【正文】 完成，必須保持系統(tǒng)功率的平衡； ?有功不平衡影響電網(wǎng)頻率，無功不平衡影響電網(wǎng)電壓。 ?系統(tǒng)要穩(wěn)定運行，必須隨時保持系統(tǒng)有功、無功的平衡； ?并網(wǎng)發(fā)電機根據(jù)負載情況調(diào)整有功和無功輸出，調(diào)節(jié)時應控制發(fā)電機的有功和無功、電壓和電流及勵磁電流等參數(shù)處于允許運行的限度范圍內(nèi)。 2022/5/31 90 發(fā)電機工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系 ?有功調(diào)節(jié)依靠原動機輸入功率調(diào)節(jié)實現(xiàn)。發(fā)電機并網(wǎng)后，若勵磁不變，只開大汽門（或水門），即原動機出力 ↑ ，轉(zhuǎn)子軸上機械轉(zhuǎn)矩 ↑ ，輸入的機械轉(zhuǎn)矩 T1大于電磁轉(zhuǎn)矩 T，轉(zhuǎn)子升速，功角 δ↑ ，電磁功率 ↑ ，發(fā)電機輸出功率 ↑ 。 ?新條件下保持 , 得到新的平衡，這時定子電流和無功都將改變。 01 TTT ??2022/5/31 91 調(diào)節(jié)有功功率對發(fā)電機運行狀態(tài)的影響 ?調(diào)原動機輸入功率對無功的影響 以隱極機為例 Pem δ Q 0 sssemXUmXUEmQXUEmP200co ss i n?????2022/5/31 92 Pem δ δ1 δ 2 Q 1 2 0 ① ② ③ ④ sssemXUmXUEmQXUEmP200co ss i n?????① Pem=0 ， 最大值，感性； sXUEmQ 0?② Pem↑， ?↑,Q↓ ③ 當 Pem↑， E0cos?=U， Q=0，此時 ? 900； ④ 當 Pem↑， E0cos? U； Q 0，可見， Pem ↑， Q ↓，甚至由感性至容性。 調(diào)節(jié)有功功率對無功的影響 2022/5/31 93 設(shè) If不變，則 E0不變。 ① Pem=0， ?=0, , 滯后 90176。 sXIjUE ??? ??0 1?I 0?E?90)( 0??? EUI 滯后01?E?U1?I?1 sxIj 1?調(diào)節(jié)有功功率對發(fā)電機定子電流的影響 2022/5/31 94 01?E?U1?Iδ2 ?1 sxIj 1?sxIj 2?2?I3?IsxIj 3?δ3 ② E0不變 ， P1?， Pem ?, δ ?， 0?E02?E03?E軌跡為一圓。 ?s i n0sem XUEmP ?sXIjUE??? ??0由 知 P1?， Pem ↑, δ ?，IXs ? ， I ?, ??感性）， Pem ?， ??（容性）。 調(diào)節(jié)有功功率對發(fā)電機定子電流的影響 2022/5/31 95 發(fā)電機工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系 2022/5/31 96 ? 若只開大汽門（或水門），不調(diào)勵磁，發(fā)電機發(fā)出的無功由感性到容性，稱為 欠勵磁狀態(tài) ，發(fā)電機向電網(wǎng)輸送有功，同時又向電網(wǎng)吸收無功。 ? 發(fā)電機一般不允許欠勵運行，這時應增加勵磁，使定子電流大小和相位變化，發(fā)電機從欠勵過渡到正常勵磁。繼續(xù)增大勵磁，定子電流增大，發(fā)電機發(fā)出感性無功，運行在 過勵狀態(tài) 。 發(fā)電機工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系 2022/5/31 97 ? 一般發(fā)電機設(shè)計和運行在過勵狀態(tài)，即向電網(wǎng)輸送有功的同時，輸送感性無功。 ? 正常情況下，功率因數(shù)為 (滯后 )，即發(fā)電機每發(fā)出 l00kW有功，同時發(fā)出 700750kVar無功。以保證系統(tǒng)對有功、無功的需求。 ? 在運行期，電站可按調(diào)度要求或?qū)嶋H情況發(fā)送有功和無功，讓水流充沛的電站多發(fā)有功。但多發(fā)有功的發(fā)電機要注意定子電流不得超過允許值，同時為了運行穩(wěn)定性，功率因數(shù)一般不得超過 (滯后 )。 發(fā)電機工作狀態(tài)與有功輸出的關(guān)系 2022/5/31 98 發(fā)電機工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系 ?發(fā)電機并聯(lián)運行時，電網(wǎng)電壓波動導致發(fā)電機端電壓波動。假定原動機輸入到發(fā)電機軸 上的功率不變，則發(fā)電機輸出有功不 變，同時勵磁電流無改變，勵磁電勢 E0不變。 emsssPExExxUEUDC ?????000 s i ns i n ??2022/5/31 99 ? CD正比于有功輸出， DC不變，則發(fā)電機有功輸出不變，勵磁電勢 E0不變，端電壓 U改為 U?，端電壓 U的端點軌跡在直線上。 ? 端電壓從 C降到 C?，功角變大，定子電流略增加且更加滯后，相應的無功輸出也必然發(fā)生變化。 ? 電網(wǎng)實際運行中，允許電壓波動，比如 ?5%。 發(fā)電機工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系 2022/5/31 100 ?電機電壓下降 5%，鐵心磁密 ↓ ，鐵心溫升 ↓ ，允許定子電流略增，一般不超過額定值的 5%，否則會因繞組銅耗增大而引起電機溫升增加； ?