發(fā)電機怎么進行功率調(diào)節(jié)

1、發(fā)電機怎么進行功率調(diào)節(jié)內(nèi)容摘要：本文從同步發(fā)電機與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行，發(fā)電機與相近容量電網(wǎng)并聯(lián)運行及兩臺同參數(shù)發(fā)電機組并聯(lián)運行的三種情況下，如何調(diào)節(jié)有功功率及無功功率。關(guān)鍵詞：同步發(fā)電機、電網(wǎng)、有功功率、無功功率目 錄前 言一、與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時同步發(fā)電機的功率調(diào)節(jié)1、有功功率的調(diào)節(jié)2、無功功率的調(diào)節(jié)二、同步發(fā)電機與相近容量電網(wǎng)并聯(lián)的功率調(diào)節(jié)1、有功功率的調(diào)節(jié)2、無功功率的調(diào)節(jié)3、兩臺相同參數(shù)的發(fā)電機之間的功率調(diào)節(jié)三、實例的判斷與處理四、結(jié)語前 言發(fā)電機的功率調(diào)節(jié)，是發(fā)電廠中經(jīng)常發(fā)生的重要操作之一，為此，必須給予應(yīng)有的重視。在現(xiàn)代的發(fā)電廠里，通常裝著許多臺發(fā)電機組，這些發(fā)電機都是并聯(lián)運行的。在

2、大型的電力系統(tǒng)中，又把許多發(fā)電廠并聯(lián)起來，這樣便可以根據(jù)不同的用電負(fù)荷調(diào)整發(fā)電廠內(nèi)并聯(lián)機組的臺數(shù)，合理安排機組維修?；蛘吒鶕?jù)不同的季節(jié)如在枯水期多安排火力發(fā)電廠運行，在豐水期水力發(fā)電廠多發(fā)電，充分利用自然資源，大力降低發(fā)電成本。由于許多發(fā)電廠并聯(lián)運行，電網(wǎng)容量大，提高了供電的可靠性，減少了電壓和頻率的擾動，提高了電能的質(zhì)量，為此，并聯(lián)運行意義重大。由于上述理由，加之目前獨立運行的發(fā)電機組不多，所以本文將重點討論發(fā)電機組與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時有功功率與無功功率的調(diào)節(jié)問題。由于目前我國風(fēng)電事業(yè)發(fā)展迅速，邊遠(yuǎn)地區(qū)的小水電資源亦相當(dāng)?shù)呢S富，在遠(yuǎn)離大型電力網(wǎng)的情況下，認(rèn)真探討發(fā)電機與相近容量電網(wǎng)并聯(lián)的功率調(diào)

3、節(jié)十分必要。獨立運行發(fā)電機組的調(diào)節(jié)比較簡單，只需注意保持發(fā)電機組的頻率及發(fā)電機端電壓即可完成其有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)過程。為此，不再涉及。根據(jù)本人多年來發(fā)電運行的實踐，就電網(wǎng)對并聯(lián)運行發(fā)電機性能的影響，發(fā)電機并聯(lián)運行靜態(tài)穩(wěn)定問題，有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)方法，注意事項及運用調(diào)節(jié)理論分析判斷發(fā)電機運行中的異常情況，及時處理方法等。談?wù)剛€人膚淺看法和體會，請有關(guān)專家和同行們批評指正。張廣學(xué) 一、與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時同步發(fā)電機的功率調(diào)節(jié)“無窮大電網(wǎng)”是指電網(wǎng)的容量極大，即電網(wǎng)的頻率和電壓不受負(fù)荷變化或其他擾動的影響，而保持為常值。事實上電網(wǎng)的容量不可能達到無窮大。但是當(dāng)電網(wǎng)容量比發(fā)電機大十倍以上時，

