第九章 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行

1、發(fā)電廠電氣部分電子教案第九章第九章 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行發(fā)同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行、非正常運(yùn)行、發(fā)同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行、非正常運(yùn)行、特殊運(yùn)行方式的性能特殊運(yùn)行方式的性能 第一節(jié)第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值 二、運(yùn)行參數(shù)不同于額定參數(shù)時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行二、運(yùn)行參數(shù)不同于額定參數(shù)時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行 在運(yùn)行中不要發(fā)生電氣損壞、機(jī)械故障和使電氣設(shè)備縮在運(yùn)行中不要發(fā)生電氣損壞、機(jī)械故障和使電氣設(shè)備縮短壽命，即定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、鐵心溫度都不超過(guò)允許值，短壽命，即定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組、鐵心溫度都不超過(guò)允許值，各部分產(chǎn)生的應(yīng)力都不超過(guò)允許限度。各部分產(chǎn)生的應(yīng)力都不超過(guò)允許限度。 1

2、 1冷卻介質(zhì)不同于額定值時(shí)對(duì)額定容量的影響冷卻介質(zhì)不同于額定值時(shí)對(duì)額定容量的影響 允許負(fù)荷可隨冷卻介質(zhì)溫度變化而增減。但應(yīng)符合定、轉(zhuǎn)允許負(fù)荷可隨冷卻介質(zhì)溫度變化而增減。但應(yīng)符合定、轉(zhuǎn)子繞組溫度不超過(guò)允許限值。子繞組溫度不超過(guò)允許限值。 表表9-29-2給出了不同冷卻介質(zhì)溫度時(shí)發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子電流允許倍數(shù)。給出了不同冷卻介質(zhì)溫度時(shí)發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子電流允許倍數(shù)。 第一節(jié)第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值表9-2 不同冷卻介質(zhì)溫度時(shí)發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子電流允許倍數(shù) 0() 20 30 40 50 60 IIN 1.22 l.22 1.00 0.87 0.71 IrINr 1.1

3、1 1.05 1.00 0.95 0.88由表由表9-29-2可看出，隨著冷卻介質(zhì)溫度的升高，允許出力下降！可看出，隨著冷卻介質(zhì)溫度的升高，允許出力下降！圖圖9-29-2給出了它們之間的關(guān)系曲線。給出了它們之間的關(guān)系曲線。第一節(jié)第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值圖9-2冷卻介質(zhì)變化時(shí)的允許出力 當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度高于額定值時(shí)應(yīng)降當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度高于額定值時(shí)應(yīng)降低的定子電流倍數(shù)比轉(zhuǎn)子電流為多，所低的定子電流倍數(shù)比轉(zhuǎn)子電流為多，所以應(yīng)按定子電流限制來(lái)減小輸出功率，以應(yīng)按定子電流限制來(lái)減小輸出功率，轉(zhuǎn)子繞組溫度此時(shí)不會(huì)超過(guò)允許值；轉(zhuǎn)子繞組溫度此時(shí)不會(huì)超過(guò)允許值； 當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度低

4、于額定值時(shí)，定當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度低于額定值時(shí)，定子電流可以提高的倍數(shù)比轉(zhuǎn)子多，所以子電流可以提高的倍數(shù)比轉(zhuǎn)子多，所以應(yīng)按轉(zhuǎn)子電流允許增大的倍數(shù)來(lái)提高輸應(yīng)按轉(zhuǎn)子電流允許增大的倍數(shù)來(lái)提高輸出功率，此時(shí)定子繞組溫度不會(huì)超過(guò)允出功率，此時(shí)定子繞組溫度不會(huì)超過(guò)允許值。許值。 基本特性：基本特性：冷卻介質(zhì)溫度比額定值冷卻介質(zhì)溫度比額定值每低每低11所能增加的電流倍數(shù)，較所能增加的電流倍數(shù)，較之冷卻介質(zhì)比額定值每高之冷卻介質(zhì)比額定值每高11所應(yīng)所應(yīng)降低的電流倍數(shù)小。降低的電流倍數(shù)小。 第一節(jié)第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值 2 2端電壓不同于額定值時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行端電壓不同于額定值時(shí)發(fā)

