发电机怎么进行功率调节

发电机怎么进行功率调节

内容摘要：

本文从同步发电机与无穷大电网并联运行，发电机与相近容量电网并联运行及两台同参数发电机组并联运行的三种情况下，如何调节有功功率及无功功率。

关键词：

同步发电机、电网、有功功率、无功功率

目录

前言

一、与无穷大电网并联时同步发电机的功率调节

1、有功功率的调节

2、无功功率的调节

二、同步发电机与相近容量电网并联的功率调节

1、有功功率的调节

2、无功功率的调节

3、两台相同参数的发电机之间的功率调节

三、实例的判断与处理

四、结语

前言

发电机的功率调节，是发电厂中经常发生的重要操作之一，为此，必须给予应有的重视。

在现代的发电厂里，通常装着许多台发电机组，这些发电机都是并联运行的。在大型的电力系统中，又把许多发电厂并联起来，这样便可以根据不同的用电负荷调整发电厂内并联机组的台数，合理安排机组维修。或者根据不同的季节如在枯水期多安排火力发电厂运行，在丰水期水力发电厂多发电，充分利用自然资源，大力降低发电成本。由于许多发电厂并联运行，电网容量大，提高了供电的可靠性，减少了电压和频率的扰动，提高了电能的质量，为此，并联运行意义重大。

由于上述理由，加之目前独立运行的发电机组不多，所以本文将重点讨论发电机组与无穷大电网并联时有功功率与无功功率的调节问题。

由于目前我国风电事业发展迅速，边远地区的小水电资源亦相当的丰富，在远离大型电力网的情况下，认真探讨发电机与相近容量电网并联的功率调节十分必要。独立运行发电机组的调节比较简单，只需注意保持发电机组的频率及发电机端电压即可完成其有功功率和无功功率的调节过程。为此，不再涉及。

根据本人多年来发电运行的实践，就电网对并联运行发电机性能的影响，发电机并联运行静态稳定问题，有功功率和无功功率的调节方法，注意事项及运用调节理论分析判断发电机运行中的异常情况，及时处理方法等。谈谈个人肤浅看法和体会，请有关专家和同行们批评指正。

张广学

一、与无穷大电网并联时同步发电机的功率调节

“无穷大电网”是指电网的容量极大，即电网的频率和电压不受负荷变化或其他扰动的影响，而保持为常值。事实上电网的容量不可能达到无穷大。但是当电网容量比发电机大十倍以上时，对发电机而言，就视电网容量为无穷大。

1、有功功率的调节

有功功率的调节即原动机输入功率的调节。

同步发电机与无穷大电网并联，当发电机刚投入电网还没有向电网送出有功负荷时，如忽略发电机空载损失，则此时发电机处于“空接”在电网上的状态。【见图1-（a）】

如果要向电网发出有功功率，就必须增加发电机的输入功率，即加大火力发电厂中汽轮机汽门的开度，或水力发电厂中水轮机水门的开度等，增大原动机的出力，增加原动机的力矩。由于作用在发电机转轴上力矩的增大，就使转子加速，于是发电机主磁极的位置将逐步超前，随些主极的超前，发电机激磁电势（Ė

）

0将超前于端电压（电网电压Ù），相应的，功率角（δ）及电磁功率（Pm）将逐步增大，这样输入功率和输出功率之间将逐步恢复平衡，保持在新的工作点同步运行。【见图1-（b）、1-（c）】

有功功率调节应重视的几个问题：

（1）增加有功功率的速度应遵照有关规程的规定，或制造厂家的要求。有功功率增加的速度不宜太快，否则将对发电机的结构产生不利的影响。当然也不应无根据的限制有功功率增长的速度，这将延误供电时间，特别是在事故情况下，尤为重要。

（2）有功功率的调节还要特别注意原动机输入功率的配合问题，特别是火力发电厂或热电站等，要充分注意锅炉的供汽能力和热负荷的调整，使其协调。本人曾经历过因发电机有功功率增长过快，锅炉供汽能力一时跟不上，压力急速下降，造成被迫停机事故。

（3）静态稳定问题

同步发电机的静态稳定：即是指在电网或发电机组原动机方面，运行参数发生一些微小的扰动，在扰动消除后，发电机又能恢复到原先的状态继续同步运行的能力，称为静态稳定。见图2

图1 与无穷大电网并联时同步发电机有功功率的调节

Ė0：发电机激磁电势 Ù：端电压

P m ：电磁功率 P m =m Xs

EoU

sin δ P mmax :功率极限 δ：功率角 X S ：同步电抗

图2 与无穷大电网并联时同步发电机的静态稳定

假设发电机原先在A 点工作，功率角为δ，电磁功率为Pm ，后来，输入功率增加了△P 1。 则在扰动发生的瞬间，由于输入功率加大，功率角将从δ增加到δ+△δ，相应的，电磁功率亦将从Pm 变成Pm ＋△Pm ，即A ’点。但是，一旦扰动消失，（△P 1=0）发电机发出的电磁功率将大于输入功率，因此。转子减速，使功率角回复到原先的数值，又在A 点稳定运行。

若发电机原先在B 点运行，则当输入功率增加△P 1时，功率角亦要增大。但是此时B 点是在δ=90°～180°的范围内，功率角增大反使电磁功率变小，因此，即使是扰动的消失，发电机的输入功率仍将大于发出的电磁功率，而使δ角迅速加大。随着δ角的增大，输入功率的差额将变得更大，这个过程继续发展下去，转子就会失去同步，所以B 点是不稳定的。

当δ=90°时，

δ

d dPm

=m Xs EoU cos δ=0（整步功率系数），此时是稳定与不稳

定的转折点——静态稳定极限。

当0＜δ＜90°时，

δd dPm

＞0发电机是稳定的。 当90°＜δ＜180°时δ

d dPm

＜0发电机不稳定。

综上所述，提高发电机运行稳定度的途径：

从运行操作方面增加发电机的励磁，提高激磁电势E 0或从电机制造上考虑，减小同步电抗（提高短路比），均可达到提高同步发电机功率极限和静态稳定度的目的。

2、无功功率的调节

无功功率的调节即是发电机励磁的调节。

为了讨论上的方便暂假设：有功功率恒定不变（原动机输入功率不变）。即： 电磁功率：Pm=m

Xs

EoU

sin δ=常值 即E 0•sin δ=常值 输出功率：P 2= m UI cos φ=常值 即I •cos φ=常值 见图3