发电机安全运行极限与PQ曲线共38页
发电机的p-q曲线
发电机的p-q曲线发电机的P-Q曲线是描述发电机在不同负载条件下，输出有功功率P和无功功率Q之间关系的曲线。
P-Q曲线显示了机组在不同功率输出和功率因数下的运行特性。
首先，我们来看发电机在顺时针负载的情况下的P-Q曲线。
当负载为零时，发电机处于空载运行状态，即没有输出功率。
随着负载的增加，发电机开始输出有功功率，并且无功功率也开始增加。
在低于额定功率的负载范围内，P-Q曲线呈现上升趋势，表示发电机的输出功率和无功功率都在增加。
当负载达到额定功率时，发电机的输出功率达到最大值。
此时，发电机的功率因数为1，即全部输出功率为有功功率。
继续增加负载，发电机的输出功率继续保持不变，但无功功率开始增加。
这种情况下，P-Q曲线上的点保持水平，表示发电机在额定功率范围内保持满负荷运行。
当负载继续增加超过额定功率时，发电机开始发生过励现象。
过励是指发电机输出功率超过其额定功率的能力。
在过励运行状态下，发电机的输出功率可以增加，但无功功率也同时增加。
P-Q曲线上的点开始向下倾斜，表示发电机输出功率的增加是以无功功率的增加为代价的。
接下来，让我们来看发电机在逆时针负载的情况下的P-Q曲线。
当负载从零开始增加时，发电机的输出功率保持不变，无功功率开始减小。
这种情况下，发电机处于电动发电状态，即输出功率以消耗无功功率的代价增加。
随着负载的继续增加，发电机的输出功率继续保持不变，但无功功率开始减小到最低值。
此时，发电机的功率因数为0，即全部输出功率为无功功率。
继续增加负载，发电机的输出功率保持不变，但无功功率开始增加。
P-Q曲线上的点保持水平，表示发电机在逆时针负载下保持满负荷运行。
总结来说，发电机的P-Q曲线描述了发电机在不同负载条件下的运行特性。
负载增加时，发电机的输出功率和无功功率都会增加。
在顺时针负载下，随着负载的增加，发电机的输出功率增加更多，无功功率也增加。
而在逆时针负载下，发电机的输出功率保持不变，无功功率减小到最低值，然后再逐渐增加。
PQ图课件
/xd
参数名称 单位 数值
额定电压UN kV Xd(不饱和值)
18 0.977
Xq(不饱和值)
0.703
计算结果 OO'= 331.63 Om= 460.88
水轮发电机P-Q图的绘制
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
1、以O为原点，P为竖轴，Q为横轴作一个正交轴；
2、由于Om与OO’是确定的，作出m、O’点及两点的中
6、绘制发电机以超前功率因数运行时的温升及稳定性
限制曲线T。当发电机以超前功率因数运行（进相运 行）时，发电机受到定子端部温升、并列运行稳定 性等的约束。往往需要通过进相试验确定机组的进 相限制曲线。
水轮发电机P-Q图的绘制
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
7、总结：
凸极式发电机组的运行极限体现为图中由线段OA、 AB、BC和虚线T所包围的面积。超出运行极限，将
仍然代表发电机的额定有功、无功功率。不同的是
由于此时空载电势相量ĖqN的端点不再在B点而在E 点。
水轮发电机P-Q图的绘制
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
为解决这一问题，作直线经B点与O’E平行、交横轴 于m；再以mO’为直径、O’’为圆心，作半圆交mB于 n。则由于OB/OD=Om/OO’=xd/xq=常数，而OO’ 的长度代表不变的 /xUd，N2 因此m的位置也可确定。
V形曲 线的取得 一般是通 过实验方 法确定I 和If的关 系而绘制。
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
水轮发电机V形图的绘制
龙滩水力发电厂
P-Q图的绘制方法及在汽轮机在线监测中的应用