5、電機(jī)的運(yùn)行 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的端電壓，允許在額定電壓發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的端電壓，允許在額定電壓5 5范圍內(nèi)變動(dòng)。范圍內(nèi)變動(dòng)。 原則：原則：保證輸出功率不變！保證輸出功率不變！當(dāng)定子電壓降低5時(shí)，定子電流可增加5； 當(dāng)電壓升高5時(shí)，電流也就降低5。 發(fā)熱限制！發(fā)熱限制！ 當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓低于95以下運(yùn)行時(shí)，定子電流不應(yīng)超過(guò)額定值的5。此時(shí)發(fā)電機(jī)要降低輸出功率。（發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓的下限一般不應(yīng)低于額定值的90。） 當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓高于額定值，升高到105以上時(shí)，其輸出功率須相應(yīng)降低。 最高值不得超過(guò)額定值的最高值不得超過(guò)額定值的110110。 第一節(jié)第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額

6、定值 3 3運(yùn)行頻率不同于額定值時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行運(yùn)行頻率不同于額定值時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行 規(guī)程規(guī)定：發(fā)電機(jī)運(yùn)行頻率允許變動(dòng)范圍是規(guī)程規(guī)定：發(fā)電機(jī)運(yùn)行頻率允許變動(dòng)范圍是0.5Hz0.5Hz。 (1)(1)運(yùn)行頻率比額定值高運(yùn)行頻率比額定值高 可能使轉(zhuǎn)子某些部件損壞 效率下降頻率增高主要是受轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度的限制。頻率增高主要是受轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度的限制。(2)(2)運(yùn)行頻率比額定值低運(yùn)行頻率比額定值低 轉(zhuǎn)速下降兩端風(fēng)扇鼓進(jìn)的風(fēng)量降低使發(fā)電機(jī)的冷卻條件變壞各部分溫度升高； 為了維持額定電壓不變就得增加磁通漏磁增加產(chǎn)生局部過(guò)熱； 可能使汽輪機(jī)葉片損壞； 廠用機(jī)械輸出功率受限。 第一節(jié)第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值

7、同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值4 4功率因數(shù)不同于額定值時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行功率因數(shù)不同于額定值時(shí)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行受下列條件的限制：受下列條件的限制：(1)(1)高于額定功率因數(shù)時(shí)，定子電流不應(yīng)超過(guò)允許值；高于額定功率因數(shù)時(shí)，定子電流不應(yīng)超過(guò)允許值；(2)(2)低于額定功率因數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流不應(yīng)超過(guò)允許值；低于額定功率因數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流不應(yīng)超過(guò)允許值；(3)(3)在進(jìn)相功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)受到穩(wěn)定極限的限制。在進(jìn)相功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)受到穩(wěn)定極限的限制。第一節(jié)第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值三、大型同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì) 1.1.參數(shù)的特點(diǎn)參數(shù)的特點(diǎn)機(jī)組阻抗大機(jī)組阻抗大暫態(tài)電抗和

8、次暫態(tài)電抗大（較同容量水輪發(fā)電機(jī)稍?。簯B(tài)電抗和次暫態(tài)電抗大（較同容量水輪發(fā)電機(jī)稍小）同步發(fā)電機(jī)定子非周期電流衰減時(shí)間常數(shù)同步發(fā)電機(jī)定子非周期電流衰減時(shí)間常數(shù)TaTa較小較小機(jī)械時(shí)間常數(shù)機(jī)械時(shí)間常數(shù)TmTm隨著單機(jī)容量的增大而減小隨著單機(jī)容量的增大而減小 2.2.發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)阻抗增大阻抗增大短路電流減小短路電流減小機(jī)械時(shí)間常數(shù)降低機(jī)械時(shí)間常數(shù)降低對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定帶來(lái)很不利的影響。對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定帶來(lái)很不利的影響。 第一節(jié)第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值 四、阻抗增大和時(shí)間常數(shù)減小對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響 1.1.在沒(méi)有勵(lì)磁控制(包括自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器)的情況下，阻抗增大，機(jī)械時(shí)間常

