同步发电机无功功率的调节与电力系统稳定度_secret

同步发电机无功调节与电力系统稳定性1，简介某造纸有限公司自发电厂26MW发电机是我公司正常稳定生产的主要能源供应设备。2005年8月启动，运行良好。进入2008年，随着公司电力负荷的持续增加，两个造纸厂的部分设备逐渐老化，电气设备的无功功率损失进一步增大，10kv系统电压经常在规格下限运行，几次系统电压低于规格要求，主要生产设备保护措施被切断，影响了公司的正常生产。2，原因自身电站发电机组的输出未能及时满足负荷对无功的需求，公司10kv电力系统的电压降低了。也就是说，输出功率的质量下降是主要生产设备保护措施下降的根本原因。我知道电力系统输出电能质量的优缺点是判断电力系统稳定性的重要条件，电能质量的优缺点主要体现在维持系统电压的正常水平上。3、同步发电机无功调节原理及原因分析实际上，在电力系统的全部负荷下，既需要有效功率，也需要无功功率的供给。电力系统的主电力负荷是功率因数低的三相异步电动机，如果发电机发出的无功功率不能满足电力系统(即负载)对无功的要求，则会发生整个系统的电压下降，此时电力系统输出的电能质量越来越差，不仅对负载的运行不利，还直接威胁到整个电力系统的稳定运行。因此，如果发电机与电力系统并列运行，如何调节发电机输出的无功功率？特别重要。首先分析了发电机与电力系统并列运行后空载运行的现状。空载运行时发电机没有电枢反应，空载电动势和系统电压相同，定子绕组没有电流，此时励磁电流是正常励磁电流。励磁电流增加，空载电动势增加，系统电压不变，定子绕组产生电压差，由于这种电压差，定子产生电流，该电流在相位上晚于电压差90，同时落后于系统电压。也就是说，此时发电机向电流系统输出电感无功功率，这种状态是励磁状态(励磁电流超过正常励磁电流的电流)。如果将励磁电流调节得比正常励磁小，空载电动势小于系统电压，定子绕组又产生了电压差异，定子产生电流，该电流在相位上比系统电压高90%以上，发电机将载流量无功功率输出到电力系统，该状态为低压。这表明，发电机处于空载状态时，如果不改变原动机(涡轮或涡轮)的功率，只调节励磁电流，发电机的功率角度就不会改变，因此发电机输出的有效功率不能改变，只改变输出的无功功率。其次，分析了发电机与电力系统并列，有载启动的情况。发电机的输出功率(Pem)是功率角度特性，即：Pem=3E0Usin/Xd (E0表示空载电动势，u表示电力系统电压，表示功率角度，Xd表示发电机电枢反应电抗)功率极限值(Pmax)为：Pmax=3E0U/Xd发电机与电力系统并列运行时，电力系统电压(u)、发电机电枢反应电抗(Xd)均为常数，改变励磁电流大小将成为空载电动势(E0)发生变化。因此，通过增加励磁电流增加空载电动势(E0)，可以增加功率极限值(Pmax)；通过减少励磁电流减少空载电动势(E0)，也可以减小功率极限值(Pmax)。图1显示了不同励磁电流的时间释放PemP0abcde塞塔teta 1teta 2teta 3Pmax2Pmax1Pmax3可以看出，电动机的功率角特性曲线，曲线1是正常励磁条件，曲线2是过励磁条件，曲线3都是正弦曲线，但最大值不同。假设在正常激励条件下，发电机的功率因数cos=1，即发电机的定子电流a与末端(电力系统)电压的相位相同，不输出无功功率。在发电机的简化相量图(图2(a)中，定子绕组的同步电气压缩降=jaxd，比a高90，E0 u；这是发电机在功率角度特性(参见图1)曲线1的a点工作，其功率角度为1，输出的有效功率为p=3 ui acoos =3 UIA，输出的无功功率为0。增加励磁电流时，空载电动势从E0增加到E0 (参见图2(b)。此时，作用力角特性(见图1)为曲线2，因为刚增加励磁电流时惯性力角度1没有原始同步(涡轮或涡轮)的输入功率(图1)，因此没有时间将工作点从曲线1上的点a移动到曲线2上的点b0呵ateta 1呵呵0a塞塔2呵0 【】teta 3a (a)正常励磁状态，无功功率输出为0。