P-Q图的绘制方法及在汽轮机在线监测中的应用李国胜;华泽玺;苗轶如【摘要】By modeling and solving the Turbine operating limits boundary function, we can find a computer graphics method, which can monitor the turbine perfectly. Combined with VC + + , it can be drawn accurately and used to turbine condition monitoring system. Finally , the graphics of different turbine operating conditions are given, it shows that the system has a good effect.%通过对汽轮机运行极限边界进行函数建模与求解,给出一种能够用于汽轮机监测的计算机绘图方法,并结合VC++将其准确绘制并应用于汽轮机运行状态在线监测系统中,最后给出汽轮机不同运行工况下的图形,结果表明系统具有良好的效果.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2012(031)003【总页数】4页(P91-94)【关键词】P-Q图;同步发电机;计算机绘图【作者】李国胜;华泽玺;苗轶如【作者单位】西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031;西南交通大学电气工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TM306P-Q图又称安全运行极限图，在分析同步发电机运行状态时常会用到P-Q图，发电机组的PQ图能很好的描述它的实时运行点。
利用P-Q图，结合常用的稳定性指标可分析冲击负荷对发电机稳态运行的影响［1］，及发电机组参与无功服务的能力，帮助发电公司分析发电机组在无功辅助服务市场中确定竞价策略，从而为电厂投标无功支撑服务提供重要的技术数据［2-3］。
发电机的p-q曲线
发电机的p-q曲线
发电机的P-Q曲线，也叫运行特性曲线，是一条表示发电机功率特性的曲线。
它展示了发电机在不同负荷下功率的变化。
P-Q曲线中P指发电机输出功率，Q指发电机输出的功率因数。
P-Q曲线可分为三段:上升段，平衡段和下降段。
上升段是以P为横坐标，Q为纵坐标的曲线。
该段表示从低功率到高功率时发电机输出功率与功率因数的变化，通常在该段功率因数比较大，具有很强的负载能力。
平衡段是Q=constant的直线，表示发电机在不断变化的负荷条件下，功率因数保持恒定。
该段的功率因数比较小，但功率能够增加。
下降段是P在功率因数不变的情况下，随P的减小而往下走的曲线，该段表示发电机功率以负载变化不大的情况下，随P的减小而下降的情况。
通常发电机P-Q曲线是一条曲线，其中上升段和下降段是一级斜率，表示发电机有较强的功率响应能力；而平衡段是一条水平线，表示发电机的功率在负荷变化不大的情况下，功率因数保持稳定。
此外，发电机的P-Q曲线还可以改变，当发电机的运行特性发生变化时，P-Q曲线也会受到影响。
例如，发电机负载增加或发电机效率降低，都会导致P-Q曲线的变化。
发电机的励磁限制与保护的配合整定
发电机的励磁限制与保护的配合整定§1发电机运行功率圆与限制发电机运行功率圆又称“安全运行极限”或“P、Q图”，下面图1为ABB励磁厂家说明书的发电机功功率图，经常用到的三个限制：1）转子发热限制；2）定子发热限制；3）低励限制。
图1 ABB励磁说明书中的发电机功功率图实际发电机的运行功率极限图下图所示：图2 某600MW汽轮机组功率图§1.1转子发热限制§1.1.1同步发电机的相量图同步发电机的电动势相量图如图3所示U E qjδφ图3 同步发电机的电动势相量图对△oab 的每条边分别乘以U ／X q ，得功率三角形△OAB ，并以O 点为原点，引入直角坐标系，如图3所示。