9、數(shù)減小，將使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。 若Xd值越大，而Xs值相對(duì)較小(即線路不長(zhǎng))時(shí)靜態(tài)穩(wěn)定極限功率越小，故阻抗增大，導(dǎo)致靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備降低靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備降低。 第一節(jié)第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及其額定值 2.2.影響電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定主要因素有：發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的阻抗、影響電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定主要因素有：發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的阻抗、機(jī)械時(shí)間常數(shù)、勵(lì)磁上升速度、強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)、短路切除時(shí)間等。系統(tǒng)機(jī)械時(shí)間常數(shù)、勵(lì)磁上升速度、強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)、短路切除時(shí)間等。系統(tǒng)中發(fā)生對(duì)稱或非對(duì)稱短路時(shí)，發(fā)電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩幾乎和發(fā)電機(jī)中發(fā)生對(duì)稱或非對(duì)稱短路時(shí)，發(fā)電機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩幾乎和發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電抗和次暫態(tài)電抗成反比，的暫

10、態(tài)電抗和次暫態(tài)電抗成反比，阻抗增大，將促使最大電磁轉(zhuǎn)矩阻抗增大，將促使最大電磁轉(zhuǎn)矩降低，因而使暫態(tài)穩(wěn)定性能降低。降低，因而使暫態(tài)穩(wěn)定性能降低。如保持同樣的極限角，則如保持同樣的極限角，則機(jī)械時(shí)機(jī)械時(shí)間常數(shù)幾乎和臨界切除時(shí)間的平方成正比，機(jī)械時(shí)間常數(shù)減小一半，間常數(shù)幾乎和臨界切除時(shí)間的平方成正比，機(jī)械時(shí)間常數(shù)減小一半，臨界切除時(shí)間將縮短到原值的臨界切除時(shí)間將縮短到原值的1 14 4。 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行 特點(diǎn)：特點(diǎn)：發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷、無(wú)功負(fù)荷、電壓、電流等都在允許范圍以發(fā)電機(jī)的有功負(fù)荷、無(wú)功負(fù)荷、電壓、電流等都在允許范圍以內(nèi)，因而是一種穩(wěn)定的對(duì)稱的工作狀態(tài)內(nèi)，

11、因而是一種穩(wěn)定的對(duì)稱的工作狀態(tài) 一、發(fā)電機(jī)的允許運(yùn)行范圍和PQ圖 在穩(wěn)態(tài)條件下，發(fā)電機(jī)的允許運(yùn)行范圍決定于下列4個(gè)條件： (1)原動(dòng)機(jī)輸出功率極限原動(dòng)機(jī)輸出功率極限（原動(dòng)機(jī)的額定功率要稍大于或等于發(fā)電機(jī)的額定功率）。 (2)發(fā)電機(jī)的額定容量發(fā)電機(jī)的額定容量，即由定子發(fā)熱決定的允許范圍。 (3)發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)和勵(lì)磁機(jī)的最大勵(lì)磁電流最大勵(lì)磁電流，通常由轉(zhuǎn)子發(fā)熱決定。 (4)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定度進(jìn)相運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定度，當(dāng)發(fā)電機(jī)功率因數(shù)小于零而轉(zhuǎn)入進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，Eq和U的夾角不斷增大，此時(shí)發(fā)電機(jī)有功功率輸出受到靜態(tài)穩(wěn)定條件的限制。第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行 發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的P-QP-

