发电机的基本构造水泥余热发电站并列及继电保护装置.docx
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发电机的基本构造水泥余热发电站并列及继电保护装置
发电机的基本构造、并列及继电保护装置
第一节电气主接线的结构与特点
一、水泥余热发电的电气主接线的特点：
水泥余热发电是利用水泥熟料生产过程中的中、低品位的余热，将设置在篦冷机旁的AQC锅炉，设置在预热器旁的PH锅炉中的介质——水变为蒸汽，去推动汽轮机带动发电机发电。
它是属于资源综合利用的小型热力发电站，符合国家的有关政策。
余热发电站发出的电力一般是并网不上网，自发自用，即发电机发出的电能，通过本企业的总降压变电所的6kV母线，与电网相并列。
但根据电力公司的要求，自发自用的用户，不得向电网输送电能，其所发的有功功率，应全部用于本企业的用电设备。
这实际上是在发电机与电网并列后，减少从电网吸收有功功率。
从下面的主接线图中我们可以看到，在余热电站未运行之前，通过总降的52F开关柜将总降的电能输送至52P、52H开关柜，供余热电站启动辅机设备。
当发电机发电后，通过52G、52P开关、电缆及52F开关与电网同期并列，将电能输送到总降的某段母线上；同时通过52G、52H开关柜，向站用变压器供电，即向马达控制中心（MCC）供电。
这样就体现出余热发电的电气主接线的特点：
电站的受电与电站的馈电，共用同一个回路。
它的优点是，投资省，对原有总降不作大的变动。
二、余热发电的主接线图：
1#2#
20MVA20MVA
52P
52F
52G52H
G
MCC
图7-1水泥余热发电电气主接线
一般的熟料基地的总降压变电所都有2台及以上的主变，有1路或2路110kV进线，如宁国水泥厂1、2线总降和铜陵海螺万吨线，都是有2路110kV进线。
有2路110kV进线的总降，在110kV侧都有断路器进行联络（铜陵海螺万吨线总降110kV侧无联络断路器，仅有联络刀闸）。
6kV母线侧设置母联开关，平时应处于断开位置。
110kV主变的中性点平时不得接地，这是按电力公司的要求，2台主变应分列运行。
当余热发电站建成后，必须并与本企业的总降某段母线相联结，通过总降母线与系统同期并列运行。
这样，余热发电在总降母线下有一台联络开关柜，我们称之为52F，在余热电站有一台联络开关柜，我们称之为52P；发电机的同期并列开关柜为52G，与52P相串联。
在52P与52G开关柜之间，并联一台52H开关柜，作为站用变压器的上位开关。
第二节汽轮发电机的构造
一、汽轮发电机的构造
汽轮发电机的构造，主要有这几大部分：
发电机的定子、机座；转子几部分构成。
下面就发电机的转子与定子的结构分别进行介绍。
1、汽轮发电机的定子发电机的定子是由导磁的铁心和导电的定子绕组组成。
铁
心是用0.35～0.5mm硅钢片叠制成的，直径小的电机定子，由整张硅钢片冲制叠成，直径大的发电机铁心，则由硅钢片冲成扇形，然后拼成一个整圆叠成。
每片硅钢片的两面都涂有绝缘漆，以减少铁心的蜗流损耗。
铁心用压板压紧，固定在机座上。
三相绕组一般都是绕制成形的，用云母或玻璃丝带做绝缘，以120°电角度分布在定子铁心槽中，用槽楔压紧定子的硅钢片之间留有通风孔，其输出端三个头及中性点的三个头全部抽出来。
2、发电机转子转子是汽轮发电机的非常关键的一部分。
它的作用就是要产生磁场，以便转子旋转时，在定子的绕组中感应交流电动势，同时将轴上的输入机械功率转换为电磁功率。
转子上主要有导电的励磁绕组和导磁的铁心所组成。
汽轮发电机转子分凸极式和隐极式两种。
一般来说，两极汽轮发电机转子为隐极式，两极以上转速较低的汽轮发电机转子为凸极式。
下面我们分别来叙述转子的铁心和激磁绕组。
转子铁心由于汽轮发电机的转速很高，为了很牢固地固定励磁绕组，大容量的汽
轮发电机的转子几乎都是隐极式的。
同时，由于转子的转速很高，受离心力的影响，转子的直径有一定限度。