(b)过渡状态，感应无功功率输出。(c)欠励磁状态，电容无功功率输出。因此，发电机的电磁功率大于输入功率。也就是说，电磁反力矩大于工作扭矩，转子开始减速，动力角度减小。功率和转矩平衡后，工作点将返回c点(参见图1曲线2)，功率角度为2。如图2(b)所示，空载电动势E0 E0、功率角度 2 1、电压差和相位差不再为90，因此由产生的定子电流a (a 比延迟90)不再等于同相原动机输出的有效功率没有变化，但感应无功功率也输出，处于发电机过电流状态。减少这里的电流，发电机的空载电动势减小，功率角特性为图1的曲线3，新工作点为e点。此时，E0 1在相量图(图2(c)中表示，电流比结束电压至少一个角度，发电机输出有效功率(由于原动机功率保持不变，因此发电机输出的有效功率)功率不变)的同时，还输出允许的无功功率，这种状态是低电压状态。结论表明，如果不改变原动机的功率，只调整发电机的励磁电流，输出的有效功率不能改变，无功功率可以调整。在过流状态下，励磁电流越大，对发电机输出的感应无功功率就越大。在励磁状态下，励磁电流越小，发电机输出容量无功功率越大。因此，调节发电机的励磁电流可以调节发电机的无功功率。结合发电机功率角特性曲线，随着励磁电流的增加，发电机的功率极限值也提高，发电机的静态稳定性也提高，电力系统的稳定性也提高。也就是说，维持电力系统正常电压的能力会提高。同步发电机的额定功率通常为0.8或0.85(磁滞)，因此发电机通常在过流状态下工作，输出感应无功功率。电力系统的主负荷大部分是感应负荷，运行时电感无功功率消耗大，降低了系统电压。为此，各电厂电气运行人员要密切监视电力系统的运行状况，按照发电机运行规定及时调节运行中发电机的输出(电感)无功功率，满足系统负荷保持电力系统电压正常运行的无功要求。4、采取的措施通过以上讨论，可以看出，为了提高电力系统的稳定性，需要采取以下措施：a)自行发电厂电气运行人员应密切监控公司10kv系统电压的运行状况，利用上述调节原理及时调节发电机输出(电感)无功功率满足系统负荷对无功功率要求的速度。b)在自己的发电厂26MW发电机组运行时，功率因数应在0.8 0.9之间调整，可以在所需(系统电压低的情况下)0.8以下运行，但励磁电流的大小应始终监测，不超过励磁装置和发电机转子的电流规格要求。c)造纸厂在运行100千瓦以上的电动机时，在自己的发电厂中值长或成为电班长的情况下，在收到自己发电厂电气职员的通知后，控制运行的发电机输出有效功率的同时，还必须及时调整运行的发电机输出(电感)无功功率，满足感应无功功率的负荷要求，并保证公司10kv系统电压的正常稳定运行。d)造纸厂的一些老化设备需要逐步改造或更换。在无功功率损耗高或功率因数低的部分设备的电源线上安装无功补偿装置，以提高功率因数。5、结论通过实施，公司10kv电力系统电压始终保持在10.110.5kv之间，公司所有生产电气设备正常运行。系统电压低，不再发生保护动作中断的现象，公司生产情况良好。总之，在现代电力系统中，发电机励磁调节的作用不仅是无功，也是提高电力系统稳定度的有效手段之一。同步发电机无功功率的调节是所有发电厂保障和提高电力系统稳定性的重要工作方式，也是发电厂电气运行人员保障电力生产安全和经济运行的必要课题。发电机无功手，自动调节2009-08-26 05:33333626 |分类：默认分类|标签：|大小和大小订阅一、提出问题电机学一书详细说明了发电机有效功率和无功调节时的相互作用，最终得出了众所周知的结论，无功调节时功不变，有功功率调节时无功方向改变。但是，在实际生产过程中，如果绝大多数单位没有人为干预，调整有功者，无功功率基本上不会在电机学理论中描述的那种规律中发生相反方向的变化。当然，不排除发生轻微相反方向变化和无功变化的现象，但大部分情况下，是朝同一方向变化的。也就是说，激活增加，无功功率也增加，激活减少，无功功率也减少。这种现象引起了很多疑问，在这里，我们将详细分析设备在实际生产过程中的无功功率究竟如何随有效功率而变化，为什么会出现与理论书结论相反的情况。