12、Q圖（曲線）：圖（曲線）：表示其在各種功率因數(shù)下允許的有功功率輸出表示其在各種功率因數(shù)下允許的有功功率輸出P P和允許的無(wú)功功率輸出和允許的無(wú)功功率輸出Q Q的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線又稱為發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限。又稱為發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限。圖93汽輪發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限B-C-D-E-F-GB-C-D-E-F-G點(diǎn)的連線。點(diǎn)的連線。還與端電壓有關(guān)。當(dāng)還與端電壓有關(guān)。當(dāng)端電壓比額定值大時(shí)端電壓比額定值大時(shí)如圖如圖9 93 3所示，曲線所示，曲線中的中的GFGF部分將向左移，部分將向左移，若端電壓降低，則若端電壓降低，則GFGF部分將向右移。部分將向右移。 第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的

13、正常運(yùn)行 二、同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行特性（與無(wú)窮大系統(tǒng)相連） 最常見(jiàn)的兩種工作狀態(tài)兩種工作狀態(tài)：調(diào)整有功功率，維持勵(lì)磁不變，即調(diào)整有功功率，維持勵(lì)磁不變，即E E。為常數(shù)，。為常數(shù)，P P為變數(shù)；為變數(shù)；調(diào)整勵(lì)磁，維持有功功率不變，即調(diào)整勵(lì)磁，維持有功功率不變，即P P為常數(shù)，為常數(shù)，E E。為變數(shù)。為變數(shù)。 1 1EqEq為常數(shù)，為常數(shù)，P P為變數(shù)為變數(shù) （1 1）P P 功角功角 ； P P 功角功角 （2 2）P P dP/ddP/d0,0, 發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行( (max)max)； 若若 maxmax，則，則P P dP/ddP/d0 0，失步（不穩(wěn)定）；失步（不穩(wěn)定）；第

14、二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行當(dāng)當(dāng)=max，則，則PPmaxmax（靜態(tài)穩(wěn)定極限）（靜態(tài)穩(wěn)定極限）（3 3）P Pmax,穩(wěn)定儲(chǔ)備大。穩(wěn)定儲(chǔ)備大。P 時(shí)時(shí)要使勵(lì)磁電流要使勵(lì)磁電流 Pmax ，保，保持一定的靜儲(chǔ)備。持一定的靜儲(chǔ)備。（4 4）coscos =1,Q=0,=1,Q=0,則則coscos=U/=U/EqEq2.2. P P為常數(shù)，為常數(shù)，EqEq為變數(shù)為變數(shù) (1)(1)在在Q=0Q=0時(shí)，時(shí)，P P 勵(lì)磁電流越小。勵(lì)磁電流越小。(2) I(2) If f增大（增大（Q=0Q=0）過(guò)勵(lì)過(guò)勵(lì)輸出無(wú)功輸出無(wú)功 I If f Q Q定子電流定子電流coscos 最大值

15、不應(yīng)超過(guò)轉(zhuǎn)子額定電流！最大值不應(yīng)超過(guò)轉(zhuǎn)子額定電流！第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行(3)(3)I If f （Q Q0 0）欠勵(lì)欠勵(lì)吸收無(wú)功吸收無(wú)功I If fQ Q定子電流定子電流coscos 最小值受最小值受= max 900制約。（制約。（Imax=Pxd/U） 有功負(fù)荷越小，發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收最大無(wú)功功率時(shí)所需的勵(lì)磁電有功負(fù)荷越小，發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收最大無(wú)功功率時(shí)所需的勵(lì)磁電流也越小。沒(méi)有有功負(fù)荷時(shí)，最小勵(lì)磁電流等于零。流也越小。沒(méi)有有功負(fù)荷時(shí)，最小勵(lì)磁電流等于零。 第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行屬于同步發(fā)電機(jī)的非正

