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水轮发电机的自动并列 1、简述同步发电机两种同期并列方式的操作步骤，并分析各自的特点和用途。 答：同步发电机具有准同期和自同期两种同期并列方式。其中： 准同期的操作步骤为 打开机组导叶到空载位置 打开机组导叶到空载位置 发电机投入励磁 调节机组的电压和转速 判断发电机是否满足并列条件 发电机接近同步转速 将机组投入系统并列运行 满足 不满足 自同期的操作步骤为 打开机组导叶到空载位置发电机断路器合闸发电机投入励磁机组并入系统运行发电机接近同步转速 打开机组导叶到空载位置 发电机断路器合闸 发电机投入励磁 机组并入系统运行 发电机接近同步转速 但是，准同期存在着非同期并列操作可能，并使机组严重损坏。为了避免非同期并列，在准同期并列时，同期回路带有非同期闭锁。 另外，当电力系统发生故障而出现低频、低压时，将给准同期操作带来困难。 自同期具有如下特点： 不需调整电压、相位和精确调整转速，操作简单； 由于并列操作时未投励，消除了非同期并列的可能； 与准同期相比，大大缩短了并列的时间。 　自同期并列为电力系统发生故障而出现低频、低压时，启动备用机组创造了很好的条件，对于防止事故扩大，迅速恢复系统起到重要作用。 　　由于发电机以自同期投入系统时，未励磁的发电机相当于异步电动机，因此自同期存在如下缺点： 出现短时间的电流冲击，并使系统电压下降； 冲击电流引起的电动力可能对定子绕组绝缘和定子绕组端部造成不良影响； 冲击电磁力矩将使机组大轴产生纽矩，并引起振动。 但是，冲击电流和冲击电磁力矩均比发电机出口三相短路时小，并且缩减快，通常不会对发电机造成损害，但冲击电流产生的电动力可能对定子绕组绝缘和端部造成累计性变形和损害。特别是自同期时发电机处于冷状态，造成的不良影响比热状态下的发电机出口三相短路更严重。因此，在事故时机组采用自动自同期并列。 2、简述准同期并列的条件，并说明可能造成非同期合闸的原因及其危害。 答：准同期并列的条件为： 发电机与电力系统的相序相同； 发电机与电力系统的频率相同； 发电机与电力系统的电压相同； 发电机与电力系统的相位相同。 可能造成非同期并列的原因为： 发电机的一次或二次接线不正确； 同期装置工作不正确； 运行人员误操作。 非同期并列操作可能使机组严重损坏： 如果相位差为180°时非同期合闸，则发电机定子绕组的冲击电流将比发电机出口的三相短路电流大一倍； 如果电压或频率不相同，将对机组产生很大的电磁冲击力，甚至高达额定力矩的8-26倍。 3、已知滑差周期为，试确定机组和系统的频率差。 解： 式中 为待并发电机的频率；系统的频率；为滑差角速度。 设：待并发电机的电压为； 系统电压为； 其频率差和相位差为0，电压差为，试计算并列时的最大冲击电流。 解：根据最大冲击电流的近似计算式 式中：为待并发电机的纵轴次暂态电抗。 已知电压差为，则有 设：待并发电机的电压为； 系统电压为； 简要说明如何根据脉动电压分析电压差和频率差。 答：设待并发电机和系统电压的最大值为； 脉动电压是一个电角速度为、幅值（包络线）为正弦规律变化的交流电压。准同期并列时与很接近，故脉动电压频率仍接近于50Hz，在脉动电压中，其幅值的变化规律为 （1） 式中 ： 为滑差角速度；为与的相位差。 从的时间称为滑差周期 （2） 由（1）式可知： 在与的幅值相等的条件下：时，脉动电压的幅值达到最大值；（）时，脉动电压的幅值达到最小值。 如果与的幅值不相等，则脉动电压最小值为。 由（2）式可知：滑差周期与频率差成反比，因此可用滑差周期的大小来判断待并发电机与系统的频率差，从而确定准同期并列的条件是否满足。 若采用8点采样的富氏算法计算一个周期函数的基波和二次谐波的幅值和相位，试写出相应的计算式。 解：根据离散富氏算法的计算式，的n次谐波分量的幅值和相位为： ； ； 式中：；；N 为一个周期中的采样数； 为第k个采样值；为周期函数谐波次数。 已知N=8，当时： ； ； 式中：；； 当时： ； ； 式中：；。 水轮发电机励磁的自动调节 简述水电机组励磁控制的任务，以及对自动调节装置的要求。 答：（1）自动调节励磁装置（AVR）的任务： 维持发电机端电压水平并且合理分配各机组的无功负荷； 提高电力系统运行的稳定性和输电线路的传输能力； 提高带时限动作继电保护的灵敏度； 加速短路后的电压恢复过程和改善异步电动机的启动条件； 改善自同期或发电机失磁运行时电力系统的工作条件； 防止水轮发电机突然甩负荷时电压过度升高。 （2）对自动调节励磁装置（AVR）的要求： 工作可靠 AVR装置本身发生故障，可能迫使机组停机，甚至可能对电力系统造成严重影响。 有足够的输出容量 AVR的容量