电力系统运行电压的有关问题 (2)课件

I
' Q1

I
' Q2
IQ IQ1 IQ2 I 'Q I 'Q1I 'Q2 IQ1 SN1 1 IQ2 SN2
IQ1 IQ2 I 'Q1 I 'Q2 I 'Q1 SN1 1 I 'Q2 SN 2
第一节电力系统运行电压的有关问题
由（b）看出 DIQ1 DIQ2 ，改变了负荷增加前两机组无功电流分配的比例。可见并列运 行发电机间的无功负荷分配，取决于机组的外特性曲线。曲线越平坦的机组，无功 电流的增量越大。
正常运行状态下， 一般很小，即 cos 1，于是得到简化式
第一节电力系统运行电压的有关问题
Ed UG Ir X d （2-2）
式（2-2）说明，负荷电流的无功分量，是造成发电机感应电动势Ed 与端 电压UG 差值的主要原因。发电机的无功负荷越大，其端电压降落就越大。 即同步发电机的外特性必然下降。如图 2-3 所示，当励磁电流Ie 为定值 时，UG 会随着无功电流的增大而下降。但是电能质量要求发电机的端电 压基本保持不变，只能用调节励磁电流的方法来解决这一问题。
• 同步发电机的励磁系统：励磁功率单元和励磁调节 器。
• 如图2-1.励磁功率单元向同步发电机的转子提供直 流电流，即励磁电流；励磁调节器根据输入信号和 给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。整个励 磁自动控制系统由励磁调节器、励磁功率单元和发 电机构成一个反馈控制系统。
第一节电力系统运行电压的有关问题
第一节电力系统运行电压的有关问题
I
变
e

IG变，j变IG cIoGsjsi不nj变变；；
QG PG
UG I UGIG
G
c
sin j变； osj不变；
I
变
e

Eq变，变

Eq
Eq sin
cos变； 不变；
QG PG
U
Eq c
G
UG Eq Xd
第一节电力系统运行电压的有关问题
• 图2-3 同步发电机外特性
（1）发电机端电压 U G 为额定值U N 时的励磁电流为 I e1 ，如曲线 1
I e1 不变时， I r1 增至 I r 2 ，则U G
降至U G2 ，电能质量变得很差 维持发电机端电压在U N ，励磁电流 必须增大到 I e2
（2）当 I e2 不变时, I r 2 减小到 I r1 ，
os UG 变；
Xd
sin 不变；
第一节电力系统运行电压的有关问题
2、并联运行各发电机间无功功率的分配 (1)无励磁调节
UG
I Q1
IQ2
G
G
(a)
U1 IQ
U2
o
D IQ2
G1
D I Q1
G2
IQ
I Q1 I Q2
I
' Q
2
I
' Q1
(b)
图 2-5 并联运行发电机间无功负荷的分配
第一节电力系统运行电压的有关问题
则U G 会超出 因此同步发电机的励磁电流必须随着 无功负荷的变化而不断调整，才能满 足电能质量的要求。
第一节电力系统运行电压的有关问题
（二）、控制无功功率的分配 1、同步发电机与无穷大系统母线并联运行的有关问题：
U G 常数
G

IG
(a)
A

K2


I Q2

I G2

1
j
IP
如图 2-5（a）UG1 UG2 UG ,他们发出的无功电流之和必须等于母线总
负荷电流的无功分量值即 IQ IQ1 IQ2
当母线电压为U1 时： IQ IQ1 IQ2 且 IQ1 IQ2
当增加无功负荷时， Ir 相应增加，母线电压降至U2 ：
IQ

IQ' 1

I
' Q2
,且
小变化，是一个恒定值。由于发电机发出的有功功率只受调速器控
制，与励磁电流大小无关。故无论励磁电流如何变化， P 均不
变。即
P

EdU bus Xd
sin
C1
P Ubus IG cosj C2
（2-3）
——发电机的功率角，j ——发电机的功率因数角
（2-3）说明当不改变 P 而改变 Ie 时，IG cosj 和 Ed sin 应不变。在（b） 中可以看出，当改变 Ie 时， Ed 沿着虚线 AA' 变化， IG 沿着 BB' 变化， 由于 UG 恒定，所以改变 Ie 只是改变了无功功率和功率角 的大小。
励磁功 率单元
励磁调节器
电
G
力
系
发电机
统
输入信息
图 2-1 励磁控制系统结构框图
第一节电力系统运行电压的有关问题
一、同步发电机励磁控制系统的任务
（一）、电压控制
图2-2同步发电机图 （a）原理电路图（b）等值电路图（c）矢量图
第一节电力系统运行电压的有关问题
（1）基本关系



Ed UG j IG Xd
第一节电力系统运行电压的有关问题
========基本知识点======== 一、同步发电机励磁自动控制系统的组成 二、励磁控制系统的基本任务 三、超高压、长距离输电线路运行电压的有关问题 四、供电线路运行电压的有关问题
第一节电力系统运行电压的有关问题
• 电力系统运行的任务是保证安全、可靠、优 质经济的供电，并且最大限度的满足用户的 要求。其中一个任务就是保证电能的质量。
(2-1)
式中 IG ——发电机的负荷电流（有效值）
X d ——发电机的 d 轴感抗
（2）外特性
图 2-2（c）中说明发电机的感应电动势的有效值 Ed 与端电压UG 有
如下关系： E d cos U G j I r X d 式中 —— Ed 与UG 间的相角，也称功率角
Ir ——发电机的无功负荷电流的有效值

Eq2
B '

jI G 2 x d

UG U


IQ
IG

I Q1
B'
(b)
1442I G41 43
K1
图 2-4 同步发电机与无限大母线并联运行 (a) 接线图； (b) 相量图；


Eq
E q1 A'

j I G xd

j I G1 xd
第一节电力系统运行电压的有关问题
设同步发电机与无穷大系统母线并联运行，即母线电压不随负荷大
• 电能质量指标：电压、频率与波形 • 电压质量主要与系统的无功功率平衡有关。
同步发电机组成了系统主要的无功功率电源 ，同步发电机通过其励磁系统的运行，建立 起内电动势，发电机就有了端电压。为全电 力系统建立起基础的网络电压。
第一节电力系统运行Hale Waihona Puke Baidu压的有关问题
• 同步发电机的励磁电流是建立电力系统电压的唯一 资源，因此在电力系统正常运行时，发电机励磁电 流的变化主要影响电网电压水平和并联机组间无功 功率的分配。