4、對發(fā)電機而言，就視電網(wǎng)容量為無窮大。1、有功功率的調(diào)節(jié)有功功率的調(diào)節(jié)即原動機輸入功率的調(diào)節(jié)。同步發(fā)電機與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)發(fā)電機剛投入電網(wǎng)還沒有向電網(wǎng)送出有功負(fù)荷時，如忽略發(fā)電機空載損失，則此時發(fā)電機處于“空接”在電網(wǎng)上的狀態(tài)?！疽妶D1-（a）】如果要向電網(wǎng)發(fā)出有功功率，就必須增加發(fā)電機的輸入功率，即加大火力發(fā)電廠中汽輪機汽門的開度，或水力發(fā)電廠中水輪機水門的開度等，增大原動機的出力，增加原動機的力矩。由于作用在發(fā)電機轉(zhuǎn)軸上力矩的增大，就使轉(zhuǎn)子加速，于是發(fā)電機主磁極的位置將逐步超前，隨些主極的超前，發(fā)電機激磁電勢（0）將超前于端電壓（電網(wǎng)電壓Ù），相應(yīng)的，功率角（）及電磁功率（Pm）

5、將逐步增大，這樣輸入功率和輸出功率之間將逐步恢復(fù)平衡，保持在新的工作點同步運行。【見圖1-（b）、1-（c）】有功功率調(diào)節(jié)應(yīng)重視的幾個問題：（1） 增加有功功率的速度應(yīng)遵照有關(guān)規(guī)程的規(guī)定，或制造廠家的要求。有功功率增加的速度不宜太快，否則將對發(fā)電機的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響。當(dāng)然也不應(yīng)無根據(jù)的限制有功功率增長的速度，這將延誤供電時間，特別是在事故情況下，尤為重要。（2） 有功功率的調(diào)節(jié)還要特別注意原動機輸入功率的配合問題，特別是火力發(fā)電廠或熱電站等，要充分注意鍋爐的供汽能力和熱負(fù)荷的調(diào)整，使其協(xié)調(diào)。本人曾經(jīng)歷過因發(fā)電機有功功率增長過快，鍋爐供汽能力一時跟不上，壓力急速下降，造成被迫停機事故。（3）

6、靜態(tài)穩(wěn)定問題同步發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定：即是指在電網(wǎng)或發(fā)電機組原動機方面，運行參數(shù)發(fā)生一些微小的擾動，在擾動消除后，發(fā)電機又能恢復(fù)到原先的狀態(tài)繼續(xù)同步運行的能力，稱為靜態(tài)穩(wěn)定。見圖2圖1 與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時同步發(fā)電機有功功率的調(diào)節(jié)0：發(fā)電機激磁電勢Ù：端電壓Pm：電磁功率 Pm =m sinPmmax:功率極限：功率角XS：同步電抗圖2 與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時同步發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定假設(shè)發(fā)電機原先在A點工作，功率角為，電磁功率為Pm，后來，輸入功率增加了P1。 則在擾動發(fā)生的瞬間，由于輸入功率加大，功率角將從增加到+，相應(yīng)的，電磁功率亦將從Pm變成PmPm，即A點。但是，一旦擾動消失，（P1=0）

7、發(fā)電機發(fā)出的電磁功率將大于輸入功率，因此。轉(zhuǎn)子減速，使功率角回復(fù)到原先的數(shù)值，又在A點穩(wěn)定運行。若發(fā)電機原先在B點運行，則當(dāng)輸入功率增加P1時，功率角亦要增大。但是此時B點是在=90°180°的范圍內(nèi)，功率角增大反使電磁功率變小，因此，即使是擾動的消失，發(fā)電機的輸入功率仍將大于發(fā)出的電磁功率，而使角迅速加大。隨著角的增大，輸入功率的差額將變得更大，這個過程繼續(xù)發(fā)展下去，轉(zhuǎn)子就會失去同步，所以B點是不穩(wěn)定的。當(dāng)=90°時，=mcos=0（整步功率系數(shù)），此時是穩(wěn)定與不穩(wěn)定的轉(zhuǎn)折點靜態(tài)穩(wěn)定極限。當(dāng)090°時，0發(fā)電機是穩(wěn)定的。當(dāng)90°180

