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
mm U IPP
隐极电机的有功功率功角特性
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t
em x
UE
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*
*
0
*
***
t
em
x
UE
IUP ??
8功率极限值 (隐极 )
t
em x
UE
mP 0ma 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
01 8 0)3
90)2
s i n)1:
0
m a x
0
??
??
?
em
emem
em
P
PP
P
?
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?隐极
0)4
01 8 0)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
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11
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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)
0c o 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
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N
N
t
t
N
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x
UE
m
x
UE
m
P
P
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1
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0
m a x
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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
??
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隐极发电机无功功率的功角特性
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17
隐极发电机无功功率功角特
性的几个特殊点
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18
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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大
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电
流
19
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发
电
机
不
同
运
行
方
式
时
的
相
量
图
03
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3
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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
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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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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
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输出功
率 P2
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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 。
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凸极电机的有功功率功角特性,
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发电机有功功率功角特性曲线
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9
两种电机功角特性的区别
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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
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义的图示 A：
12
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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,
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隐极发电机的判据, 比整步功率 (kW/rad)
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指电网或原动机方面出现某些微小
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14
过载能力
隐极发电机的过载能力
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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 。
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凸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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0
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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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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
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磁
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超前
欠励
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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
