發(fā)電廠變電站電氣部分14_同步發(fā)電機

1、電力系統(tǒng)規(guī)劃與可靠性發(fā)電廠變電站電氣部分2019版,****老師,email：****QQ群： ****,教學安排,學分：2 （選修）講課/課外：40/40 學時周數(shù)：10 （7周-16周）教學方式：講授與自學相結合， 輔助練習、課堂討論、課堂練習考核形式：考試 （平時30%，期終考試70% ）答疑地點、時間： 上課教室、最后兩次課教師：****老師email ： ****,教學安排,1

2、 基本形式及電能質量與供電可靠性2 電氣接線、設備的基本概念與定義3 開關電器4 限流電器5 互感器6 導體與絕緣子7 交流輸電補償器8 電氣主接線的結構形式、運行與操作9 自用電接線10 配電裝置的結構形式,教學內容,教學內容1,11 配電設備的選擇計算12 測量、信號與控制系統(tǒng)13 直流操作電源14 同步發(fā)電機的正常運行情形操作15 同步發(fā)電機的異常運行狀態(tài)與事故處理16 異步發(fā)電機的運行17 變壓器的

3、負載能力18 配電設備的運行與維護19 附錄、參考文獻,教學內容,教學內容2,掌握《發(fā)電廠變電站電氣部分》課程的基本知識、基本理論和基本分析方法 。了解《發(fā)電廠變電站電氣部分》在電力系統(tǒng)中的應用情況及相關問題。,教學內容,教學目的,《發(fā)電廠變電站電氣部分》（第四版）牟道槐 重慶大學出版社2017年3月第4版,教學內容,教 材,同步發(fā)電機投入電力系統(tǒng)并聯(lián)運行稱為并列操作。并列操作應滿足下列兩點基本要求：1)并列斷路

4、器合閘瞬間產(chǎn)生的沖擊電流不超過允許值；2)斷路器合閘后，發(fā)電機能迅速進入同步。,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,第一節(jié) 同步發(fā)電機的同期系統(tǒng)與并列操作,一、同步發(fā)電機的并列操作,7,二、手動準同期系統(tǒng),,手動準同期分為集中同期和分散同期兩種。集中同期方式為：同期表計和操作開關集中裝設在主控制室的一塊屏上(或裝設于中央控制屏上)，任一同期點的同期操作，均可在該屏上進行。當采用集中方式時，同期表計一般采用組合式同期表。分散同期為同

5、期表計集中裝在同期小屏上，各同期點的操作則在其各自的控制屏上。根據(jù)同期小屏上儀表的清晰可見度，同期小屏可裝設在主環(huán)控制屏的一側或兩側。,8,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,圖14-1 同步表外形圖,9,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,圖14-2 同期表計接線圖,10,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,圖14-3 發(fā)電機與母線聯(lián)系斷路器的手動準同期回路原理接線圖,11,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,三

6、、發(fā)電機的手動準同期并列操作步驟,,并列操作前，發(fā)電機須進行啟動前的檢查、準備工作，例如檢查發(fā)電機各部分及其周圍的清潔狀況；檢查發(fā)電機出線及其連接設備、保護裝置、控制設備等的完好性；檢查各接地線是否都已拆除，工作票是否都已收回，常設遮欄是否已全部恢復等。停電時間較長的發(fā)電機還須測量發(fā)電機定子線圈和全部勵磁回路的絕緣電阻。,12,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,一、同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)及其分類,,同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的作用是向轉子提

7、供勵磁電流。一般帶有自動調節(jié)器使之具有如下基本功能：1)整定發(fā)電機的外特性，即整定發(fā)電機輸出無功電流IQ與發(fā)電機端電壓UF的關系。2)上、下平移外特性線，實施二次調整，實現(xiàn)運行人員或上級自動裝置對發(fā)電機輸出無功的干預。,第二節(jié) 同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)與無功——電壓調節(jié)，電力系統(tǒng)電壓變化的影響,13,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,3)當發(fā)電機端電壓嚴重下降(例如低于額定電壓的85%)時，實施強行勵磁(為滿載勵磁的2倍左右)