为了增大容量，只能增加转子的长度，所以转子形成一个细长的圆柱体。
转子铁心要固定激磁绕组并要成为一个磁体，所以转子铁心一般由高机械强度和导磁较好的合金钢整体锻造而成，与轴锻造成一个整体；一般转子锻造的毛坯要经过钝化处理后再进行机械精加工。
由于汽轮发电机转子比较细长，励磁绕组和转子表面损耗所形成的热量，散出去是比较困难的。
在汽轮发电机的制造工厂里，加工转子的工艺中，一般留有通风槽并在槽楔上开有通风孔进行散热。
励磁绕组转子的励磁绕组是由扁铜线绕制而，为同心式绕组。
各线匝之间垫有绝缘，绝缘一般用0.3mm厚的云母片，绕组与铁心之间还有“对地绝缘”。
励磁绕组的固定是个非常重要的问题，一方面要做到固定绕组时不损坏绝缘，同时考虑到因转子的高转速，离心力很大，压紧绕组的槽楔必须用机械强度很高且不导磁的材料，一般用青铜或铝材做成，绕组的端部，用护环和中心护环来固定。
考虑到转子的通风冷却，在转子的绕组的槽楔还设置通风槽，槽面钻有通风空，以利于转子的散热。
3、励磁机在无刷无环励磁的发电机的转子上，还有同轴的永磁副励磁机（PMG），交流励磁机和整流盘。
永磁发电机的磁极是随轴旋转的，定子线圈是静止固定的，发出的电由其定子绕组引出接至AVR，经AVR中的可控整流后，供给并控制主励磁机的交流发电机励磁绕组（磁极及励磁绕组是静止的）作励磁电源，交流发电机的电枢（随发电机的轴旋转）的电流，经安装在整流盘（整流器）的6只整流二极管全波整流后，通过两根绝缘铜排送发电机的转子励磁绕组。
国产汽轮发电机的无刷励磁系统在发电机轴上的排列顺序：
整流盘、交流发电机、永磁发电机（PMG），发电机的转子。
第三节发电机的励磁
一、同步发电机励磁的基本要求：
同步发电机发出电能时，除原动机供给动能外，还需要有励磁系统来建立磁场。
同
步电动机、变压器、输电线路以及用户的用电设备要消耗无功功率。
如果无功功率供给不足，就很难维持电力系统的电压水平。
发电机既是有功电源，又是无功电源，而同步发电机发出的无功功率的大小，取决于励磁电流的大小。
励磁系统对发出无功功率，维持系统电压水平是至关重要的。
因此，励磁系统应能满足以下基本要求：
（1）、励磁系统不应受外部电网的影响；
（2）、励磁系统本身的运行应该是稳定的；
（3）、励磁系统应能保证一定的励磁顶值电压，并且要有一定的励磁增长速度。
二、同步发电机的励磁方式：
励磁系统种类很的多，常采用的发电机励磁系统有直接励磁系统、带励磁机和附
加整流电源的励磁系统半导体励磁系统。
以下就这两种励磁方式的基本原理作一简单介绍：
（1）发电机励磁系统
a、直接励磁系统:
同步发电机多采用直接励磁系统,此系统的励磁机直接与发电机的轴相联,采用并激发电机作励磁机。
直接励磁系统的励磁机，工作不受外部电网影响，而且工作比较可靠。
b、带励磁机和附加整流电源的励磁系统：
在励磁机的励磁绕组只加入附加电流的方法rLG
很多，可以采用复式励磁装置，其附加电流
正比于发电机定子电流；也可以采用电压调
整器，其附加电流正比于发电机的定子电压。
ZTL
图2-9示出带复式励磁和电压调整的励磁系统
图中，G----三相交流同步发电机
L----励磁机
Z----整流装置图8-5具有励磁机和附加整流电源的励磁系统
ZTL–主发电机G自动调整励磁装置
r-----励磁机的励磁绕组电阻
rg---发电机转子绕组电阻
（2）半导体励磁系统：
随着半导体整流技术的发展,交流发电机的无刷化也得到相应的发展,而半导体励磁系统也得到广泛的应用。
半导体励磁系统可分为他励半导体励磁,这包括静止半导体励磁和旋转半导体励磁；自励半导体励磁，包括并励和复励。
本文着重介绍半导体旋转励磁系统，至于其他形式的励磁形式，由读者去参阅有关资料。
所谓旋转半导体励磁系统，是指该系统的永磁发电机发出的电流，经整流、控制后，作为交流发电机的励磁电流，而交流发电机发出的电流，从发电机的电枢中直接引出，经同轴旋硅整流器整流以后，送至交流发电机的转子励磁绕组，中间无须经过电刷环节，因此，旋转半导体励磁系统也称无刷励磁系统。
