1
同步发电机的并联运行
Parallel connection operation
of synchronous generator
2
并联运行的优点
1、提高供电的可靠性
2、提高供电的经济性
3、提高电能 的质量（主要是 U和 f）
无穷大电网,1） S→∞
2） ZS →0
3） US = C
4） fS= C
3
并联运行的条件和方法
条件：
1.电压大小相位相同
2.频率相同
3.电压波形相同
4.相序相同
方法
1.准同期法
2.自同期法
4
条件不满足时对电机的影响
1、电机和电网之间有环流，定子绕组端部受力变形。
2、产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡。
3、电机和电网之间有高次谐波环流，
增加损耗，温度升高，效率降低。
4、电网和电机之间存在巨大的电位差而产生无法消除的环流，危害电机安全运行。
5
输入功率 P1
机械损耗 pmec
附加损耗 pad
铁损 pFe
电磁功率 Pem
定子铜损
pcu1
输出功率 P2
emcuem
adFem e cem
PPPP
PPPPPPP
12
011 )(
有功功率的平衡
6
有功功率功角特性定义,
并联于无穷大电网的同步发电机，
当电网电压和频率恒定、参数
（ xd,xq,xt）为常数、空载电势
E0不变（即 If 不变）时,Pem=f (δ)
为有功功率功角特性 。
7
凸极电机的有功功率功角特性,
2s i n
11
2
s i nc o s
2
0
2?
dqd
em xx
U
m
x
UE
mmUIPP
隐极电机的有功功率功角特性
s i nc os 0
t
em x
UE
mmUIP
s i nc o s
*
*
0
*
***
t
em
x
UE
IUP
8功率极限值 (隐极 )
t
em x
UE
mP 0m a x?
0
δ
900
Pem P
emmax
1800
发电机有功功率功角特性曲线
δ
Pem
18000 900
Pemmax
9
两种电机功角特性的区别
0180)3
90)2
s i n)1:
0
m a x
0
em
emem
em
P
PP
P
隐极
0)4
0180)3
90)2
s i n)1:
0
m a x
0
附加不成正比与凸极
em
em
emem
em
P
P
PP
P
10
功角 δ的双重物理意义
1、是电动势 和电压 间的时间相角差
2、是励磁磁势 和合成磁势间的空间相角差
0
E?U
fF?F
EEEUE a00
a00
FF f?
11
0
E
xIjxIjEE aa
U
I
F
fF
0
a
δ
δ
功角 δ 意义的图示 A：
12
N
S
Fδ
δN
S
Ff
T1
n
Tem
n1功角 δ 意义的图示 B
功角 δ 是转子磁极轴线和定子合成磁极轴线的空间夹角
13
判据,
0?
d
dP em
隐极发电机的判据,比整步功率 (kW/rad)
0co s0
t
em
s y n x
UEm
d
dPP
静态稳定的概念,
指电网或原动机方面出现某些微小扰动时，同步发电机能在这种干扰消失后，继续保持原来的平衡运行状态
14
过载能力隐极发电机的过载能力
N
em
P
P m a x
N
N
t
t
N
em
x
UE
m
x
UE
m
P
P
s i n
1
s i n
0
0
m a x
15
无功功率的功角特性定义,
并联于无穷大电网的同步发电机当电网电压和频率恒定、参数
（ xd,xq,xt）为常数、空载电势 E0
不变（即 If 不变）时,Q=f(δ) 为无功功率功角特性 。
16
凸极发电机无功功率的功角特性
2s i n
11
2
11
2
co s
s i n
22
0
dqdqd
xx
U
m
xx
U
m
x
UE
m
mUIQ
隐极发电机无功功率的功角特性
tt x
U
m
x
UE
mmUIQ
2
0 c oss i n
17
隐极发电机无功功率功角特性的几个特殊点
tx
UEU
mQ
)(
0 00
0ar cc o s
0
Q
E
U
tx
U
mQ
2
090
18
励磁电流改变时的有功功率和无功功率功角特性
QPem
1P
1emP
1Q
a?
a
b
b?