8、以保證發(fā)電機運行的穩(wěn)定性；4)過壓減勵。,14,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,圖14-4 同步發(fā)電機端電壓與無功負荷電流的關系曲線,15,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,圖14-5 直流勵磁機勵磁系統(tǒng)原理圖(a)并激直流勵磁機；(b)他激自流勵磁機,16,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,圖14-6 他勵交流勵磁機帶靜止硅整流方式(a)副勵磁機為永磁機；(b)副勵磁機采用自勵恒壓,17,第14章 同步

9、發(fā)電機的正常運行與操作,圖14-7 自并勵半導體,圖14-8 自復勵半導體勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)(a)交流側串聯(lián)自復勵式；(b)直流側并聯(lián)自復勵式,18,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,二、同步發(fā)電機正常運行時無功——電壓的調節(jié),,同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)后，不但要向電網(wǎng)提供有功功率，還要對電網(wǎng)提供或吸收無功功率。從能量守恒的觀點來看，調節(jié)無功功率不需要改變原動機輸入功率，只要調節(jié)同步發(fā)電機勵磁電流就可以改變發(fā)電機發(fā)出的無功功率

10、和端電壓。當外部系統(tǒng)容量很大，發(fā)電機與之聯(lián)系緊密（輸電阻抗很小）時，一臺發(fā)電機的勵磁調節(jié)對端電壓影響甚微。,19,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,圖14-9 同步發(fā)電機穩(wěn)態(tài)運行等值電路及相量圖(a)等值電路圖；(b)相量圖,20,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,同步發(fā)電機對稱運行時每相輸出的功率為：由相量圖可見將式(14-2)代入式(14-1)，得發(fā)電機功角特性式為：,21,第14章 同步發(fā)電機的正常運

11、行與操作,22,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,發(fā)電機的無功狀態(tài)由式（14-4）確定，無功與電壓的關系可寫為,23,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,三、電力系統(tǒng)電壓變化對發(fā)電機的影響,,電壓過高將產(chǎn)生下列危害：(1)如保持發(fā)電機勵磁為額定勵磁不變，額定狀態(tài)點處于QU特性下降段時，發(fā)電機機端電壓上升時導致Q＜Qe，如需保持無功輸出為Qe，勢必導致轉子電流過載。,24,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,(2)電

12、壓高時，定子鐵芯的磁通密度大，鐵損增加，至使鐵芯溫度升高，盡管相應降低定子電流減小了銅損，也仍然不能彌補，因為當電壓高于額定值的5%時，往往鐵損的增大超過按同樣比例減小電流而減少的銅損。(3)由于發(fā)電機正常運行時，定子鐵芯工作于較高飽和程度下，所以電壓升高不多的情況下也會使鐵芯過飽和而大大增加發(fā)電機端部結構的漏磁，導致定子結構部件出現(xiàn)局部危險過熱。(4)對定子繞組絕緣產(chǎn)生威脅。,25,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,一、同步

13、發(fā)電機的調速系統(tǒng),,發(fā)電機的輸入有功功率及頻率的調整是由原動機的調速系統(tǒng)改變原動機的進汽(水)量來實現(xiàn)調速。原動機調速系統(tǒng)有多種，根據(jù)測量環(huán)節(jié)的工作原理，可分為機械離心式液壓調速系統(tǒng)和電氣液壓調速系統(tǒng)兩大類。,第三節(jié) 同步發(fā)電機的調速系統(tǒng)與有功——頻率調節(jié)，電力系統(tǒng)頻率變化的影響,26,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,圖14-12 離心飛擺式調速系統(tǒng)示意圖,27,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,原動機調節(jié)特性的斜率