从图上可看出有以下关系成立：图4 功率三角形1) φ— OA 与纵轴的夹角即为功率因数角；2）δ— 发电机功角； 3) 直角坐标系的第一象限是发电机的迟相(过励)运行区，第二象限是发电机的进相(欠励)运行区。
4) 发电机机端电压U 保持不变，X d 为发电机同步电抗为常数， BA 的长度正比于发电机电势，也正比于励磁电流I fn 。
以B 点为圆心，以BA 为半径作圆弧，此圆弧即为转子发热极限曲线。
对应图1中的“最大励磁电流限制器”。
运行分析：汽轮发电机额定运行时，定子电流I 与励磁电流均为额定值，一般其额定功率因数cos φ为0．85—0.9。
此时，当欲调整发电机的运行参数，降低其功率因数(φ角增大)时，IB增发无功，励磁电流I会增加，发电机的运行受到转子发热极限的限制。
为了使转子不过热，则需降低定子电流，使发电机沿曲线AD运行，定子绕组未得到充分利用。
反之，欲提高其功率因数( 角减小)时，定子电流会超过额定值，发电机的运行受到定子发热极限的限制，即图1中的“欠励、过励侧定子电流限制器”，又称“定子发热限制”。
§1.1.2 ABB励磁系统最大励磁电流限制器原理限制器有两个限制值：一个是强励顶值电流限制值，另一个是连续运行允许的过热限制值。
同步发电机的运行
（1）定子发热极限。定子绕组的发热与定子电 流的平方成正比。 （2）转子发热极限。转子发热正比于转子铜损， 转子铜损与励磁电流的平方成正比。 （3）汽轮机输出功率极限。汽轮机的额定功率 应稍大于发电机的额定功率。 （4）静态稳定极限。汽轮发电机的静态稳定极 限是δ =90 ° 。
为保证发电机的安全运行， 要防止发电机过热，就必须 限制转子电流和定子电流不 超过一定范围；要防止发电 机失稳，运行就不能超出静 态运行安全限制线，同时， 限制发电机有功功率不超出 一定范围。
（3）频率的允许变动范围。 发电机在运行时，最好保持额定频率，我 国规定的额定频率为50Hz。 当系统频率的变动范围为50±0.2Hz是， 发电机可按额定容量运行。 ◆发电机频率过低会对系统中的发电机产 生以下影响： ①当发生电机转速降低时，就是发电机端 部的通风量减少，发电机冷却套件变坏， 进而使绕组和铁芯的温度升高，造成机组 的出力降低。
同步发电机的运行分析
y x l
一、同步发电机的P-Q曲线
定义：发电机的P-Q曲线表示在各
种功率因数下，允许的有功功率 输出P和允许的无功功率输出Q的 关系曲线，又称发电机的安全运 行曲线。
1、发电机人允许运行范围
1.原动机的额定功率，一般稍大于或等于发电 机的额定功率。 2.发电机的额定兆伏安数，由定子发热决定。 3.发电机的最大励磁电流，通常由转子发热决 定。 4.进相运行的稳定度。
1.额定运行与绕组、铁芯的允许温度和温升
发电机按运行规程规定数据运行的方式称 为额定与刑罚是或正常运行方式。
发电机定子绕组和转子绕组的温度和温升 对发电机安全运行有着决定性的意义。在 发电机运行时必须特别注意发电机的各部 分温度、温升，使其不超过允许数值，以 保证发电机的安全运行。
发电机正常运行
发电机正常运行一、额定工况运行汽轮发电机根据设计和制造所规定的条件长期连续工作，称为额定工况。
这一运行工况的电压、电流、出力、功率因数、冷却介质温度和氢压等，称为发电机的额定参数。
发电机额定参数如下：额定容量667MVA额定功率600MW最大连续输出容量728MVA（在额定氢压0.414MPa 和冷却水温度33℃下，功率因数0.9）额定功率因数0.9（滞后）额定电压22kV额定电流17495A额定转速3000r/min周波50Hz相数 3极数 2定子线圈接法YY额定氢压0.414MPa漏氢（保证值）≤10Nm3/24h（在额定氢压下，折算为标准气压下）效率（保证值）≥98.95%短路比（保证值）≥0.58承担负序能力：稳态I2（标么值）≥10%暂态22I≥10s发电机在长期连续运行时的允许出力，主要受机组的允许发热条件限制。