8、6;時0發(fā)電機不穩(wěn)定。綜上所述，提高發(fā)電機運行穩(wěn)定度的途徑：從運行操作方面增加發(fā)電機的勵磁，提高激磁電勢E0或從電機制造上考慮，減小同步電抗（提高短路比），均可達到提高同步發(fā)電機功率極限和靜態(tài)穩(wěn)定度的目的。2、無功功率的調(diào)節(jié)無功功率的調(diào)節(jié)即是發(fā)電機勵磁的調(diào)節(jié)。為了討論上的方便暫假設(shè)：有功功率恒定不變（原動機輸入功率不變）。即：電磁功率：Pm=msin=常值 即E0sin=常值輸出功率：P2= mUI cos=常值 即Icos=常值見圖3圖3 與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時無功功率的調(diào)節(jié)（1） 正常勵磁正常勵磁 ：即發(fā)電機的全部輸出功率均為有功功率。即cos=1，此時發(fā)電機的激磁電勢為E。（2） 過勵：增加

9、發(fā)電機的勵磁，使其超過“正常勵磁”稱為過勵。此時，激磁電勢0變?yōu)?并0 0，又E0sin為常值，0的端點只能在水平線AB上移動。相應(yīng)的電樞電流將從?變?yōu)?。Icos=常值，I的端點只能在鉛垂線CD上滑動。此時，電樞電流I將滯后于電網(wǎng)電壓Ù，這時發(fā)電機除發(fā)出有功功率外，還向電網(wǎng)送出一定的滯后（電感性）無功功率。 （3）欠勵:減少發(fā)電機的勵磁，使其小于“正常勵磁”稱為欠勵。此時激磁電勢將從0變?yōu)?"，并0"0相應(yīng)的電樞電流將從?變?yōu)?。此時，電樞電流I"將超前于電網(wǎng)電壓，這時發(fā)電機除發(fā)出有功功率外，將向電網(wǎng)送出一定的超前（電容性）無功功率。無功功率調(diào)節(jié)應(yīng)注意

10、的幾個問題：（1） 由于發(fā)電機與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行，電網(wǎng)電壓視為恒定值，調(diào)整勵磁不會引起電壓的變化。（2） 調(diào)節(jié)勵磁可以調(diào)節(jié)無功功率，但只能調(diào)節(jié)無功功率，而不能改變有功功率。（3） 調(diào)節(jié)勵磁時應(yīng)注意，不要使其超過勵磁電源或發(fā)電機勵磁繞組的允許值，以免出現(xiàn)勵磁機與發(fā)電機勵磁繞組過熱現(xiàn)象。（4） 注意發(fā)電機電樞電流，保持不超過發(fā)電機視在功率，以防引起發(fā)電機電樞繞組過電流。二、 同步發(fā)電機與相近容量電網(wǎng)并聯(lián)的功率調(diào)節(jié)這個問題在獨立運行的小型風(fēng)電網(wǎng)或小型的水電群電網(wǎng)可能遇到。發(fā)生在并聯(lián)運行的發(fā)電機組之間。在現(xiàn)代，由于發(fā)電機組的單機容量越來越大，一臺發(fā)電機的容量達到了幾十萬到幾百萬kW。因此，發(fā)電機與相

11、近容量電網(wǎng)并聯(lián)的問題就不容忽視了。因為此時的電網(wǎng)不是無窮大。所以調(diào)節(jié)并聯(lián)發(fā)電機組的有功功率或無功功率時，將引起電網(wǎng)電壓和頻率的變化。此時，該如何調(diào)節(jié)。注意那些問題？1、 有功功率的調(diào)節(jié)有限容量電網(wǎng)的總功率是由用電負(fù)荷來約束的，是由接在該電網(wǎng)的用電戶決定的如果我們增加并聯(lián)上去發(fā)電機組的有功功率。這時發(fā)電機組的總功率將多于負(fù)載的有功功率，用電戶用不了，此時如果其他發(fā)電機組仍不減少有功功率，則多余的有功功率將使整個電網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子加速，提高了電網(wǎng)的頻率和電壓。這時輸出也將加大。使總的輸入和輸出在一個新的頻率和電壓下平衡，反之亦然。2、無功功率的調(diào)節(jié)改變一臺發(fā)電機的無功功率的輸出，將引起電網(wǎng)總的無功

