第二章大型发电机进相运行.

第二章同步发电机的进相运行
Pn 100MW ,U N 13.8kV ， 例（1）一台TB-100-2型发电机， 在手动励磁和投入自动励磁调节器两种条件下的实测结果列表：
该机的自动励磁调节器投入运行后，在接近额定有功功率 时，吸收的无功功率由手动励磁时的42.2Mvar增到63Mvar。当 有功功率降低时，电机的运行功角已超过自然稳定极限进入人 工稳定运行区运行。 10
第二章同步发电机的进相运行
第一节 发电机的进相运行的必要性
随着电力系统的不断发展，大型发电机组日益增多，同时输 电线路的电压等级越来越高，输电距离越来越长，加之许多配电 网络使用了电缆线路，引起了电力系统电容电流的增加，增大了 剩余无功功率。尤其是在节假日、午夜等低负荷情况下，由线路 引起的剩余无功功率，使电网的电压上升，以致超过容许的范围。 过去一般是采用并联电抗器或利用调相机来吸收此部分剩余无功 功率，但有一定的限度，且增加了设备投资。近些年我国也广泛 地开展了进相运行的试验研究。实践说明，进相运行是一项切实 可行的办法，不需要额外增加设备投资，就可吸收无功功率，进 行电压调整。适当进行进相运行，能降低电压，抑制和改善电网 电压过高状况。该项技术措施易于实现，运行操作方便、灵活， 可获得显著的经济效益。 1
6
第二章同步发电机的进相运行
以隐极发电机为例，设电势为Eq，电抗xd=xq，端电压为 UG，功率角为δG，则发电机的功角关系可用下式表示
PM
E qU G xd
sin
（1－13）
由上式可知看出，在Eq、UG、xd不变的情况下， PM的变化 会引起功角δ 的变化，在功角为90o时，PM达到最大输出功率
4
第二章同步发电机的进相运行
3. 发电机进相运行特点
发电机进相稳定运行是电网需要时采用的运行技术，其运 行能力主要是由电机本体的条件确定。我国1989年颁布的《发 电机运行规则》第47条指出：“发电机是否能进相运行应遵守 制造厂的规定。制造厂无规定的应通过试验确定。进相运行的 可能性决定于发电机端部结构件的发热和在电网中运行的稳定 性。”
5
第二章同步发电机的进相运行
4. 发电机进相运行所导致问题分析 发电机进相运行,从理论上分析是可行的。但由于发电机 的类型、结构、冷却方式及容量有很大的差异，发电厂的电气 主接线各异，发电厂和系统连接的紧密程度不同等原因，在进 相运行是容许发出多少有功功率和吸收多少无功功率，理论上 的计算由于不考虑电机的饱和及励磁方式的影响等，其结果是 近似的，一般要通过运行试验来决定。运行和试验时应注意的 问题如下： 1）静态稳定性的降低 当同步发电机的输入功率受到一些微小的扰动，发生瞬时 的增大或减小时，如果不考虑调节器的作用，发电机能在这种 瞬时扰动后很快恢复到原来的平衡运动状态，这称为发电机的 静态稳定。反之，称为静态不稳定。
发电机进相运行时就其本体而言有两个特点： 1）发电机端部的漏磁较迟相运行时增大，会造成定子端部 铁心和金属结构件的温度增高，甚至超过允许的温度限值； 2）进相运行的发电机与电网之间并列运行的稳定性较迟相 运行时降低，可能在某一进相深度时达到稳定极限而失步。因 此，发电机进相运行时容许承担的电网有功功率和相应允许吸 收的无功功率值是有限制的。
U
图1-15 发电机进相运行相量图
3
第二章同步发电机的进相运行
发电机迟相运行时，供给系统有功功率和感性无 功功率，其有功功率和无功功率表的指示均为正值； 而进相运行时供给系统有功功率和容性无功功率，其 有功功率表指示正值，而无功功率表则指示负值，故 可以说此时从系统吸收感性无功功率。发电机进相运 行时各电磁参数仍然是对称的，并且发电机仍然保持 同步转速，因而是属于发电机正常运行方式中功率因 数变动时的一种运行工况，只是拓宽了发电机通常的 运行范围。同样，在允许的进相运行限额范围内，只 要电网需要是可以长时间运行的。
8
第二章同步发电机的进相运行
例：N水厂一台TS854/156-40型、 75MW的水轮发电机，实测有功功率 恒定时励磁电流和功角的关系如图。 功角随励磁电流减小而增大。
300 时，增加比较缓慢。
300 时，励磁电流稍有减小，
功角增加很快。
讨论：上述的功角特性是指发电机励磁系统不带自动电压调 节器而言。如果发电机在运行时带上自动电压调节器，则功角特 性会有一些不同，最大电磁输出功率Pmax会向右移动，使得Pmax 所对应的功角δ ＞90°，实现发电机在人工稳定区域运行。 9
2. 发电机进相运行的相量关系
实际并入电网的同步发 电机是通过变压器、线路与 电网相联的。发电机进相运 行的相量关系如图1-15所示。
G
E q x jI d
U G
s
I
此时发电机的功角为δG， 发电机电势与电网电压相量 之间的夹角为δs。

I
xd
x jI s
U
0来自百度文库
U l
P jQ xs
设在迟相运行时，发电机的功角为δ1；进相运行时为δ2，在 运行方式由迟相逐渐过渡到进相时，由于If下降，引起Eq下降 （U也相应下降一些），而xd基本保持不变，则功角δ必然要增加， 即从δ1增到δ2 。此时最大功率点Pmax会下移。在δ=90°时， PM= Pmax，达到静态稳定极限。此时若再减少励磁电流，则会失 去稳定。
Pmax EqU G xd
（1－14）
对式（1-14）求导得
dPM EqU cos （1－15） d xd
7
第二章同步发电机的进相运行
可以看出：在
dPM 0 时，发电机能保持静态稳定； 在 d
dPM 0 时，发电机达到静态稳定极限； d
dPM 在 0 时，发电机会失去静态稳定。 d dPM 因此， 可以做为发电机静态稳定的判据。 d
第二章同步发电机的进相运行
第二节 发电机进相运行的分析 1.什么是同步发电机的进相运行状态？
进相运行是相对于发电机迟相运行而言的，此时 定子电流超前于端电压，发电机处于欠励磁运行状态。 发电机直接与无限大容量电网并联运行时，保持其有 功功率恒定，调节励磁电流可以实现这两种运行状态 的相互转换。
2
第二章同步发电机的进相运行