发电机带负荷运行时，其绕组和铁芯中都有能量损耗，引起各部分发热。
在一定冷却条件下运行时，发电机各部分的温升与损耗及其所产生的热量有关。
发电机负荷电流越大，损耗就越大，所产生的热量也越多，温升就越高。
汽轮发电机的额定容量，是在一定冷却介质的温度和氢压下，在定子绕组、转子绕组和定子铁芯的长期允许发热温度的范围内确定的。
发电机的绕组和铁芯的长期发热运行温度，与采用的绝缘等级有关。
我公司的600MW汽轮发电机采用F/F级绝缘（温度按B级考核），发电机温度限额规定如下：定子绕组出水温度：≤85℃（埋设检温计）定子绕组温度：≤120℃（埋设检温计）定子铁芯允许最高温度：≤120℃（埋置检温计）转子绕组温度：≤115℃（电阻法）定子端部结构件温度：≤120℃（埋置检温计）集电环温度：≤120℃（温度计法）轴瓦温度：≤90℃（检温计法）轴承和轴封回油温度：≤70℃（检温计法）除了转子绕组的温度采用电阻法测量、集电环温度采用红外线温度计法测量外，其余的温度测量采用埋设检温计法。
发电机绝缘在运行过程中会逐渐老化。
pq曲线发电机试验报告
pq曲线发电机试验报告PQ曲线发电机试验报告1. 引言本次试验旨在对PQ曲线发电机进行性能测试和评估，通过对发电机运行参数的测量和分析，得出发电机的实际发电能力和功率因数。
2. 实验目的•测量发电机的负载电流和电压•计算发电机的有功功率和无功功率•绘制PQ曲线，并分析发电机的性能和稳定性3. 实验设备本次试验所用的设备包括： - PQ曲线发电机 - 电流表 - 电压表 - 功率因数表4. 实验步骤1.将发电机与负载电路连接2.将电流表和电压表连接到相应的测量端口3.打开发电机，使其工作在额定功率下4.记录发电机的负载电流和电压值5.计算发电机的有功功率和无功功率6.根据测量结果绘制PQ曲线5. 实验结果与分析根据实验测量数据和计算结果，得出以下结论： - 发电机的输出有功功率为X kW - 发电机的输出无功功率为Y kvar - 功率因数为Z - PQ曲线显示出发电机在各种负载条件下的稳定性和响应性6. 结论通过对PQ曲线发电机的试验，我们得出了发电机的性能参数，并对其性能进行了分析和评估。
这些结果有助于我们了解发电机的实际发电能力和功率因数，为发电机的实际应用提供了参考依据。
7. 参考文献[1] 张三, 李四. PQ曲线发电机性能评估方法[J]. 电力系统自动化，2020，44(4)：10-15.以上是本次试验的报告，详细记录了实验的目的、步骤、结果和结论。
这些数据和分析对于进一步了解PQ曲线发电机的性能和应用具有重要意义。
8. 实验讨论在本次试验中，我们采用了PQ曲线发电机进行性能测试和评估。
通过测量发电机的负载电流和电压，并计算出有功功率和无功功率，得出了发电机的实际发电能力和功率因数。
在实验过程中，我们需要注意以下几点：1.确保负载电路的稳定性和合适性，避免因负载问题导致测量结果不准确。
2.对所使用的电流表和电压表进行校准，确保测量数据的准确性和可靠性。
3.计算有功功率和无功功率时，确保对应的电流和电压值与相位角的关系正确。
汽轮发电机安全运行极限图绘制方法
汽轮发电机安全运行极限图绘制方法蒋大伟;于龙滨【摘要】讨论了汽轮发电机安全运行极限图的组成与绘制方法，从功角特性出发，根据不同的约束条件，解释了汽轮发电机在进行迟相试验、进相试验及运行时发电机安全运行极限图的重要作用。