16、常運(yùn)行屬于只允許短時(shí)運(yùn)行的工作狀態(tài)只允許短時(shí)運(yùn)行的工作狀態(tài)。 最常見(jiàn)的非正常工作狀態(tài)最常見(jiàn)的非正常工作狀態(tài)： 有過(guò)負(fù)荷有過(guò)負(fù)荷 異步運(yùn)行異步運(yùn)行 不對(duì)稱運(yùn)行等不對(duì)稱運(yùn)行等。一、發(fā)電機(jī)的允許過(guò)負(fù)荷 (1)(1)短時(shí)短時(shí)(2)(2)不允許經(jīng)常不允許經(jīng)常(3)(3)過(guò)負(fù)荷允許值和時(shí)間由廠家規(guī)定！過(guò)負(fù)荷允許值和時(shí)間由廠家規(guī)定！第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行 二、異步運(yùn)行 常見(jiàn)原因：勵(lì)磁系統(tǒng)故障勵(lì)磁系統(tǒng)故障 誤切勵(lì)磁開(kāi)關(guān)而失去勵(lì)磁誤切勵(lì)磁開(kāi)關(guān)而失去勵(lì)磁 由于短路使發(fā)電機(jī)失步等。由于短路使發(fā)電機(jī)失步等。 導(dǎo)致發(fā)電機(jī)產(chǎn)生過(guò)熱！導(dǎo)致發(fā)電機(jī)產(chǎn)生過(guò)熱！這種非正常工作狀態(tài)應(yīng)受到時(shí)間的限制

17、。 一般規(guī)定，汽輪發(fā)電機(jī)的異步運(yùn)行時(shí)間為一般規(guī)定，汽輪發(fā)電機(jī)的異步運(yùn)行時(shí)間為151530min30min。 水輪發(fā)電機(jī)一般不允許異步運(yùn)行（或只允許運(yùn)行幾秒鐘）。水輪發(fā)電機(jī)一般不允許異步運(yùn)行（或只允許運(yùn)行幾秒鐘）。 第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行三、發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行 原因原因負(fù)荷不對(duì)稱負(fù)荷不對(duì)稱( (電氣機(jī)車、電弧爐等電氣機(jī)車、電弧爐等) ) 輸電線路不對(duì)稱輸電線路不對(duì)稱( (斷線、不對(duì)稱短路斷線、不對(duì)稱短路) ) 分類分類長(zhǎng)時(shí)間不對(duì)稱運(yùn)行長(zhǎng)時(shí)間不對(duì)稱運(yùn)行：是指不對(duì)稱負(fù)荷情況；短時(shí)不對(duì)稱運(yùn)行短時(shí)不對(duì)稱運(yùn)行：主要指不對(duì)稱故障時(shí)的運(yùn)行，持續(xù)時(shí)間極短。對(duì)應(yīng)負(fù)荷對(duì)應(yīng)負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)

18、間允許負(fù)荷，主要決定于下列長(zhǎng)時(shí)間允許負(fù)荷，主要決定于下列3 3個(gè)條件個(gè)條件： (1)負(fù)荷最重相的定子電流，不應(yīng)超過(guò)發(fā)電機(jī)的額定電流。 (2)轉(zhuǎn)子最熱點(diǎn)的溫度，不應(yīng)超過(guò)允許溫度。 (3)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的機(jī)械振動(dòng)不應(yīng)超過(guò)允許范圍。短時(shí)允許負(fù)荷：主要決定于短時(shí)允許負(fù)荷：主要決定于短路電流中的負(fù)序電流負(fù)序電流 第三節(jié)第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的非正常運(yùn)行我國(guó)規(guī)定的發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的允許電流和持續(xù)時(shí)間如表我國(guó)規(guī)定的發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)的允許電流和持續(xù)時(shí)間如表9-39-3所示。所示。 不對(duì)稱運(yùn)行產(chǎn)生問(wèn)題的主因：不對(duì)稱運(yùn)行產(chǎn)生問(wèn)題的主因：產(chǎn)生負(fù)序磁場(chǎng)產(chǎn)生負(fù)序磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子有對(duì)轉(zhuǎn)子有雙倍雙倍同步轉(zhuǎn)

