第十五章同步发电机并联运行单机供电的缺点是明显的，既不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得停电)，又无法实现供电的灵活性和经济性。这些缺点可以通过多机并联来改善。通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上(见图15-1)，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)，如图15-2。电网供电比单机供电相比有许多优点：提高了供电的可靠性，一台发电机发生故障或定期检修不会引起停电事故；提高了供电的经济性和灵活性，例如水电厂与火电厂并联时，在枯水期和丰水期，两种电厂可以调配发电，使得水资源得到合理使用。在用电高峰期和低谷期，可以灵活地决定投入电网的发电机数量，提高了发电效率和供电灵活性；提高了供电质量，电网的容量巨大(相对于单台发电机或者个别负载可视为无穷大)，单台发电机的投入与停机，个别负载的变化，对电网的影响甚微，衡量供电质量的电压和频率可视为恒定不变的常数。电网对单台发电机来说可视为无穷大电网或无穷大汇流排。同步发电机并联到电网后，它的运行情况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网一致而不会单独变化。第一节投入并联运行的条件和方法若以上条件中的任何一个不满足则在如图15-3中的开关K的两端，会出现差额电压，如果闭合K，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一些小的冲击电流。并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。通常用电压表测量电网电压，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U1=U。再借助同步指示器检查并调整频率和相位以确定合闸时刻。二、同步发电机的并车方法1.灯光明暗法如图15-13a所示，将三只灯泡直接跨接于电网与发电机的对应相之间。并车方法为：通过调节发电机励磁电流的大小使得，其中UG为发电机电压，为US电网电压；电压调整好后，如果相序一致，灯光应表现为明暗交替，如果灯光不是明暗交替，则说明相序不一致，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序一致；通过调节发电机的转速就改变频率，直到灯光明暗交替十分缓慢时，说明同步发电机和电网的频率已十分接近，这时等待灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。图15-4三相发电机整步当不满足并网条件时，暗灯法所见的现象：频率不等相灯将呈现同时暗、同时亮的交替变化现象，说明发电机与电网的频率不同，需调节原动机转速从而改变发电机频率。电压不等三个相灯没有绝对熄灭的时候，而是在最亮和最暗范围闪烁，需调节励磁电流从而改变发电机的端电压。相序不等三个相灯明暗呈交替变化状态，说明发电机与电网的相序不同,需对调发电机或电网的任意两根接线。相位不等三组相灯不同时熄灭，不能合闸并网，需微调节转速。2.灯光旋转法参看图15-4b图，灯1跨接于A1B，灯2跨接于B1A，灯3跨接于C1C。旋转法并车方法为：通过调节发电机励磁电流的大小使得，其中UG为发电机电压，为US电网电压；电压调整好后，如果相序一致，则灯光旋转，否则说明相序不一致，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序一致；通过调节发电机的转速改变的频率，直到灯光旋转十分缓慢时，说明和频率已十分接近，这时等待灯3完全熄灭的瞬间到来，即可合闸并车。准确同步法他又称为理想整步法。由于它对并车条件逐一检查和调整，所以费时较多。准同步并列的优点是并列时冲击电流小，不会引起系统电压降低。不足是并列操作过程中需要对发电机电压、频率进行调整，并列时间较长且操作复杂，另外，如果合闸时刻不准确，可能造成非同步合闸。按自动化程度不同，准同步并列分为手动准同步、半自动准同步和自动准同步。2）自同步并列：将励磁绕组通过电阻（约为励磁电阻的10倍）短接，如图15-5（a），拖动到接近同步速(相差2~5％)，在无励磁电流的情况下，将发电机接入电网。再接通励磁并调节励磁，如图15-5（b），依靠定子磁场和转子磁场之间的电磁转矩将转子拉入同步转速，并车过程结束。需要注意的是：励磁绕组必须通过一限流电阻短接，因为直接开路，将在其中感应出危险的高压；直接短路，将在定、转子绕组间产生很大的冲击电流。图15-5自同步法的接线图（a）第一步接电阻异步运行；（b）接励磁电源同步运行自同步并列的优点是并列过程中不存在调整发电机电压、频率的问题，并列时间短且操作简单，在系统电压和频率降低的情况下，仍有可能将发电机并入系统，容易实现自动化；不足是并列发电机未经励磁，并列时会从系统中吸收无功而造成系统电压下降，同时产生很大的冲击电流。第二节并列运行的同步发电机电磁功率与功率特性二、隐极同步发电机的功率特性与转矩特性②转子磁极中轴线与气隙磁极中轴