同步发电机进相运行.docx

同步发电机进相运行发电机进相运行是利用系统现有设备，吸收电网负荷低谷时的过剩无功功 率，实现无功平衡，满足降压实际需要而采取的有效措施在进相运行限额值的 范围内运行是安全的标签：必要性；状态分析；特点1. 发电机进相运行的必要性在高电压、远距离输电的大电网中，当电力负荷处于低谷时，在轻负荷的高 电压长线路和部分网络中，会出现系统电压升高甚至电压超上限的情况，并有日 趋严重的态势这不但破坏了电能质量、影响电网的经济运行，也威胁电气设备 特别是磁通密度较大的大型变压器的安全运行以及用电安全因此急需寻求有效 的降压措施适时将发电机进相运行，就能降低电压，抑制和改善网络运行电压 过高的情况该方法技术措施易于实现，运行操作方便、灵活，可获得显著的经 济效益，已成为一种切实可行的调压方式，在系统中已经得到广泛的应用2. 同步发电机进相运行的状态分析发电机进相运行是一种同步低励磁正常稳定运行方式，相对于发电机静子电 流IG滞后于静子电压UG的迟相运行而言，进相运行时功率因数是超前的，即 发电机静子电流IG超前于静子电压UG该方式运行时，发电机发出有功功率 的同时，可不发或从系统吸收无功功率假定发电机直接接于无限大容量电力系统。

端电压UG保持不变，设发电机 电势为Eq，定子电流为IG功率因数角为O功角为8,发电机同步电抗为Xd 如果调节励磁电流If，Eq随之发生变化，功率因数角O同时发生变化如果增 加发电机励磁电流If，Eq则变大，此时发电机负荷电流产生去磁电枢反应，功 率因数角O是滞后的，即发电机定子电流IG滞后于发电机的定子电压UG，发 电机同时向系统输送有功、无功功率发电机这种运行状态称之为迟相运行状态 反之如果减少发电机励磁电流If，使发电机电势Eq减小，发电机负荷电流将产 生助磁电枢反应，功率因数角O变为超前，即发电机定子电流IG超前于定子电 压UG，发电机向系统输送有功功率，但从系统吸收无功功率发电机这种运行 状态称之为进相运行状态3. 同步发电机进相运行的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 机本体的条件确定即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，会造成定子端部铁芯和金属结构件的温度增高， 甚至超过允许的温度极限；（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 进相运行时允许承担的电网有功功率和相应允许的无功功率是有限制的，现分述 如下3.1定子端部铁芯和金属结构件的温度增高3.1.1端部漏磁是引起发热的内因发电机稳定运行时，该电机中的磁通有励磁磁通中0、电枢反应磁通9a＞定 子漏磁通哲和转子漏磁通9es其端部的漏磁通是定子和转子漏磁通的合成， 它是引起定子端部铁芯和金属结构件发热的内在因素端部漏磁通的大小与定子 绕组的结构型式、定子端部结构件和转子护环、中心环、风扇的材质及尺寸与位 置、转子绕组端部相对定子绕组端部轴向伸出长度等有关，也与电机的运行参数 有关发电机运行时，端部漏磁力通过最小的路径形成闭合回路因此，定子端部 铁芯、压指、压板以及转子护环等便是端部漏磁很容易通过的部件由于端部漏 磁也是旋转磁场，与转子是同步旋转的，并切割端部各金属结构件，故在其中感 应涡流和磁滞损耗，引起发热特别是直接冷却方式大型发电机的线负荷重，其 端部漏磁很强，当端部磁密集中于某部件或局部而该处的冷却强度不足时，则会 出现局部高温区，其温升可能超过限额值3.1.2进相运行比迟相运行定子端部漏磁场增大并随进相深度而增加发电机端部漏磁的大小与发电机的运行工况，即与定子电流值及功率因数有 关。