%In this paper, the composition and drawing method of turbine generator safe operation limit diagram are discussed, accord⁃ing to the power angle characteristics, under different constraint conditions, the important role of turbine generator safe operation limit diagram in the lagging phase test , the leading phase test and operation are explained.【期刊名称】《东北电力技术》【年(卷),期】2016(037)007【总页数】5页(P9-13)【关键词】发电机;功角;进相【作者】蒋大伟;于龙滨【作者单位】辽宁东科电力有限公司，辽宁沈阳 110179;国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳 110006【正文语种】中文【中图分类】TM311随着电力系统的发展，现阶段的发电企业己进入大机组、高参数、高自动化阶段，输电线路越来越长，电压等级越来越高，城市配电线路电缆化率也逐年提高。
电力系统中容性负荷不断增加，负荷低谷时易出现无功过剩，系统电压升高的情况，影响电气设备的使用寿命、电力系统的供电质量和经济性。
此时，可通过发电机进相运行来吸收系统无功功率，降低系统电压，在不增加设备的情况下是目前提高电力系统经济效益的有效措施。
正常运行时，发电机运行在迟相状态，应实时观察发电机定子电流与转子电流不应超出允许值。
发电机的安全运行极限与PQ曲线(ppt)
三、发电机的P—Q 曲线
在生产中的应用
➢ 发电机通常运行情况下是发出无功功率，如果减 少励磁电流，使发电机转为欠励磁运行，即转为 进相运行，发电机就由发出无功功率转为吸收无 功功率。励磁电流愈小，从系统吸收的无功功率 愈大，功角δ也愈大。所以对于进相运行，允许 吸收多少无功功率，发出多少有功功率，静稳定 极限角是限制条件之一。此外，进相运行时，定 子端部漏磁和转子端部漏磁的合成磁通增大，引 起定子端部发热增加，因此，定子端部允许发热 也是进相运行时的允许出力限制之一。
三、发电机的P—Q 曲线 在生产中的应用
➢ 另外值班人员还需要再严格执行进相运 行的有关规定。进相运行应具备的条件：
➢ 1）发电机进相运行应在电网负荷低谷期间， 依据调度命令或季度电压曲线执行。
➢ 2）低谷时段220KV线路电压高于电压曲线规定 数值。
➢ 3）发电机进相运行时，负荷应在150MW以上稳 定运行。
MVAR
三、发电机的P—Q 曲线 在生产中的应用
➢ 有了图1的图形范围和上述计算数据做参考， 值班人员可以准确调整发电机无功功率， 使其功率因数低于0.85运行，但此时发电 机的励磁电流不得超过额定值且应注意有 功功率与无功功率的配合，以满足随着随 着功率因数的降低，发电机的视在功率也 应相应地降低的条件。
三、发电机的P—Q 曲线
在生产中的应用
2）转子线圈温度的监视
➢ 大型发电机转子线圈的温度及温升的监视， 目前主要靠监视发电机冷、热氢的温度来实现，
即冷氢温度在35～46℃，热氢温度≤65℃。通
过图1的显示能够使值班人员随时看到并熟知图 中AB 圆弧即为励磁线圈温升限制线，发电机在 功率因数低于0.85（滞后）运行时，其运行点 不应超出此圆弧的限制线。通过图形配合监视 发电机冷、热氢的温度能更好地监视转子线圈 温度。
发电机保护若干图形曲线
IR
Q’
OR
Q R
0 L
-Z b 2 1
R
图1-44
振荡中机端阻抗继电器的测量阻抗图
0.5 1.0
U0/E0
0.25
0.5
0.75
1.0
α
(a)单相接地示意图
α （b)基波零序电压与 的关系
图1-35 发电机定子绕组单相接地示意图
N E3 I03 UN3 C0f/2 C0f/2 C0s
S
N E3 US3 UN3 3L I03
S
C0f/2 C0f/2
C0s
US3
图 1-36 发 机 次 波 势 电 三 谐 电 和 对 电 的 值 路 地 容 等 电 图
低转差率
-jXd
图1-40是发电机失磁后机端测量阻抗变化趋势图
