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文檔簡介
掌握同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)的條件和方法;掌握同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的基本電磁關(guān)系、功率及轉(zhuǎn)矩平衡方程式;掌握有功功率的調(diào)節(jié)、穩(wěn)定概念;掌握無功功率的調(diào)節(jié)、V形曲線.本章教學(xué)要求1當(dāng)前第1頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行把同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)的過程稱為投入并聯(lián),或稱為并列、并車或整步?,F(xiàn)代發(fā)電廠中都是把幾臺(tái)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)起來接在共同的匯流排上如圖。xsxsxs1xs2xsn…….匯流排一臺(tái)發(fā)電機(jī)的等效電路多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)的等效電路2當(dāng)前第2頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)3一個(gè)地區(qū)總是有好幾個(gè)發(fā)電廠并聯(lián)起來組成一個(gè)強(qiáng)大的電力系統(tǒng)(即電網(wǎng)),如圖為系統(tǒng)的一角。同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行3當(dāng)前第3頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)單機(jī)供電的缺點(diǎn):
①不能保證供電質(zhì)量(電壓和頻率的穩(wěn)定性)和可靠性(發(fā)生故障就得停電);
②無法實(shí)現(xiàn)供電的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。這些缺點(diǎn)可以通過多機(jī)并聯(lián)來改善。4同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行孤島運(yùn)行4當(dāng)前第4頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)減少發(fā)電廠的儲(chǔ)備容量 發(fā)電廠可以根據(jù)負(fù)荷的發(fā)展,相應(yīng)地逐步增加發(fā)電機(jī)的臺(tái)數(shù)。提高發(fā)電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 發(fā)電廠可按照負(fù)荷變化情況,確定投入并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)。提高供用電的質(zhì)量和可靠性 由許多發(fā)電廠組成的電力系統(tǒng),容量大,負(fù)荷變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)的電壓和頻率的影響就小。并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)
水電與火電的協(xié)調(diào)調(diào)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(diǎn)如何?2.并聯(lián)運(yùn)行有什么缺點(diǎn)?
5當(dāng)前第5頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)第一節(jié)投入并聯(lián)運(yùn)行的條件和方法無窮大電網(wǎng):1)S→∞2)ZS
→03)US
=C
4)fS=C前提:同步發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)(與變壓器并聯(lián)運(yùn)行對(duì)照)無窮大電網(wǎng)的圖形表示6當(dāng)前第6頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)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(biāo)幺值相等,短路阻抗角也相等。7回憶:變壓器理想的并聯(lián)條件7當(dāng)前第7頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)一、并聯(lián)投入的條件下標(biāo)“I”代表為電網(wǎng)下標(biāo)“Ⅱ”代表發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前情況8當(dāng)前第8頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)一、并聯(lián)投入的條件下標(biāo)“I”代表為電網(wǎng)下標(biāo)“Ⅱ”代表發(fā)電機(jī)分三部分討論:1.投入并聯(lián)的條件2.不滿足條件的影響3.并車的準(zhǔn)備工作9當(dāng)前第9頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)1)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電勢(shì)應(yīng)與電網(wǎng)電壓相等即E0Ⅱ=U2Ⅱ=UI2)發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相等fⅡ=fI1122下標(biāo)“I”代表為電網(wǎng)下標(biāo)“Ⅱ”代表發(fā)電機(jī)1.投入并聯(lián)的條件10當(dāng)前第10頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)3)并聯(lián)合閘瞬間,發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的對(duì)應(yīng)相的電壓應(yīng)同相位(瞬時(shí)值相等),亦即發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)回路電勢(shì)為零。1122下標(biāo)“I”代表為電網(wǎng)下標(biāo)“Ⅱ”代表發(fā)電機(jī)331.投入并聯(lián)的條件11當(dāng)前第11頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)1122下標(biāo)“I”代表為電網(wǎng)下標(biāo)“Ⅱ”代表發(fā)電機(jī)334)相序相同445)電壓波形相同551.投入并聯(lián)的條件12當(dāng)前第12頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)若任何一個(gè)不滿足則在開關(guān)的兩端,會(huì)出現(xiàn)差額電壓,如果閉合開關(guān),在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)組成的回路中必然會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊電流。