图2-10是旋转半导体励磁系统的简图。
图中，PMG为永磁发电机，ACEX为交流励磁机Ref为半导体整流器，AG为三相交流同步发电机。
Fa为三相交流发电机的励磁绕组。
Fe为交流励磁机的励磁绕组。
虚线框内的部分是随发电机轴旋转的部分。
AVR是自动电压调整器，见宁国一线余热发电的AVR框图。
旋转半导体励磁系统的工作过程如下：
永磁发电机PMG的永磁转子随发电机轴旋转，其静止电枢中的电流送至AVR，经可控硅整流后再提供给
交流励磁机ACEX的
励磁绕组励磁。
交流励
磁机的电枢是随三相交
流发电机的轴一同旋转
的，而交流励磁机发出
的电是经旋转整流器整
流后直接供三相交流同
步发电机转子励磁绕组。
图8-6旋转半导体励磁系统简图
发电机的励磁控
制是由自动电压调整器AVR中的90A来进行的.关于可控硅励磁装置（90A）的系统资料和详细图纸,日方没有提供,读者可结合日方提供的“配电盘使用说明书（1/45下册）”P27-P62的说明及有国内教科书去学习体会。
（3）半导体无刷励磁系统的特点:
a.由于无碳刷和滑环,维护工作量大为减少,且没有接触部分的磨损,也没有碳粉铜末引起的污染,电机的绝缘寿命较长。
b.发电机励磁由励磁机独立供电，供电可靠性高。
并且由于无碳刷，整个励磁系统可靠性更高。
c.发电机励磁电流是靠调节交流励磁机的磁场来实现的，因此,励磁系统的响应速度较慢；但是，如果采取其他一些措施，还是能够克服这一缺点的。
d.发电机的转子及励磁电路都是随轴旋转的，因此，转子回路不能直接接入灭磁开关，无法实现直接灭磁，也无法实现对励磁系统进行常规检测，如转子电流、电压、
绝缘等，必须采用其他的特殊的方法进行。
（1）同步发电机的灭磁：
同步发电机的励磁系统，除具有励磁、自动调节励磁、强行励磁装置外，还应有灭磁装置，这是保护发电机不可缺少的元件。
自动灭磁装置的作用是：
当发电机内部故障或机端和出口断路器之间发生短路时，由于故障点在在发电机剩余电动势的作用下不能消除,故要自动灭磁装置动作,迅速将励磁磁场降低到接近于零,以相应降低发电机的电动势,减小故障造成的损失程度。
发电机磁场降低过程中所需要的时间称无灭磁时间.当灭磁时间愈短，故障引起的损失也愈小。
但是，由于无刷励磁系统只能在主励磁机磁场回路中设置灭磁装置，发电机只能靠自然衰减灭磁，因而发电机的灭磁时间较长。
灭磁的方法有多种，有用恒值灭磁电阻灭磁，有用非线性电阻灭磁，有用灭弧栅灭磁，有用可控硅逆变灭磁等。
在可控硅整流电路中，如果改变其控制角α，就可以调节输出直流平均电压Uz的值。
当90°＜α＜180°时，Uz为负值。
如果在发电机励磁绕组上突然加上一个恒定电
压，也就能达到快速灭磁的目的。
准确地说，可控硅的控制角应在α＜150°-155°时，
可控硅逆变成功。
在可控硅逆变灭磁过程中，原来由交流电能通过整流系统向发电机励磁绕组提供直流电能转变为由贮藏在励磁绕组中磁能经可控硅反送到交流侧。
这种利用逆变工作状态达到灭磁的方法，既简单又经济，常为利用可控硅整流励磁系统灭磁所使用。
3.发电机的强行励磁与灭磁：
（1）．发电机的强行励磁
当系统出现故障，如短路故障时，系统母线电压极度降低，有关发电机的端电压也会急剧下降。
这说明系统无功缺额很大。
为了使系统迅速恢复正常，这就要求有关发电机转子的磁场迅速增强，就是需要向发电机转子回路送出较正常额定值多的励磁电流，以向系统输送尽可能多的无功功率，以利于系统的安全运行。
发电机的励磁系统的这种功能，称之为强行励磁。
（2）．转子回路的灭磁：
发电机与母线解列时，应自动地使转子回路的电流很快地降为零。
如果发电机内部发生短路故障时，即使把发电机从母线上断开，短路电流依然存在，使故障造成的损失继续扩大，只有将转子回路的电流降至为零，使发电机的感应电势尽快减至最小，才能使故障损害限制在最小范围内。