发 电 机 转 子
+
I1
U
α U
I2
R
Rg
R
R
S1
S2
R
图1-41
转子接地电阻测量图
Eb o Zb Zc Za
Ea
图1-42发电机与系统失步时的等效系统图
I
Eb
uO
Ea
Φ
δ
图1-43 系统各点的电流电压关系图
jx
Za
U D
OL IL
图1-7 同步发电机转子磁场与气隙磁场之间的夹角δ
图1-8发电机转子磁场拖动气隙磁场在空间以同步速度施转
图1-9隐极同步电势的等值电路图1
图1-11电枢反应相量图
图1-19 汽轮发电机输电系统的功角特性
（a）功率特性
图1-22静态稳定功角变化特性 （b）运行点a功角变化 （c）运行点b功角变化
同步发电机运行特性曲线
同步发电机运行特性曲线
1）同步发电机空载特性曲线
励磁电流由零升至最大值再降为零，励磁电流与机端电压的关系。
由于铁磁材料磁滞的原因，空载电势略有不同，一般取下降得空载特性曲线。
2）同步发电机的短路特性
同步发电机定子绕组的出线端短路后，电枢电流I随励磁电流If变化的关系。
3）同步发电机短路比
相当于空载额定电压的励磁电流下，发电机三相稳态短路时的短路电流与额定电流之比。
【产生空载额定电压（U=Un）和产生额定短路电流（I=In）所
需励磁电流之比】
【短路比小则发电机负载变化时发电机电压变化较大，且并联运行时发电机稳定度较差，增大气隙可减小Xd，使短路比增大】
4）同步发电机的外特性
指发电机转速为同步转速，励磁电流和负载功率因数不变时，发电机端电压和负载电流的关系。
5）同步发电机的调整特性
当发电机转速保持同步转速，端电压和负载功率因数不变时，负载电流变化时励磁电流If的调整曲线。
负载电流变化，为保证机端电压不变，需调整励磁电流。
它和外特性相反，感性和电阻负载时，该特性是上升的，容性负载下，它可能下降。
6）同步发电机V形曲线
当原动机功率不变时，改变励磁引起无功电流的改变，定子总电流I也改变。
当正常励磁时，I数值最小，无论过励还是欠励都是I数值增大，把发电机定子电流与励磁电流的关系曲线成为发电机的V形曲线。
来源：继保励磁技术交流。
用MATLAB绘制同步发电机安全运行极限图
发电 Ｑ 线， 安全运行极限图， 机组的ＰＶ曲 即 较好
地描述了它的出力限制。发电公司在无功辅助服务 市场中确定竞价策略时， 通过它可以清楚机组参与无 功服务的能力， 从而为电厂投标无功支撑服务提供重 要的技术数据【］ １， 由制造厂家提供的发电机运行极限图必须根据 系统运行条件进行修正。文献【 幻提出的方法仅对隐 极式发电机有效， 文献【］ ３介绍了通过现场测试数据
《 四川电力技术》 加以年第４ 期
用 Ｍ Ｔ Ａ 绘制同步发电机安全运行极限图 ＡＬＢ
武云健， 刘俊勇
（ 川大学电 四 气信息学院， 成都 ６０６） １ ５ ０
摘 要： 针对单机无穷大系 统讨论了同步 机安全运行极限， Ａ Ｌ 的 发电 根据Ｍ ＴＵ 语言特点， 通过一个其体实 探讨了 例， Ｍ ＴＢ在同步发电 Ａ 机安全运行极限图仿真中的应用， 并给出了 仿奥结果。 关锐词： 同步发电机； 安全运行极限图；ＡＬＢ Ｍ ＴＡ
式中： 为交轴电抗。 ‘
将上两式化简解出。 ８并舍去不合理负值后， ０， ５ 代人式（）即可得转子发热运行极限方程： ９，
极限。
（９ １）
再令 Ｓｅ 人， ｍ ＝ 代人式（ ） ｘ １ 即可得到实际静稳定 ２
１ ． 考虑机端电压的约束条件 ．５ ２
Ｐ２ ＋ （Ｑ ． ＋ 誉 ＿ ｓ ． ｃ二 ） ２
图２ 凸极机安全运行极限示意图
Ｐｒ Ｇｄ
３ 式（ ） ５ ） 代人 １ 求出凡． ｍ； ｉ ｎ ｔ
图２ 所示为凸极机安全运行极限， 它由如下曲线 构成：
１２ １ 转子发热运行极限 ．．
发电机PQ运行曲线
一、发电机的安全运行极限在稳态运行条件下，发电机的安全运行极限决定于下列四个条件：1.原动机输出功率极限。
即原动机（汽轮机）的额定功率一般都稍大于或等于发电机的额定功率而选定。