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時(shí)避免產(chǎn)生大的電流沖擊和轉(zhuǎn)軸受到突然的扭矩,從而威脅到發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)的安全運(yùn)行。2.不滿足并聯(lián)投入條件的影響13當(dāng)前第13頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)2.不滿足并聯(lián)投入條件的影響上述條件中,除相序一致是絕對(duì)條件外,其它條件都是相對(duì)的,因?yàn)橥ǔk姍C(jī)可以承受一些小的沖擊電流。電壓差不應(yīng)超過額定電壓的5%~10%;頻率差不應(yīng)超過額定頻率的0.2%~0.5%;相位誤差不應(yīng)大于5°。14當(dāng)前第14頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)3.并聯(lián)投入的準(zhǔn)備檢查并車條件和確定合閘時(shí)刻:通常用電壓表測(cè)量電網(wǎng)電壓U1,并調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流使得發(fā)電機(jī)的輸出電壓U=U1。再借助同步指示器檢查并調(diào)整頻率和相位以確定合閘時(shí)刻。匯流排ABS15當(dāng)前第15頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)3.并聯(lián)投入的準(zhǔn)備合閘時(shí)刻的確定發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間相序、電壓滿足條件時(shí),合閘16當(dāng)前第16頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)合閘瞬間開關(guān)兩端電位差為:3.并聯(lián)投入的準(zhǔn)備17當(dāng)前第17頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)
ⅡI而合閘屬于暫態(tài)過程,此時(shí)回路阻抗很小,即便很小,回路中也會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流,最佳時(shí)刻3.并聯(lián)投入的準(zhǔn)備電壓差用相量表示,頻率有較小差異時(shí),18當(dāng)前第18頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)三、投入并聯(lián)的方法1.準(zhǔn)確同步法:將發(fā)電機(jī)調(diào)整到符合并聯(lián)條件后的合閘并網(wǎng)操作過程稱為準(zhǔn)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(zhuǎn)法2.自同步法(selfsynchronizingmethod)19當(dāng)前第19頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)步驟:①將待并網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)接近同步速度;②調(diào)勵(lì)磁使發(fā)電機(jī)空載電壓與電網(wǎng)電壓相等;③確認(rèn)相序相同,調(diào)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速使發(fā)電機(jī)電壓頻率fII約等于電網(wǎng)頻率fI;④在對(duì)應(yīng)相電壓相位相同的瞬間,合閘并網(wǎng)。1、準(zhǔn)確同步法如何確認(rèn)?為什么20當(dāng)前第20頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)21(1)燈光熄滅法在電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)的對(duì)應(yīng)相間接三組燈12fⅡ約等于電網(wǎng)頻率fⅠ,變化,燈的明暗程度變化21當(dāng)前第21頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)(1)燈光熄滅法
故三組燈同時(shí)明或暗。U同時(shí)變化加在3組燈上電壓的特點(diǎn):
U相同12原理:燈泡忽明忽暗的頻率取決于?22當(dāng)前第22頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)燈光熄滅法原理:電機(jī)各端與電網(wǎng)同相端對(duì)應(yīng),三燈泡同時(shí)亮、暗,燈泡熄滅的瞬間為合閘的最佳時(shí)機(jī)。(1)燈光熄滅法23當(dāng)前第23頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)(1)燈光熄滅法當(dāng)不滿足并網(wǎng)條件時(shí),燈光熄滅法所見的現(xiàn)象a.頻率不等,且相差較大:b.電壓不等12如果3個(gè)相燈呈現(xiàn)同時(shí)熄滅、同時(shí)亮,但明暗交替很快,這時(shí)需調(diào)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,使得明暗變化慢些。三個(gè)相燈沒有絕對(duì)熄滅的時(shí)候,而是在最亮和最暗范圍閃爍。需調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。1224當(dāng)前第24頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)25d.相序不等c.相角不等(1)燈光熄滅法當(dāng)不滿足并網(wǎng)條件時(shí),燈光熄滅法所見的現(xiàn)象三個(gè)相燈明暗程度不一致且呈旋轉(zhuǎn)狀態(tài),需對(duì)調(diào)發(fā)電機(jī)或電網(wǎng)的任意兩根接線。電網(wǎng)電壓與發(fā)電機(jī)段電瞬時(shí)值不等,三個(gè)相燈不熄滅,不能合閘并網(wǎng)。1225當(dāng)前第25頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)26并車步驟:①通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小使電壓相等;②電壓調(diào)整好后,如果相序一致,燈光應(yīng)表現(xiàn)為明暗交替。如果燈光不是明暗交替,則說明相序不一致,應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的出線相序或電網(wǎng)的引線相序,嚴(yán)格保證相序一致;③通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變頻率,直到燈光明暗交替十分緩慢時(shí),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(wǎng)同步指示燈GS26當(dāng)前第26頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)27(2)燈光旋轉(zhuǎn)法一相燈泡同端連接,另外兩個(gè)交叉連接
