其亮、暗变化的频率就是发电机与电网 相差的频率。 调节发电机的转速使灯光亮、暗频率很低时，就可以准备合闸。 当闸刀两侧电位差为0、电压表指示数为0、三组指示灯全暗时，说明发 电机与电网的相应电压相等并且同相位，并联运行条件已经满足，抓住这个时机迅速合闸，从而 顺利完成并联合闸的操作。 新知学习 二 、并联投入的方法 (2)灯光旋转法 如果相序是正确的，把两个灯接在不同的相序电压之间，如图所 示，一组灯接在VW之间，一组灯接在WV之间，此时在相序相同时，出现旋转的灯光，这时可以 合闸投入。这样合闸法称为灯光旋转法。 新知学习 二 、并联投入的方法 (2)灯光旋转法 灯光旋转法 灯光熄灭法和灯光旋转法实际中都有采用，但由于灯光旋转法能判断发电机频率比电网频 率高或低，所以更有实用价值。 01 具体操作方法与灯光熄灭法相同。只是灯光依次亮、半亮，好像 灯光按次序旋转。如果发电机对应的频率f₂ 比电网频率高1 Hz, 则灯光每秒转一圈。如果发电 机的频率低于电网频率，则灯光将按相反方向旋转。 02 根据灯光的旋转方向，适当调节发电机的转 速，使灯光旋转速度变得很低，此时，要掌握时机，在同一相上跨接的一组灯熄灭而另外两组灯亮 度相同时刻迅速合闸，即可完成并联运行的合闸操作。 03 新知学习 二 、并联投入的方法 (2)灯光旋转法 灯光旋转法 采用上述灯光法并网时，有一个问题需要解决，就是白炽灯一般约在1/6额定电压时就不 亮了。为了使合闸的瞬间更准确，在刀闸对应的两端之间接一个示零电压表作为发电机并网 用的辅助仪表。 04 也可以用“同步指示器”(一种专门用来并车的仪器)来准确找出合闸瞬间。 此外，在并网过程中，各组灯泡上的电压可能出现2倍相电压，所以发电机相电压为220 V时， 每组灯泡应当采用两个220 V灯泡串联使用。 05 如果发电机和电网电压较高时，就要采用电压 互感器降压后再接到同步指示灯或仪表。这时发电机和电网的两个三相电压互感器必须具有 相同的连接组。 06 新知学习 二 、并联投入的方法 (2)灯光旋转法 灯光旋转法 这里值得注意的是，如果发电机的相序与电网相序不同，用灯光熄灭法连接时，三组灯若依次轮流亮暗(灯光旋转);用灯光旋转法连接时，三组灯若同时亮暗(灯光熄灭),这时是绝对不能 并联合闸的。 07 准整步的优点是投入瞬间发电机和电网之间无电流冲击，缺点是手续复杂。尤其电网电压 和频率在变化时，用此法很难投入。 08 这种灯光指示整步法在现代的电厂中几乎淘汰，而代之以各种半自动或全自动并车装置，但 它们的基本功能是一致的。后者只是根据整步的要求，应用一些电器和电子线路改为半自动和 全自动操作而已。 09 新知学习 二 、并联投入的方法 2 . 自整步法 为了迅速投入电网，可采用自整步投入法。 这种方法是借助合闸后电机的自整步作用投入同步运行。 01 02 新知学习 二 、并联投入的方法 2 . 自整步法 其步骤是：先将励磁绕组经电阻短接后，把发电 机拖到近于同步转速时，再把发电机投入电网，并立即加直 流励磁，如图所示。 新知学习 二 、并联投入的方法 2 . 自整步法 其步骤是：先将励磁绕组经电阻短接后，把发电 机拖到近于同步转速时，再把发电机投入电网，并立即加直 流励磁，如图所示。 此时，电机转子依靠定子和转子 主磁极间形成的自整步作用把转子自动投入同步。 自整步投入法的优点是操作简单、并车迅速。 新知学习 二 、并联投入的方法 2 . 自整步法 其步骤是：先将励磁绕组经电阻短接后，把发电 机拖到近于同步转速时，再把发电机投入电网，并立即加直 流励磁，如图所示。 缺点是 合闸和加入励磁时有电流冲击，但并不太危险。如果大容 量机组因故障突然退出运行，要求另一台机组投入电网代 替它时，由于这时电网的电压和频率极不稳定，要用准整 步法投入很困难，用自整步法还是可行的。 新知学习 二 、并联投入的方法 2 . 自整步法 其步骤是：先将励磁绕组经电阻短接后，把发电 机拖到近于同步转速时，再把发电机投入电网，并立即加直 流励磁，如图所示。 电压、相位不 十分相同的两台发电机投入并联运行后，能自动调整相位进入正常运行的过程称为自整步。所以它普遍用于事故状态下的并车。 1.同步发电机并联运行时，必须满足的条件是什么？ A. 电压相等、频率相同 B. 电流相等、相位相同 C. 功率因数相同、相序一致 D. 电压相等、相序一致、频率相等、相位相同 课堂练习 答案：D. 电压相等、相序一致、频率相等、相位相同 解析：同步发电机并联到电网时，必须确保电压、频率、相序和相位完全匹配，以避免在合闸时产生冲击电流和功率振荡。 2.同步发电机并联运行时，如果电压不相等，会发生什么？ A. 没有影响 B. 产生冲击电流 C. 发电机无法并联 D. 频率会发生变化 课堂练习 答案：B. 产生冲击电流 解析：如果发电机和电网电压不相等，合闸时会产生冲击电流，可能导致设备损坏。 3.同步发电机并联运行时，如果频率不相同，会发生什么？ A. 没有影响 B. 产生冲击电流 C. 发电机无法并联 D. 产生稳定的环流 课堂练习 答案：B. 产生冲击电流 解析：频率不相同会导致合闸时产生冲击电流和功率振荡，影响系统稳定性。 4.同步发电机并联运行时，如果相序不一致，会发生什么？ A. 没有影响 B. 产生冲击电流 C. 发电机无法并联 D. 产生稳定的环流 课堂练习 答案：B. 产生冲击电流 解析：相序不一致会导致合闸时产生冲击电流，危害电网的安全运行。 5.同步发电机并联运行时，如果相位不相同，会发生什么？ A. 没有影响 B. 产生冲击电流 C. 发电机无法并联 D. 产生稳定的环流 课堂练习 答案：B. 产生冲击电流 解析：相位不相同会导致合闸时产生冲击电流，可能对发电机和电网造成损害。 6.同步发电机并联运行时，如何调节有功功率输出？ A. 调节励磁电流 B. 调节原动机输入 C. 调节负载 D. 调节电网电压 课堂练习 答案：B. 调节原动机输入 解析：有功功率的输出主要通过调节原动机的输入来改变，如汽轮机或水轮机的导叶开度。 7.同步发电机并联运行时，如何调节无功功率输出？ A. 调节励磁电流 B. 调节原动机输入 C. 调节负载 D. 调节电网电压 课堂练习 答案：A. 调节励磁电流 解析：无功功率的输出主要通过调节励磁电流来改变，从而影响电机的励磁磁场强度 8.同步发电机并联运行时，如果需要增加励磁电流，会发生什么？ A. 有功功率增加 B. 无功功率增加 C. 有功功率减少 D. 无功功率减少 课堂练习 答案：B. 无功功率增加 解析：增加励磁电流会增加电机的磁场强度，从而增加无功功率的输出 课堂小结 1.简述同步电机的励磁系统。 2.简述同步电动机的工作原理。 3.简述同步电机的分类。 作业布置 感谢观看 $$