二、无功变化的理论分析(a)纯电动机角度分析利用电枢反应原理分析：如果忽略这里的调节器，电机学的同步电动机电枢反应章节中提到了增加无功、增加有功功率、增加有功功率、减少无功功率。这是因为，如果这里恒定的话，增加活性的时候，有效功率由电动机的交叉轴电枢反应实现，有效功率由电枢反应实现，用于直接轴电枢反应的部分较少，无功功率由直接轴电枢反应实现，所以加上活性的话，无功功率就会减少，当然电压也会相应地减少。如果固定不变的话，将大量的励磁电流用作活性的交叉轴反应，或用作无功的直线轴反应，添加活性时在交叉轴电枢反应中使用更多的励磁电流，则励磁部分为实现无功而在直线轴电枢反应中较少。因此，由于电枢反应，增加有效功率会产生退磁效果，最终发生发电机破产，无功功率减少，电压降低。使用发电机功率角度变化进行分析：前提是这里的状态是恒定的。发电机能否提供无功功率以及无功功率供应多少与电压差 u有关。此电压差 u表示发电机电动势E0和结束电压UN的相同相位部分的电压差，参考电机学的同步发电机延迟运行时的相位图，注意电流量将发电机结束电压UN保持为基准上的量，即NU作为垂直向上箭头保持固定。电动势E0是位于UN箭头逆时针方向的箭头，比UN长，两者之间形成发电机工作角度delta角度。相同相位部分的电压差异是将E0箭头投影到参考体积UN或垂直轴上，此投影的长度比UN箭头长。E0箭头从垂直轴上投影的长度减去UN箭头的长度，结果为相同相位部分的电压差 u。此电压差产生无功电流，电压差 u越大，发电机输出无功功率越大，电压差 u越小，发电机输出无功功率越小。根据发电机工作角度特性，电动势E0在发电机发送有效功率时与结束电压UN一起错开角，即发电机工作角度。活性越大，角就越大。此时，如果认为E0逆时针旋转较大的角度，则垂直轴上的投影高度会缩短一些，因此减去UN得到的无效电压差 u会自动减少无功功率，从而相应地减少电压。相反，随着活性的降低，功率角度也减少，无功功率自动增加，电压相应增加。总之，如果励磁电流恒定，即无视励磁调节器的作用，随着活动的增加，发电机无功功率自动减少，外部无功用户不变，发电机电压下降，外部用户电压下降时消耗的无功功率自动减少，与发电机无功功率平衡，电压下降到新的平衡点。相反，随着球的减少，无功功率自动增加，外部无功用户不变，无功功率过剩，发电机电压在外部用户电压上升时消耗的无功功率自动增加，与发电机无功功率重新平衡，电压上升到新的平衡点，稳定工作。(b)考虑励磁调节器的影响分析1.分析调节器对单元本身元素的影响：从纯电动机的角度进行了分析，得出了发电机励磁温度恒定时发电机有效功率自动降低，最终发电机电压适当降低，发电机有效功率增加时发电机定子电流也增加的结论。发电机定子绕组阻抗压降增加，最终导致发电机短电压减少。自动励磁调节器(此处仅在自动通道恒电压模式下考虑)使用发电机末端电压作为调整量。也就是说，这里调节器的作用是保持机器的末端电压不变，因此上述分析表明，装置运行稳定，这里的电源增加时，发电机的末端电压相应减少。此时考虑到励磁调节器的存在，发电机末端电压下降，励磁调节器自动增加励磁调节器，保持机器末端电压。因此，发电机激活时，无功功率基本保持不变。当然，纯电机角度的分析因素也大体上有减少的趋势，但也有稍微提高的情况。总之，调节器的特性参数与外部可变条件不同，不是固定规律。但是基本上可以增加有源，保持无功功率，至少不能有纯电机角度分析结论的那种明显规律的反向变化。由于发电机励磁调节器的存在，发电机主动增加，无功功率不像纯电动机角度分析的那样大幅度减少。当然，虽然励磁调节器特性不完全相同，但即使励磁调节器调节作用不足以抵消活动增加所产生的除磁作用，也绝对可以抵消大部分除磁作用，有最多一个轻微无功功率减少的趋势。当然，如果这里的调节装置调节效果大于激活增加引起的脱字作用，不仅可以完全弥补活动增加引起的脱字效果，还会增加无功功率。如图所示，调节器本身的特性差异可能会产生不