2I27當(dāng)前第27頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)(2)燈光旋轉(zhuǎn)法加在此3組燈上電壓不等,故三組燈不是同時(shí)亮暗,此時(shí)⊕3最亮,⊕2次之,⊕1最暗。若2>1,以電網(wǎng)為參照,相當(dāng)于發(fā)電機(jī)電壓順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
2I增加,減小,增加。28當(dāng)前第28頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)當(dāng)⊕3最亮后,⊕1亮度繼續(xù)↑,⊕2變暗;下一個(gè)最亮⊕為1;再又輪到⊕2最亮。燈的亮度變換為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。29當(dāng)前第29頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)(2)燈光旋轉(zhuǎn)法原理:若2>1,燈的亮度變換為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。30當(dāng)前第30頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)(2)燈光旋轉(zhuǎn)法思考:若2<1,燈的亮度變換如何?燈光旋轉(zhuǎn)速度取決于?燈光旋轉(zhuǎn)法尋找合閘時(shí)間:調(diào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速,使燈光旋轉(zhuǎn)速度慢,然后在A相燈熄滅,合閘并網(wǎng)。電網(wǎng)同步指示燈GSABC31當(dāng)前第31頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)
2I合閘時(shí),對(duì)應(yīng)A相燈滅,其他兩組燈光度相同。問題:合閘的時(shí)候,發(fā)電機(jī)頻率與電網(wǎng)頻率不同,也就是其轉(zhuǎn)子速度不是同步速度。如何解決?32當(dāng)前第32頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)(2)燈光旋轉(zhuǎn)法電網(wǎng)同步指示燈GS
旋轉(zhuǎn)法并車步驟為:
①通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小使得發(fā)電機(jī)的端電壓等于電網(wǎng)電壓;
②電壓調(diào)整好后,如果相序一致,則燈光旋轉(zhuǎn),否則說明相序不一致,這時(shí)應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的出線相序或電網(wǎng)的引線相序;
③通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變其頻率,直到燈光旋轉(zhuǎn)緩慢時(shí),這時(shí)等待對(duì)應(yīng)相相接的燈完全熄滅的瞬間到來,合閘并車。33當(dāng)前第33頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)準(zhǔn)確同步法又稱為理想整步法。由于它對(duì)并車條件逐一檢查和調(diào)整,所以費(fèi)時(shí)較多。準(zhǔn)確同步并列的優(yōu)點(diǎn)是并列時(shí)沖擊電流小,不會(huì)引起系統(tǒng)電壓變化。燈光旋轉(zhuǎn)和燈管熄滅屬于手工操作,隨著檢測(cè)技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展,手工并網(wǎng)已很少,而是廣泛采用自動(dòng)并網(wǎng)裝置。準(zhǔn)確同步并列法按自動(dòng)化程度不同,分為手動(dòng)準(zhǔn)同步、半自動(dòng)準(zhǔn)同步和自動(dòng)準(zhǔn)同步。1、準(zhǔn)確同步法34當(dāng)前第34頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)隨著檢測(cè)技術(shù)和控制技術(shù)的不斷進(jìn)步,手工并網(wǎng)操作已很少使用了,而是廣泛采用自動(dòng)并網(wǎng)裝置。自動(dòng)裝置不但使并網(wǎng)合閘瞬間的各項(xiàng)要求能最大限度地得到滿足、電磁沖擊和機(jī)械沖擊最小、杜絕了手工操作的種種不足,而且可對(duì)電網(wǎng)故障作出最快速、最恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng),提高了電力系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化能力和運(yùn)行可靠性。1、準(zhǔn)確同步法35當(dāng)前第35頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)1、準(zhǔn)確同步法微機(jī)智能準(zhǔn)同期控制保護(hù)器:正常工作時(shí),數(shù)碼管可以顯示發(fā)電機(jī)電壓、發(fā)電機(jī)頻率、電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)頻率、發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)電壓差、發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)頻率差、發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)相位差。36當(dāng)前第36頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)2、自同步法
接線圖如圖,1)將勵(lì)磁繞組通過電阻(約為勵(lì)磁電阻的10倍)短接。2)拖動(dòng)到接近同步速(相差2~5%),在無勵(lì)磁電流的情況下,將發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)。37當(dāng)前第37頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)2、自同步法
3)再接通勵(lì)磁并調(diào)節(jié)勵(lì)磁,如圖,依靠定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速,并車過程結(jié)束。38當(dāng)前第38頁\共有40頁\編于星期六\17點(diǎn)392、自同步法:用于事故狀態(tài)下的并車前提:相序一致將勵(lì)磁繞組通過電阻短接拖動(dòng)到接近同步速(相差2~5%),在無勵(lì)磁電流的情況下,將發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)再接通勵(lì)磁并調(diào)節(jié)勵(lì)磁,依靠定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速,并車
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