19、速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)同步轉(zhuǎn)速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在轉(zhuǎn)子繞組、在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子本體中感應(yīng)出阻尼繞組以及轉(zhuǎn)子本體中感應(yīng)出2 2倍額定頻率倍額定頻率(100Hz)(100Hz)的電流的電流引引起起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子過(guò)熱和振動(dòng)過(guò)熱和振動(dòng)。第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出: :電力系統(tǒng)電容電流增加，增大了剩余無(wú)功功率，在低負(fù)荷時(shí)，電力系統(tǒng)電容電流增加，增大了剩余無(wú)功功率，在低負(fù)荷時(shí)，使電網(wǎng)電壓上升以致超過(guò)允許范圍！使電網(wǎng)電壓上升以致超過(guò)允許范圍！解決方法：解決方法：并聯(lián)電抗器、利用調(diào)相機(jī)并聯(lián)電抗器、利用調(diào)相機(jī)發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行一、發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的分析 何為進(jìn)相

20、運(yùn)行？何為進(jìn)相運(yùn)行？ 指發(fā)電機(jī)發(fā)出有功功率，吸收無(wú)功功率的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)！指發(fā)電機(jī)發(fā)出有功功率，吸收無(wú)功功率的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)！第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式何為遲相運(yùn)行？何為遲相運(yùn)行？既輸出有功功率，也輸出無(wú)功功率的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。既輸出有功功率，也輸出無(wú)功功率的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)各電磁參數(shù)仍然是對(duì)稱的，并且發(fā)電機(jī)仍然保持同步轉(zhuǎn)速，因而是屬于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行方式中功率因數(shù)變動(dòng)時(shí)的一種運(yùn)行屬于發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行方式中功率因數(shù)變動(dòng)時(shí)的一種運(yùn)行工況，工況，只是拓寬了發(fā)電機(jī)通常的運(yùn)行范圍。同樣，在允許的進(jìn)相運(yùn)行限額范圍內(nèi)，只要電力系統(tǒng)需要發(fā)電機(jī)是可以長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)相運(yùn)行的。

21、第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式二、發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行特點(diǎn)兩個(gè)！ 發(fā)電機(jī)端部的漏磁較遲相運(yùn)行時(shí)增大，會(huì)造成定子端部發(fā)電機(jī)端部的漏磁較遲相運(yùn)行時(shí)增大，會(huì)造成定子端部鐵心和金屬結(jié)構(gòu)件的溫度增高，甚至超過(guò)允許的溫度限值；鐵心和金屬結(jié)構(gòu)件的溫度增高，甚至超過(guò)允許的溫度限值； 進(jìn)相運(yùn)行的發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性較遲相進(jìn)相運(yùn)行的發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性較遲相運(yùn)行時(shí)降低，可能在某一進(jìn)相深度時(shí)達(dá)到穩(wěn)定極限而失步。運(yùn)行時(shí)降低，可能在某一進(jìn)相深度時(shí)達(dá)到穩(wěn)定極限而失步。 發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，允許承擔(dān)的電力系統(tǒng)有功功率和相發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，允許承擔(dān)的電力系統(tǒng)有功功率和相應(yīng)允許吸

22、收的無(wú)功功率值是有限制的。應(yīng)允許吸收的無(wú)功功率值是有限制的。第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式 三、進(jìn)相運(yùn)行所導(dǎo)致問(wèn)題分析 1 1靜態(tài)穩(wěn)定性的降低靜態(tài)穩(wěn)定性的降低 以隱極發(fā)電機(jī)為例， 設(shè)在遲相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角為設(shè)在遲相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的功角為1 1，進(jìn)相運(yùn)行時(shí)為，進(jìn)相運(yùn)行時(shí)為2 2，在運(yùn)行方式由遲，在運(yùn)行方式由遲相逐漸過(guò)渡到進(jìn)相時(shí)，相逐漸過(guò)渡到進(jìn)相時(shí)，I If f EqEq (U(UG G也相應(yīng)下降一些也相應(yīng)下降一些) )，X Xd d基本保持不變基本保持不變功功角角 ，從，從1 1增到增到2 2 。此時(shí)最大功率點(diǎn)。此時(shí)最大功率點(diǎn)Pmaxmax下移下移。在。在=9