14、為定義原動機的調差系數(shù)為：,28,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,二、同步發(fā)電機正常運行時有功-頻率的調節(jié),,這里首先必須區(qū)分P和PT這兩個不同的量，前者是發(fā)電機輸出的電磁功率，是由發(fā)電機定子磁場與轉子磁場相互作用而實現(xiàn)的發(fā)電機轉子與定子之間的功率傳遞，由式(14-3)確定，稱為發(fā)電機的功角特性，發(fā)電機端電壓和勵磁恒定狀態(tài)下的功角特性如圖14-14所示。,29,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,30,第14章 同

15、步發(fā)電機的正常運行與操作,三、電力系統(tǒng)頻率變化對發(fā)電機組的影響,,系統(tǒng)頻率增高時：(1)發(fā)電機轉速增加，轉子飛逸力矩增大，對安全運行不利。(2)由于鐵損耗與頻率的平方成正比，頻率增高將使發(fā)電機鐵損增加。,31,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,系統(tǒng)頻率降低時：(1)發(fā)電機轉速降低，使兩端風扇鼓進的風量降低，發(fā)電機冷卻條件變壞，造成繞組和鐵芯的溫度升高而不得不降低出力。(2)電勢Eq與頻率和主磁通成正比，頻率降低時Eq減小

16、，為維持必要的Eq就得增加勵磁電流，這易引起轉子繞組過熱；定子鐵芯飽和漏磁增加，使機座的某些部件產(chǎn)生局部高溫，為避免這些現(xiàn)象只有降低發(fā)電機出力。,32,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,(3)由于發(fā)電機機械慣性時間常數(shù)與轉速的平方成正比，所以頻率的下降將使慣性時間常數(shù)減小，從而對發(fā)電機的動態(tài)穩(wěn)定產(chǎn)生不良影響。(4)汽輪機在較低轉速下運行，若發(fā)電機輸出功率不變，葉片就要過負荷。較低頻率還可能引起汽輪機尾部葉片因產(chǎn)生共振而斷裂

17、。,33,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,一、解列,,解列操作包含轉移發(fā)電機負荷和操作斷路器兩個步驟。通過手動操作發(fā)電機調速用伺服電機作用于調頻器，以及操作手動調節(jié)勵磁裝置，逐漸減少待解列機組的有功及無功負荷，同時逐漸增加其他并列機組的有功及無功負荷，將待解列機組的負荷逐漸地轉移到其他機組上去。,第四節(jié) 同步發(fā)電機的解列與停機操作,34,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,二、停機,,停機時間較長時應將已解列的發(fā)電機的附屬

18、設備退出工作，使之處于安全狀態(tài)。因此需作一系列操作、調節(jié)與試驗。,35,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,思 考 題1.對同步發(fā)電機并列的兩點基本要求及為此提出的并列時刻的3個條件是什么?如何利用MZ—10組合同期表監(jiān)視這3個條件?TJJ繼電器如何發(fā)揮自動監(jiān)控功能?2.發(fā)電廠同期接線系統(tǒng)中各同期小開關TK，STK，QK的作用如何?3.同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)由哪些基本部分組成?按勵磁功率源如何分類及使用范圍?,36,第14章

19、 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,4.自動調節(jié)勵磁系統(tǒng)應具有哪些基本功能?5.在發(fā)電機端電壓恒定條件下，有哪些方法可以增加發(fā)電機的無功輸出?其原理為何?6.在發(fā)電機輸出有功恒定條件下，有自動勵磁調節(jié)器的發(fā)電機輸無功如何受機端電壓的影響？如何手動增、減無功輸出?在恒定勵磁條件下(自動勵磁調節(jié)器退出工作)，機端電壓的變化又如何影響發(fā)電機的無功輸出?,37,第14章 同步發(fā)電機的正常運行與操作,,7.電壓過高或過低對發(fā)電機有何危害?8.