12、功率的變化。總無功功率將在一個新的電網(wǎng)頻率和電壓下平衡。如果要保持電網(wǎng)總的負(fù)荷不變，當(dāng)增加并聯(lián)上去的發(fā)電機的有功功率或無功功率的同時必須相應(yīng)的減少其他發(fā)電機組的輸出。3、兩臺相同參數(shù)的發(fā)電機之間的功率調(diào)節(jié)為了進一步說明上述問題，現(xiàn)以兩臺相同參數(shù)的并聯(lián)運行的發(fā)電機組的功率調(diào)節(jié)過程進行分析。見圖4（1） 正常情況下，兩臺發(fā)電機組的有功功率和無功功率平均分配。此時向量圖見圖4-（a）.（2） 增加1機的勵磁電流，減少2機的勵磁電流，即使E增加為E，E減小為E，則此時1機電流由I變?yōu)镮，2機機電流由I變?yōu)镮，這時有功功率不變各自負(fù)擔(dān)1/2，無功功率全部由1機負(fù)擔(dān)。調(diào)節(jié)勵磁可以改變兩臺機組無功功率的分配

13、，但增加一臺機組勵磁的同時必須減少另一臺機組的勵磁，才能保證電網(wǎng)電壓和頻率不變。見圖4-（b）。（3） 如果打算把全部的有功功率及無功功率全部由1機負(fù)擔(dān)，則應(yīng)增加1機原動機的出力和勵磁，同時減少2機的原動機的出力和勵磁，才能保持在負(fù)荷轉(zhuǎn)移過程中電網(wǎng)頻率及電壓不變。見圖4-（c）以上是電感性無功功率的調(diào)節(jié)，對于電容性無功功率與上述相反。根據(jù)以上分析應(yīng)注意：在進行有功功率調(diào)節(jié)的同時，要相應(yīng)的進行無功功率的調(diào)節(jié)。這樣才能保持機組之間有功功率和無功功率的合理分配，以機組間功率因數(shù)相近為依據(jù)。三、實例的判斷與處理某企業(yè)余熱電站發(fā)電機并聯(lián)后跳閘故障的處理。故障現(xiàn)象：發(fā)電機并聯(lián)于電網(wǎng)上，稍增加有功功率即跳閘

14、解列。連續(xù)并聯(lián)，連續(xù)跳閘。表計指示：定子（電樞）電流表：超過額定值，達到針檔；定子電壓表：正常；勵磁電流、勵磁電壓表：低于正常值；功率因數(shù)表：指示滯相，隨勵磁電流的增加而增高。故障原因的判斷：1、根據(jù)定子過電流及勵磁電流過低，初步判斷為欠勵，也是增加有功負(fù)荷即跳閘的直接原因。（容性無功電流過大）；2、根據(jù)功率因數(shù)表的指示與調(diào)節(jié)理論不相符，初步判斷表計接線有誤。欠勵時應(yīng)指示進相而指滯相，增加勵磁cos應(yīng)滯相下降，但指示上升。判斷接線有誤。處理：經(jīng)檢查核對，功率因數(shù)表設(shè)計圖紙與實際表針不符，接線確實有誤，經(jīng)糾正功率因數(shù)表指示恢復(fù)正常。發(fā)電機并聯(lián)后增加勵磁，達到正常勵磁狀態(tài)，并保持額定功率因數(shù)，定子電流正常，故障消除，并聯(lián)成功。(a) ?=?=1/2?Hg(Pm= Pm Qm= Qm)(b)cos=1 (Pm= Pm Qm=0) (c) ?”=0 ?”=?Hg(Pm=0 Qm=0)圖4 兩臺相同參數(shù)發(fā)電機并聯(lián)運行的功率調(diào)節(jié) 注：#1機組#2機組四、結(jié)語當(dāng)今世界電力事業(yè)的發(fā)展趨向高參數(shù)、大電網(wǎng)、大機組、大容量的方向發(fā)展，電網(wǎng)自動化的水平越來越高，為了實現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標(biāo)，實現(xiàn)電網(wǎng)運作的可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，需要進行艱苦的努力和多方面的合作。本文通過對發(fā)電