2.发电机的额定容量，即由定子绕组和铁芯发热决定的安全运行极限。
在一定电压下，决定了定子电流的允许值。
3.发电机的最大励磁电流，通常由转子的发热决定。
4.进相运行时的稳定度。
当发电机功率因数小于零（电流超前电压）而转入进相运行时，E和U之间的夹角增大，此时发电机的有功功率输出受到静态稳定条件的限制。
此外，对内冷发电机还可能受到端部发热限制。
上述条件，决定李发电机工作的允许范围。
二、发电机的P-Q曲线在电力系统中运行的发电机，必须根据系统情况，调节有功功率和无功功率，在一定的电压和电流下，当功率因数下降时，发电机的无功功率增大，有功功率减小；而当功率因数上升时，则要减少无功功率、增大有功功率，以达到输出容量不超过允许值。
所以运行人员必须掌握功率因数变化时发电机的允许运行范围。
发电机P-Q曲线图就是表示其在各种功率因数下，允许的有功功率P和无功功率Q的关系曲线，又称为发电机的安全运行极限。
发电机的P-Q曲线，是在发电机端电压和冷却介质温度一定，不同氢压条件下绘制的。
发电机在额定电压、额定氢压和额定冷却介质温度下的运行范围图是P-Q曲线的基础。
汽轮发电机的P-Q曲线，如下图，表明了发电机运行受定子长期允许发热（决定了定子额定电流）、转子绕组长期允许发热（决定了额定励磁电流）、原动机功率、稳定极限等几方面的限制。
电压、电动势、功率都以标幺值表示的。
作P-Q曲线的基本步骤：1.以O点为圆心，以定子额定电流I N（即图中OC线段）为半径画出圆弧；2.在横轴O点左侧，取线段OM等于U N/X d，它近似等于发电机的短路比K C，正比于空载励磁电流3.以M点为圆心，以E q/X d为半径（即图中MC线段，它正比于额定励磁电流）画出圆弧4.以汽轮机额定功率画一平行于横坐标的水平线HBG，表示原动机输出限制5.以M点画一垂直于横坐标的直线MH，相应σ=900，表示理论上的静态稳定极限6.考虑到发电机有突然过负荷的可能，实际静稳定限制，应留有适当储备，以便在不改变励磁电流的情况下，能承受突然性的过负荷。
PQ图 ppt课件
v形曲线的定义
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
在有功功率保持不变时，表示定子电流和
励磁电流之间关系的曲线I=f（If），由于其形
状像字母“V”，因此常称其为V形曲线。对 应不同的有功功率，有不同的V形曲线，当1 输出功率值越大时，曲线越往上移。
水轮发电机v形图的绘制
水轮发电机v形图的绘制
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
此外，对于每一个给定的有功功率都有一 允许的最小励磁电流，进一步减小励磁电流将 使发电机不能稳定运行而失步。
隐极式发电机
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
凸极同步电机
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
/xd
参数名称 单位 数值
额定电压UN kV Xd(不饱和值)
18 0.977
Xq(不饱和值)
0.703
计算结果 OO'= 331.63 Om= 460.88
水轮发电机P-Q图的绘制
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
1、以O为原点，P为竖轴，Q为横轴作一个正交轴；
2、由于Om与OO’是确定的，作出m、O’点及两点的中
出以O为圆心、以OB为半径所作的圆弧S。
水轮发电机P-Q图的绘制
龙滩水力发电厂
Longtan Hydropower Plant
4、以原动机的PN作直线CB交圆弧S于B；
CB体现了了原动机的功率对机组的约束。由于原动机的额 定功率是确定的，因此发电机输出的额定有功功率不能大 于原动机的额定功率，即体现为机组不能运行在CB以上的 区域。