这种转子回路电流降至为零的过程，称之为发电机的灭磁。
发电机磁场降低过程中所需要的时间称为灭磁时间。
当灭磁时间越短，则故障引起的损失也愈小。
发电机的灭磁方法有：
①用恒值灭磁电阻灭磁；②用非线性电阻灭磁；
3用灭弧栅灭磁；④利用晶闸管逆变灭磁。
有关灭磁方法的原理本文不再进行叙述。
第四节同步发电机的调节
一、发电机组的励磁自动调节装置
同步发电机的励磁电流自动调节装置（以下简称为自动调励装置），是电力系统中最主要的自动调节装置之一。
现代的大中型发电机上全部装有自动调励装置，这是由于在系统中运行着的发电机，无论是在正常或是在事故情况下，其励磁电流都要求迅速而精确地调节，手动调节已不能满足运行要求了。
不管是哪一种调节方式，励磁电流地变化，都会给发电机运行情况带来重要的影响。
我们用下面的向量图来描述励磁电流的变化，对发电机运行情况的影响。
V
图4-1增加励磁电流对发电机运行的影响
我们假设发电机在无穷大系统中运行（即端电压保持不变），且保持有功功率不变（即k1=Icosφ及k2=Esinθ不变），当励磁电流增加时，发电机的电势由E变为E′，从向量图可以看出，这将引起：
⑴功率角减小到θ′，⑵无功电流、无功功率增加了，因而发电机在更滞后的功率因数角φ′下运行。
然而，发电机的有功功率输出及端电压仍维持不变。
二、有功功率的调节：
同步发电机与电网同期并列后，由于电网的容量巨大，无论发电机的有功功率和无功功率怎样调节，对电网的电压和频率都不产生影响，简单地说，无穷大电网就是电压和频率不变的电网。
当然，实际上发电机与电网并列后的功率变化，总要引起电网的电压和频率的波动，只是很微小而已。
现在我们要研究的是，同步发电机与无穷大电网并列以后，如何输出有功功率和无功功率，如何调节这些功率，和可能输出的功率大小等问题。
我们先来讲发电机的有功功率调节。
同步发电机与无穷大电网同期并列后，当没有向电网输送功率时，这时的发电机的输入功率P1全部消耗在无载损耗p0上，即，
P1=p0
无载损耗中包括二部分，机械损耗和铁损耗。
机械损耗又包括轴承的摩擦、通风及风摩损、电刷与滑环摩擦损耗（无刷励磁则不存在电刷与滑环摩擦损耗）。
上述损耗p0除以机械角速度Ω1（Ω1=2πn1/60），即得无载力矩M0，它与输入力矩M1平衡，即M1=M0=60p0/2πn1
如果我们要向电网发出有功功率，那么必须增加发电机的输入功率P1，即增加原动机的力矩M1，如像汽轮发电机，必须加大汽轮机进汽阀门开度，增大进汽量。
这时，作用在发电机转子上的力矩加大，使得转子加速，发电机的转子会略高于同步转速。
由于EG的角速度ωG大于UX的角速度ωX，因此EG的向量逐渐领先，出现输出电流I，而I与EG的相角小于90°，故向电网发出一个有功功率，同时对转子产生一个制动电磁力矩，使转子的转速不再升高。
当最后达到平衡时，转子的转速仍为同步转速。
1、功率平衡关系：
Pef=I2efRefP0=Pjx+PtxPG=mI2r1
P1PeP2
同步发电机的功率平衡关系为：
输入功率P1中的一小部分，供给机械损耗Pjx和铁损耗Ptx，其余大部分转化为电磁功率，Pe通过定、转子间的电磁感应传给定子，定子的电磁功率中，减去定子绕组的铜损耗PG=mi2r1（m为相数）后，就得到输出的有功功率P2。
另外，还要输入一个励磁功率Pef，供给消耗在励磁绕组上的铜损耗Pef=I2efRef；无刷励磁是发电机轴上直接带着励磁系统，则励磁功率Pef，应为励磁机所消耗的功率，它也由输入功率P1供给。
因此，整个功率平衡关系：
P1=P0+Pef+Pe
Pe=PG+P2
2、力矩平衡关系：
同步发电机轴上输入的机械力矩M1，其中一部分用来克服无再载力矩M0，其余部分
与电磁力矩相平衡：
M1=M0+M+Me
3、电势与磁势的平衡关系：
我们假定发电机是隐极同步发电机式不饱和的，即Xd=Xq=Xc（Xd、Xq分别为发电机的纵轴同步电抗，横轴同步电抗，Xc为发电机的同步电抗。