23、0=900 0時(shí)，時(shí)，PM M= = Pmaxmax達(dá)達(dá)到靜態(tài)穩(wěn)定極限到靜態(tài)穩(wěn)定極限。此時(shí)若。此時(shí)若再減少勵(lì)磁電流，則會(huì)失去穩(wěn)定。再減少勵(lì)磁電流，則會(huì)失去穩(wěn)定。功角特性功角特性第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式 如果發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)帶上如果發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)帶上AVRAVR，則功角特性會(huì)有一些不同，最大電，則功角特性會(huì)有一些不同，最大電磁輸出功率磁輸出功率PmaxPmax會(huì)向右移動(dòng)會(huì)向右移動(dòng)，使得，使得PmaxPmax所對(duì)應(yīng)的功角所對(duì)應(yīng)的功角90900 0。 實(shí)際系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器、線路接到系統(tǒng)，所以需要計(jì)及這些元實(shí)際系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)經(jīng)變壓器、線路接到系統(tǒng)，所以需要計(jì)及

24、這些元件的電抗件的電抗( (統(tǒng)稱為外部電抗統(tǒng)稱為外部電抗Xs)Xs)。此時(shí)靜態(tài)穩(wěn)定性將進(jìn)一步降低。此時(shí)靜態(tài)穩(wěn)定性將進(jìn)一步降低。 (1)帶自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器后，進(jìn)相能力明顯增強(qiáng)； (2)發(fā)電機(jī)短路比大，即Xd小，進(jìn)相能力強(qiáng)； (3)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)連接緊密時(shí)，則進(jìn)相能力強(qiáng)； (4)系統(tǒng)電壓越高，無(wú)功儲(chǔ)備越大，發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行能力越強(qiáng)； (5)機(jī)組所帶的有功功率越多，則功角越大，靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備越低。第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式2 2端部漏磁的發(fā)熱端部漏磁的發(fā)熱 發(fā)電機(jī)端部的漏磁發(fā)電機(jī)端部的漏磁 定子繞組端部漏磁定子繞組端部漏磁 轉(zhuǎn)子繞組端部漏磁轉(zhuǎn)子繞組端部漏磁 影響端部漏磁的

25、因素影響端部漏磁的因素發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、型式、材料、短路比 定子電流的大小、功率因數(shù)的高低 在遲相運(yùn)行時(shí)這種發(fā)熱是在允許范圍內(nèi)的。在遲相運(yùn)行時(shí)這種發(fā)熱是在允許范圍內(nèi)的。 進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，隨著進(jìn)相功率的增大，發(fā)熱越來(lái)越嚴(yán)重隨著進(jìn)相功率的增大，發(fā)熱越來(lái)越嚴(yán)重，這是，這是因?yàn)槎瞬恳驗(yàn)槎瞬亢铣陕┐磐S功率因數(shù)的變化而增大所致。合成漏磁通隨功率因數(shù)的變化而增大所致。第四節(jié)第四節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式同步發(fā)電機(jī)的特殊運(yùn)行方式著重分析第著重分析第點(diǎn)。點(diǎn)。（1 1）coscos 變化變化 coscos =1=1附近，合成漏磁通附近，合成漏磁通 變化較明顯。變化較明顯。隨著進(jìn)相，隨著進(jìn)相， coscos 吸收的無(wú)功功率吸收的無(wú)功功率 發(fā)熱發(fā)熱 圖9-12端部漏磁通與功率因數(shù)關(guān)系 圖9-13端