在发电机定子电流I和定子电压U不变的条件下，发电机进相运行时定子端 部漏磁场要比迟相运行时大得多，从而易引起端部铁芯和构件发热定子端部漏磁场如下图所示：发电机正常迟相运行时，定子端部的漏磁场是由定子绕组电流（电枢电流I） 在定子端部产生的漏磁场与转子绕组电流Ie （le^Ed）产生的漏磁场合成的 AOCA的三条边OA、CA、CO分别代表定子端部漏磁场呼、转子端部漏磁场^、 气隙合成磁场9Co因为定子、转子绕组端部磁场各随电枢反应、转子磁场同步 旋转，所以其合成磁场也是一个旋转磁场由于定子的漏磁通与转子的漏磁通路 径不同（定子漏磁通基本上与其主磁通路径相同，而转子漏磁通路径与其主磁通 相比路径则较远、磁阻值较大），故OA段可表示^a，而9b只能从AB段中取 一部分线段（磁阻大，9减小）AC，AC的畏度由X决定（X=AC/AB）O合成磁 通9C为OC段当发电机进相运行时，若保持定子电流I和定子电压U不变，此时，运行点 就从A点沿着扇形曲线向A'点旋转（OA=OA'=I），端部漏磁场三角形也变成 OCA （直线AA/CC，AC/AB=A r C 7A rB=X）o从图中可看出OC明显大于OC， 且OC在C点沿着CC圆弧线向C点旋转过程中为最大，且所有进相运行点的漏 磁通均比迟相运行时大。

定子端部温升取决于发热量和冷却条件的相互匹配假设冷却条件不变，且 不计随发电机功率因数变化时，定子、转子各部分热量变化而造成热交换的差异， 则可认为端部损耗发热引起的温升和端部合成漏磁通密度的平方成正比因而端 部合成漏磁通密度与功率因数的关系，也就反映了端部温升的变化规律若其任 一部位的温升超过限值，即限制了该机的进相容量为限制定子端部的温升，发 电机进相运行时，要相应地限制定子电流值，使定子端部合成的漏磁通曾在允 许范围内3.2发电机进相运行时稳定性降低3.2.1有功功率恒定时，励磁电流降低功角增大发电机迟相运行时静稳定根据按功角特性确定发电机进相运行时是处于同 步低励磁运行状态，其与电网同步稳定运行的充分必要条件（即静稳定的判据）， 同样是按功角特性确定的在功角特性上8<90°的范围内，发电机具备静稳定运 行能力；8=90° （因联系电抗Xes#0）时，则发电机达到稳定运行的临界状态当发电机在某恒定的有功功率进相运行时，由于励磁电流较低，因而其静稳 定的功率极限值较小，该机静稳定能力降低例如一台汽轮发电机带有功功率P 正常运行，此时由励磁电流感应的电势为Eo1，其功角特性如下图所示：保持该机有功功率恒定，逐步降低励磁电流，直至该机转入进相运行（此时 励磁电流降低，对应于该励磁电流的感应电势为Eo2,功角特性相应降低）。

如 果要求该机吸收更多的无功功率，需增加进相深度，应继续降低励磁电流，此时 的感应电势Eo3更降低因此，可获得幅值逐渐降低的一簇功率特性曲线由 于保持该机的有功功率恒定，故运行功角必然由8a角增大到8b角当励磁电流 降低至使发电机的运行功角增大而达到静稳定的临界点8=90°（若计与系统的联 系电抗则8<90°），若继续降低励磁电流，则该机会失去静稳定而出现失步现象， 由此，发电机的进相容量受到了限制3.2.2投入自动励磁调节可以提高进相机组的静稳定根据发电机运行的稳定性理论与实践得出，发电机自动励磁调节装置若在运 行中无失灵区，无时滞地保持发电机端电压稳定，就可以扩大该机稳定运行的范 围，从而提高了该机进相运行的能力和进相运行工况下抗干扰的能力4.结束语发电机进相运行是利用系统现有设备，吸收电网负荷低谷时的过剩无功功 率，实现无功平衡，满足降压实际需要而采取的有效措施在进相运行限额值的 范围内运行是安全的该措施运行操作灵活，能很方便地实现发电机由迟相转入 进相运行或者相反，在经济上也很有使用价值参考文献：1.周德贵，巩北宁《同步发电机运行技术与实践》中国电力出版社出版，2004 年12月第2版作者简介：陈永新，男，1964年11月出生，1986年毕业于北京电力学校。