），且假定定子电阻r1很小可以忽略不计，则，
PM=P2=mUGIcosφ=mE0ICOSψ=mE0UGsinθ/Xd
式中：
m为相数，φ为功率因数角，ψ为内功率因数角，θ为功率角，E0为转子主
磁通在定子绕组产生的电势。
这时一个非常重要的关系式。
当同步发电机与无穷大电网并列时，只需要调节发电机的输入机械功率，，这时的发电机自己会改变电磁功率的大小，输出功率也相应改变，达到新的平衡。
当我们逐渐增加输入功率，使电磁功率达到最大值时，仍继续加大输入机械功率，这时电磁功率反而减小，功率不能保持平衡，剩余的功率就会使栓子加速，从而使转子的转速大于同步转速，失去同步，或者叫同步机失去“静态稳定”。
如果在此种情况下不立即减小原动机的输入功率，则由于输出功率的减小，剩余功率将使转子达到很高的转速，由于离心力很大，将使转子遭到破坏。
另外，由于发电机的频率与电网频率不同，在定子绕组中将产生很大的电流，使定子损坏。
这在具体操作时一定要引起注意。
二、无功功率的调节：
电网的总负载中，有有功功率，也有无功功率，这是因为有的负载需要无功功率，例如异步电动机和变压器都需要电感性无功功率。
整个电网如果无功功率发的不够，就会导致整个电网的电压下降，这对用户是很不利的。
因此，同步发电机并列以后，不但要向电网发出有功功率，同时也要向电网发出无功功率。
同步发电机与无穷大电网并列以后，如果要调节无功功率，就可以用调节发电机的励磁电流来获得。
这时调节无功功率的原理如下：
当我们加大励磁电流后，则励磁磁势Ffe增加，但由于发电机与无穷大电网并列，故发电机的端电压UG=UC=常数，即定子的合成磁势R′亦为常数，故Ffe增大，定子绕组就要出现一个落后于电势E0的电流，产生一个去磁的电枢反应Fa以抵消故Ffe的增加，使Ffe+Fk=R′维持不变。
此时发电机发出一个电感性无功功率。
反之，如果我们减小励磁电流，即减小励磁磁势Ffe，则定子绕组中要出现一个超前于电势E0的电流，产生一个助磁的电枢反应磁势Fa，以补偿Ffe的减小，使Ffe+Fk=R′维持不变。
此时，发电机发出一个容性无功功率。
从发电机增加励磁电流对发电机运行的影响的向量图中，我们很容易理解为什么在发电机与电网同期并列后，增加励磁电流，功率因数反而更加滞后的原因。
四、发电机组自动调节转速装置
在电力系统中，频率与电压是电能两大质量指标。
电力系统频率变化的主要原因是由于系统中有功功率不平衡而引起的。
正常运行时，系统负荷所吸取的有功功率应与系统总出力相一致，从而达到有功功率的平衡。
由于某种原因，例如负荷变动，这个平衡不能维持，系统频率就会变动。
由于系统的负荷调节效应，使功率达到新的平衡，系统将在偏离额定频率的情况下稳定运行。
此时，假如要消除这个频率偏移使之回到额定值，就得改变原动机动力元素（如汽，水等）的输入量，从而改变发电机的有功功率输出。
这时，系统所发出的有功功率便与负荷在额定频率下需求的功率重新取得一致，使系统频率重新在额定值稳定运行。
显然，频率的调节与有功功率调节实际上是不可分割的。
在电力系统中，调节频率或功率主要是利用调速器改变输入原动机动力元素来实现的。
调速器可分为机械液压调速器和电气液压调速器两大类。
目前，我国广泛采用“功率-频率电液调速装置”，下面将电液调速装置的优点和基本组成作一说明。
1、功率-频率电液调速装置的优点：
①、电液调速系统灵敏度高，调节速度快，具有较高的调节精度。
特别是当机组甩负荷后，能稳定在额定转速下运行；
②、容易实现各种的综合调节，有利于改善系统的调节品质，易于提高系统的自动化水平；
③、调节参数灵活方便，它可以在运行中改变参数；此外，还可以方便地改变不同的运行方式；
④、可以省去结构复杂的飞摆装置，且电液调速装置在运行中检修维护也很方便。
电液调速装置的方框图如下：
第五节发电机的并列操作
一、并列操作的意义
1．并列操作：
我们从电工原理中知道，任何瞬时电压可以由下面的解析式来表示：