電壓增大 5%，鐵心磁密 ↑ ，漏磁 ↑ ，轉(zhuǎn)子鐵心表面產(chǎn)生附加損耗 ↑ ，轉(zhuǎn)子過熱，同時定子鐵心溫升 ↑ ，電機溫升 ↑ 。通常端電壓增高在 5%以內(nèi)時，定子電流減小 5%，以保證發(fā)電機維持出力不變連續(xù)運行，同時溫升在允許限度內(nèi)。 發(fā)電機工作狀態(tài)與工作電壓的關(guān)系 2022/5/31 101 第六節(jié) 同步發(fā)電機的振蕩 ?同步發(fā)電機并在無窮大電網(wǎng)上正常運行時，定子磁極和轉(zhuǎn)子磁極之間可看成由有彈性的磁力線聯(lián)系。負載 ↑ ，功角 ↑ ，相當于磁力線拉長；負載 ↓ ，功角 ↓ ，相當于磁力線縮短。 2022/5/31 102 同步發(fā)電機的振蕩 ?負載突然變化時，由于轉(zhuǎn)子慣性，轉(zhuǎn)子功角不能立即穩(wěn)定在新的數(shù)值，而是在新的穩(wěn)定值左右經(jīng)過若干次擺動，這種現(xiàn)象稱為 同步發(fā)電機的振蕩 。 2022/5/31 103 兩種類型： ?同步振蕩： 振蕩幅度越來越小，功角擺動逐漸衰減，最后穩(wěn)定在某一新功角下，仍以同步轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行； ?非同步振蕩： 振蕩幅度越來越大，功角不斷增大，直至脫出穩(wěn)定范圍，使發(fā)電機失步，發(fā)電機進入異步運行。 同步發(fā)電機的振蕩 2022/5/31 104 ?設(shè)發(fā)電機穩(wěn)定運行于 a點，有功輸出 P?a，對應功角?a，忽略空載損耗，此時電磁轉(zhuǎn)矩 Ta與輸入轉(zhuǎn)矩 T1平衡，轉(zhuǎn)子勵磁磁動勢 Ff1引前于氣隙合成磁動勢 F?，二者夾角為 ?a，且同步旋轉(zhuǎn)，輸出確定的有功功率。 ?突加原動機輸入轉(zhuǎn)矩 T1b，欲使發(fā)電機向電網(wǎng)輸出增加至 P?b，相應功角為 ?b，電磁轉(zhuǎn)矩為 Tb。 ?轉(zhuǎn)子慣性的存在，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速尚未來得及增加，功角仍為 ?a，出現(xiàn)加速轉(zhuǎn)矩 ?T=T1bTa使轉(zhuǎn)子加速， Ff1與F?間出現(xiàn)相對運動，拉大功角 ?，輸出功率增加。 同步發(fā)電機的振蕩 2022/5/31 105 ?功率角增大到 ?b，電磁轉(zhuǎn)矩 Tb雖與輸入轉(zhuǎn)矩 T1b平衡，但由 a?b過程中，轉(zhuǎn)子加速積聚動能，維持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，功角 ?繼續(xù)增加，直到 ?c。 ? b?c過程中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步速，輸入驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小于輸出制動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子受制動轉(zhuǎn)矩作用加速變緩，直到不再加速， c點時恢復到同步速， Ff1與 F?又恢復同步旋轉(zhuǎn)， ?不再增大。 ? c點并不能穩(wěn)定運行，因為此時 T1bTc，減速轉(zhuǎn)矩?T=TcT1b使轉(zhuǎn)子減速，功角 ?變小，工作點將從c?b變動。 同步發(fā)電機的振蕩 2022/5/31 106 ? 到 b點時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低于同步速， T1b=Tb，由于轉(zhuǎn)子慣性， Ff1與 F?間夾角繼續(xù)減小，工作點從 b?a變動。 ? b?a過程中，輸入驅(qū)動轉(zhuǎn)矩再次大于輸出制動轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子受到加速轉(zhuǎn)矩作用，轉(zhuǎn)子減速變緩，直到不再減速，到 a點時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速又恢復到同步速，功角不再減小。 ? 同樣 a點也不能穩(wěn)定運行，因為 T1bTa，再次使轉(zhuǎn)子加速，功角逐漸增大，重復上述過程，出現(xiàn)圍繞 ?b為中心的一個振蕩過程。 同步發(fā)電機的振蕩 2022/5/31 107 ?振蕩過程中，轉(zhuǎn)子和氣隙合成磁場相對運動，轉(zhuǎn)子阻尼繞組感應電動勢，產(chǎn)生電氣損耗，同時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化又引起機械損耗增加，故振蕩的振幅是衰減的。經(jīng)幾個振蕩周期后，功角達到平衡點 ?b穩(wěn)定運行，這是 同步振蕩 。特殊情況下，振蕩的第一個周期振幅過大，會使電機失去穩(wěn)定。 ?發(fā)電機振蕩過程中， ?角振蕩，電磁功率也振蕩，影響電網(wǎng)正常運行。 ?為使振蕩盡快趨于穩(wěn)定，常在轉(zhuǎn)子表面裝阻尼繞組，該繞組因振蕩感應產(chǎn)生的電流損耗吸收轉(zhuǎn)子積聚的能量，使振幅衰減并逐漸消失，發(fā)電機趨于穩(wěn)定。 同步發(fā)電機的振蕩 2022/5/31 108 本章內(nèi)容結(jié)束