一、并網(wǎng)的條件和方法
定義：無(wú)窮大電網(wǎng)——電網(wǎng)的電壓和頻率保持不變，電網(wǎng)的綜合阻抗等零。
方法：準(zhǔn)同期并列法和自同期并列法
一)準(zhǔn)同期并列法——先激磁，后并網(wǎng)(正常并網(wǎng)采用)
1.條件：待并發(fā)電機(jī)的電壓與電網(wǎng)電壓大小相等、相位相同;
待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相等;
待并發(fā)電機(jī)的電壓與電網(wǎng)電壓相序相同。
2.不滿足條件的后果——以隱極機(jī)為例分析
1)電壓大小不等：會(huì)產(chǎn)生沖擊電流和沖擊電磁力
2)電壓相位不同：會(huì)產(chǎn)生沖擊電流、沖擊電磁力和沖擊電磁轉(zhuǎn)矩
3)頻率不等：若頻差太大，會(huì)產(chǎn)生拍振電壓、拍振電流、拍振電磁力和拍振電磁轉(zhuǎn)矩，引起電機(jī)振動(dòng),但“微小頻差的自整步作用”
4)相序不同：永遠(yuǎn)不能拉入同步，且沖擊電流很大。“不允許”
3.并列方法：同期表法——自動(dòng)準(zhǔn)同期并列裝置
燈光法——實(shí)驗(yàn)室
1)同期表法：電壓表——調(diào)勵(lì)磁電流
頻率表——調(diào)轉(zhuǎn)速
同期表——相位與同期點(diǎn)
2)燈光法：
(1)暗燈法：對(duì)應(yīng)相相接
現(xiàn)象：燈不滅——表示有壓差
燈明暗變化快——表示頻差大
燈光旋轉(zhuǎn)——表示相序接錯(cuò)
全暗時(shí)合閘
(2)旋轉(zhuǎn)燈光法：B、C相對(duì)調(diào)
現(xiàn)象：燈不滅——表示有壓差
燈旋轉(zhuǎn)快——表示頻差大
燈光不旋轉(zhuǎn)——表示相序接錯(cuò)
A相燈暗時(shí)合閘
(3)實(shí)驗(yàn)室采用的方法——同期表盤
二)自同期并網(wǎng)法——先并網(wǎng)，后激磁(事故采用)
1.并網(wǎng)前勵(lì)磁回路的狀態(tài)：必須串滅磁電阻—見(jiàn)圖6-37
2.條件：沖擊電流小于允許值,沖擊電流引起的壓降及電壓恢復(fù)時(shí)間在允許范圍之內(nèi),一般水電廠采用.
二、功角特性
1. 定義：在激磁電動(dòng)勢(shì)E0和端電壓U保持不變時(shí)，電磁功率與功率角δ之間的關(guān)系Pe=f(δ)。
2. 功角特性：
忽略電阻，則 Pe≈mUIcosφ
根據(jù)相量圖6-38，知φ=ψ-δ，代入上式，可得
式中，第一項(xiàng)
凸極同步電機(jī)的功角特性見(jiàn)圖6-39。由圖可知，0°≤δ≤180°時(shí)，電磁功率為正值，對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)狀態(tài);-180°≤δ≤0°時(shí)，電磁功率為負(fù)值，對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。
對(duì)于隱極機(jī)，由于
對(duì)于凸極機(jī)，電磁功率Pe也可寫成
3.功率角(δ，簡(jiǎn)稱功角)的雙重物理意義
(1)時(shí)間相量
(2)轉(zhuǎn)子磁極軸線與定子等效磁極軸線的空間夾角。
定子等效磁極：產(chǎn)生主磁通、電樞反應(yīng)磁通和漏磁通的磁極。
三、有功功率的調(diào)節(jié)及靜穩(wěn)定的概念
1.有功功率的調(diào)節(jié)
(1)如何調(diào)節(jié)?
——根據(jù)能量守恒的原則，要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸入的有功功率。
(2)調(diào)節(jié)過(guò)程：
——若增大發(fā)電機(jī)輸入的有功功率，即增大原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子加速，功角?增大，由功角特性知，電磁功率增大，即輸出的有功功率增大，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)矩重新達(dá)到平衡。
(3)調(diào)節(jié)后，各物理量的變化(以隱極機(jī)為例，不調(diào)勵(lì)磁，忽略電樞電阻和磁路飽和的影響)：
2.靜穩(wěn)定的概念(Pe—δ曲線的運(yùn)行穩(wěn)定區(qū))
(1)定義：并網(wǎng)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)外界發(fā)生微小擾動(dòng)，在擾動(dòng)消失后，發(fā)電機(jī)能否會(huì)到原來(lái)的工作狀態(tài);若能，就是靜態(tài)穩(wěn)定的。
(2)分析過(guò)程：見(jiàn)圖6-43 第225和226頁(yè)
(3)穩(wěn)定判據(jù)：整步功率系數(shù)
四、無(wú)功功率的調(diào)節(jié)
1.無(wú)功功率的概念：
在交流電的發(fā)、輸、用過(guò)程中，
用于轉(zhuǎn)換成非電磁形式的能量—有功：
(1)交流電的有功功率如何表示?—平均功率
(2)電網(wǎng)中有功電源?—發(fā)電機(jī)
(3)電網(wǎng)中有功負(fù)荷?—電阻
用于電路內(nèi)電磁場(chǎng)間交換的能量—無(wú)功：
(1)交流電的無(wú)功功率如何表示?—最大瞬時(shí)值
(2)電網(wǎng)中無(wú)功電源?——電容
(3)電網(wǎng)中無(wú)功負(fù)荷?——電感
2.無(wú)功功率的調(diào)節(jié)：
(1)如何調(diào)節(jié)?——調(diào)勵(lì)磁
(2)調(diào)節(jié)過(guò)程：
——根據(jù)能量守恒的原則，調(diào)無(wú)功，調(diào)勵(lì)磁，有功功率不變，即
由于電網(wǎng)電壓U和發(fā)電機(jī)的同步電抗Xs不變，所以上式可寫為
(3)調(diào)節(jié)后，各物理量的變化(以隱極機(jī)為例，忽略電樞電阻和磁路飽和的影響)：
圖6-44
相量圖分析：
1.正常勵(lì)磁(
)：
只輸出有功功率，cosφ=1，電樞電流最小(只有有功分量);——白色
2.“過(guò)勵(lì)”(增大勵(lì)磁
)：
輸出有功功率同時(shí)輸出無(wú)功功率，cosφ滯后，電樞電流增大;——紅色
3.“欠勵(lì)”(減少勵(lì)磁
)：
輸出有功功率同時(shí)吸收無(wú)功功率，cosφ超前，電樞電流增大;——蘭色
問(wèn)題：
1.調(diào)無(wú)功時(shí)，有功變不變?——不變
調(diào)無(wú)功——調(diào)勵(lì)磁電流——功角變化(有功不變)
功率極限變(E0變)——靜穩(wěn)定程度變
2. 調(diào)有功時(shí)，無(wú)功變不變?——變
調(diào)有功(若增大)—調(diào)原動(dòng)機(jī)輸入(增大)—功角變化(增大)—有功變化(增大)、無(wú)功變化(減小)
結(jié)論：
電網(wǎng)電壓由電網(wǎng)無(wú)功功率平衡決定——調(diào)勵(lì)磁
電網(wǎng)頻率由電網(wǎng)有功功率平衡決定——調(diào)原動(dòng)機(jī)