u＝Umsin（ωt＋φ）
式中：
Um----电压幅值，也称作极大值；
ω----电压的角频率；
φ----初相位
Um、ω、φ称为交流电的三要素。
这三个重要参数常被指定为运行母线电压的状态量。
电压常用复数表示，即U，表示复电压。
当一台发电机未并入系统之前，其电压UG与要并列的母线电压UX的状态量往往是不相等的，这就要对机组进行适当的操作，使之符合并列条件后，再允许断路器合闸，将发电机并入电网运行。
这一系列操作称之为并列操作。
2．并列操作遵循的原则：
同步发电机并列操作应遵循以下二项原则：
（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时值不超过1～2倍发电机
的额定电流。
（2）发电机并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减少对系统的扰动。
3．同步发电机并列的理想条件：
（1）UG＝UX电压幅值相等。
UG--发电机电压幅值；UX—电网电压幅值；
（2）ωG＝ωX或fG＝fX频率相等。
（3）δ＝0相角差为零。
在这三个状态参数下，并列的合闸冲击电流等于零；且并列后，发电机与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动。
如果气轮发电机的调速器和发电机的电压调整器能按上述三个理想条件进行调节，实现理想并列操作，则极大简化并列过程。
在以往一些发电厂里，发电机进行手动准同期并列，很难同时满足这三个理想并列条件，随着技术进步和微机在电力行业的应用，如今几乎所有的发电厂的发电机同期并列，基本上都能调整到满足这三个理想条件。
二、非同期并列所造成的不良后果
实际运行中，待并发电机的调节系统并不是按照前述三个理想条件进行调节的，
因为三个条件很难同时满足，实际操作中也没有这样苛求的必要，特别是在那些控制系统比较陈旧的老厂。
只要并列时合闸冲击电流尽可能地小，不危及设备安全，对电网影响较小，合闸后发电机能被迅速拉入同步即可。
但是，如果严重偏离前述三个理想条件，就会形成发电机与电网非同期并列，这是电厂最严重的事故之一，也是对发电机最危险的一种冲击，使得发电机在并列中产生严重的不良后果。
我们分别以三种情况来进行分析：
1．电压幅值差：
如果在并列操作时，fG＝fXUG≠UXδ=0
则合闸冲击电流有效值主要为无功电流分量，最大瞬时值为
I″hm＝1.8√2I″h。
冲击电流有效值为：
I″hm=（UG－UX）/（X″d+Xx）
式中：
UG---发电机电压有效值，UX---电网电压有效值；
X″d---发电机直轴次暂态电抗；
Xx---电力系统等值电抗。
由此可见，冲击电流的最大值是有效值的2.45倍以上，冲击电流主要为无功分量，它产生的电动力对发电机的绕组产生影响，特别是发电机端部的绕组，因为在电机槽中的绕组有依托，而端部绕组无依托，机械强度最薄弱，所以要特别注意对它造成的危害。
2．合闸相角差：
如果在并列操作时，UG＝UXfg＝fxδ≠0
2E″qδ
这时的冲击电流有效值为：
Ih＝--------sin---
X″q＋X″x2
式中：
X″q----发电机交轴次暂态电抗
E″q----发电机交轴次暂态电势
Xx----电力系统等值电抗
当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功电流分量，说明合闸后发电机与电网间立即交换有功功率；当相位差达到120°时，因并列而产生的冲击电流和电磁转矩最大，并且还会出现较大的单向转矩，而单向转矩比交变转矩会产生更严重的机械应力，从而使转轴受到突然冲击，甚至造成发电机弯轴的严重后果。
这对通常认为，电压的相角差不超过10°是比较满意的。
3．频率差：
设待并发
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