2Q
b
2emP
增大励磁电流
19
U
I
t x I j
0E
01E
1I
φ1
txjI
1
02E
2I
txjI
2
φ2
同步发电机不同运行方式时的相量图
03
E
3
I
txIj 3
φ3
20
1,正常励磁,φ=0 cos φ=1
发 P Q=0
2,过励磁,φ>0 cos φ滞后发 P Q感性
3,欠励磁,φ<0 cos φ超前发 P Q容性三种励磁方式的比较
21
V形曲线,并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率不变时，表示电枢电流 I 和励磁电流 If 的关系曲线 I = f（ If）
0?emP
'emP
"emP
"'emP
磁励常正
I
fI
0
1c os
超前欠励滞后过励
'""'
ememem PPP
区域不稳定
090
22
V形曲线的几个特点
1,每条曲线的最低点,cosφ=1，
连线向右倾斜
2,不稳定区域边缘,δ=900,连线向右倾斜
3,每条曲线上的电流变化量 Δ I 为无功分量
4,励磁电流增大时，电枢电流变化规律为先增大后减小
同步发电机的并联运行
Parallel connection operation
of synchronous generator
2
并联运行的优点
1、提高供电的可靠性
2、提高供电的经济性
3、提高电能 的质量（主要是 U和 f）
无穷大电网,1） S→∞
2） ZS →0
3） US = C
4） fS= C
3
并联运行的条件和方法
条件：
1.电压大小相位相同
2.频率相同
3.电压波形相同
4.相序相同
方法
1.准同期法
2.自同期法
4
条件不满足时对电机的影响
1、电机和电网之间有环流，定子绕组端部受力变形。
2、产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡。
3、电机和电网之间有高次谐波环流，
增加损耗，温度升高，效率降低。
4、电网和电机之间存在巨大的电位差而产生无法消除的环流，危害电机安全运行。
5
输入功率 P1
机械损耗 pmec
附加损耗 pad
铁损 pFe
电磁功率 Pem
定子铜损
pcu1
输出功率 P2
emcuem
adFem e cem
PPPP
PPPPPPP
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011 )(
有功功率的平衡
6
有功功率功角特性定义,
并联于无穷大电网的同步发电机，
当电网电压和频率恒定、参数
（ xd,xq,xt）为常数、空载电势
E0不变（即 If 不变）时,Pem=f (δ)
为有功功率功角特性 。
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凸极电机的有功功率功角特性,
2s i n
11
2
s i nc o s
2
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隐极电机的有功功率功角特性
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1800
发电机有功功率功角特性曲线
δ
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9
两种电机功角特性的区别
0180)3
90)2
s i n)1:
0
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隐极
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0180)3
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s i n)1:
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附加不成正比与凸极
em
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em
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P
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功角 δ的双重物理意义
1、是电动势 和电压 间的时间相角差
2、是励磁磁势 和合成磁势间的空间相角差
0
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功角 δ 意义的图示 A：
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N
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Tem
n1功角 δ 意义的图示 B
功角 δ 是转子磁极轴线和定子合成磁极轴线的空间夹角
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判据,
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d
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隐极发电机的判据,比整步功率 (kW/rad)
0co s0
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静态稳定的概念,
指电网或原动机方面出现某些微小扰动时，同步发电机能在这种干扰消失后，继续保持原来的平衡运行状态
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过载能力隐极发电机的过载能力
N
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1
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无功功率的功角特性定义,
并联于无穷大电网的同步发电机当电网电压和频率恒定、参数
（ xd,xq,xt）为常数、空载电势 E0
不变（即 If 不变）时,Q=f(δ) 为无功功率功角特性 。
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凸极发电机无功功率的功角特性
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11
2
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隐极发电机无功功率的功角特性
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隐极发电机无功功率功角特性的几个特殊点
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励磁电流改变时的有功功率和无功功率功角特性
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增大励磁电流
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同步发电机不同运行方式时的相量图
03
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20
1,正常励磁,φ=0 cos φ=1
发 P Q=0
2,过励磁,φ>0 cos φ滞后发 P Q感性
3,欠励磁,φ<0 cos φ超前发 P Q容性三种励磁方式的比较
21
V形曲线,并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率不变时，表示电枢电流 I 和励磁电流 If 的关系曲线 I = f（ If）
0?emP
'emP
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磁励常正
I
fI
0
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超前欠励滞后过励
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ememem PPP
区域不稳定
090
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V形曲线的几个特点
1,每条曲线的最低点,cosφ=1，
连线向右倾斜
2,不稳定区域边缘,δ=900,连线向右倾斜
3,每条曲线上的电流变化量 Δ I 为无功分量
4,励磁电流增大时，电枢电流变化规律为先增大后减小
