《電機技術(shù)應(yīng)用》課件 4.2.5 同步發(fā)電機并列運行時無功功率的調(diào)節(jié)

同步發(fā)電機并列運行時無功功率的調(diào)節(jié)同步電機

接在電網(wǎng)上運行的負(fù)載類型很多，多數(shù)負(fù)載除了消耗有功功率外，還要消耗電感性無功功率，如接在電網(wǎng)上運行的異步電機、變壓器、電抗器等，電網(wǎng)的總無功功率由電網(wǎng)中全部發(fā)電機共同負(fù)擔(dān)。調(diào)節(jié)原因

并列在無窮大容量電力系統(tǒng)上的發(fā)電機，若只向電力系統(tǒng)輸送有功功率，而不能滿足電力系統(tǒng)對無功功率的要求時，就會導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓的降低。因此并列后的發(fā)電機，不僅要輸送有功功率，還應(yīng)輸送無功功率，同步發(fā)電機輸出無功功率的性質(zhì)和大小就是通過改變勵磁電流If來實現(xiàn)。

為了分析的方便做了幾點假定：①忽略電樞電阻；②利用隱極同步發(fā)電機分析，結(jié)論適用于凸極同步發(fā)電機；③無功調(diào)節(jié)的同時輸出有功功率不變。

空載時電樞電流和電樞磁動勢為零，E0=U，F(xiàn)f=F

，這時的勵磁電流稱為“正?！眲畲烹娏鱅f0，如圖(a)所示。

若增大勵磁電流(If

>If0),則E0

>U，由于電網(wǎng)電壓不變，發(fā)電機必然輸出一個滯后的無功電流(感性)，它產(chǎn)生去磁的電樞磁動勢Fa,以維持氣隙合成磁動勢F

不變(F

=Ff+Fa)，如圖（b），這時勵磁電流稱為過勵的勵磁電流，如圖所示。UE0Ff=F

UE0FfF

FaIjxtI(a)（b）空載運行

若減小勵磁電流(If<If0)，則E0<U，發(fā)電機輸出一個超前的無功電流(容性)，它產(chǎn)生助磁的電樞磁動勢Fa，以維持氣隙合成磁動勢F

不變(F

=Ff+Fa)；這時勵磁電流稱為欠激的勵磁電流，如圖（c）所示。UE0FfF

FaIjxsI(c)

結(jié)論：當(dāng)發(fā)電機的勵磁電流變化時，發(fā)電機向電網(wǎng)發(fā)出的無功功率也將發(fā)生變化，過勵時發(fā)出感性的無功功率，欠勵時發(fā)出容性的無功功率。

空載運行

負(fù)載運行

調(diào)節(jié)無功功率時，不改變原動機的輸入，有功功率將保持不變，由功率表達(dá)式可得：

根據(jù)上式，在恒定的有功功率下調(diào)節(jié)勵磁電流時，E0的軌跡在ab線上，I的軌跡在cd線上。

負(fù)載運行(1)正常勵磁(If=If0)，I與U

同相，

=0，cos=1，Q2=0，發(fā)電機不輸出無功功率。

(2)欠勵磁（If

＜If0），I超前U

，發(fā)電機輸出電容性無功功率。

(3)過勵磁（If>If0），I滯后U

，發(fā)電機輸出電感性無功功率。

說明:電網(wǎng)電壓不變，氣隙合成磁動勢不變，由于過勵時主極磁動勢增大，為保持氣隙合成磁動勢不變，電樞反應(yīng)的去磁分量必然要增大，即

角增大，電流變成滯后。

負(fù)載運行

反之，當(dāng)欠勵時，If<If0，E02<E0，則電樞電流除有功分量外，還出現(xiàn)一個超前的無功分量，即輸出一個容性的無功功率。

結(jié)論：發(fā)電機與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時，調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，就可以改變發(fā)電機輸出的無功功率，不僅能改變無功功率的大小，而且能改變無功功率的性質(zhì)。過勵時，電樞電流滯后，發(fā)電機輸出感性無功功率；欠勵時，電樞電流超前，發(fā)電機輸出容性無功功率。

并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機，保持有功功率不變時，表示電樞電流I和勵磁電流If的關(guān)系曲線I=f(If)稱為“U”形曲線。對于一個給定的有功功率輸出就有一條U形曲線，有功功率越大，曲線向上移，因此可是以得到一簇“U”形曲線，特點如下：

1.每條曲線的最低點,cosφ=1,定子電流最小，且全為有功電流。這些點的連線向右傾斜，表明要輸出純有功功率，必須相應(yīng)增加勵磁電流。以cos

=1為基準(zhǔn)的曲線右方，發(fā)電機處于過勵運行狀態(tài)，功率因數(shù)是滯后的，發(fā)電機向電網(wǎng)輸出感性的無功功率。U形曲線以cos

=1為基準(zhǔn)的曲線左方，發(fā)電機處于欠勵運行狀態(tài)，功率因數(shù)是超前的，發(fā)電機向電網(wǎng)輸出容性的無功功率。U形曲線(2)不穩(wěn)定區(qū)域邊緣

=90o，連線向右傾斜，表明輸出有功功率越多，維持穩(wěn)定所需的勵磁電流也越大。(3)每條曲線上的電流變化量ΔI為無功分量。(4)勵磁電流從零開始增大時，定子電樞電流變化規(guī)律為先減小后增大。鞏固與提高鞏固與提高2、一臺三相隱極式同步發(fā)電機與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行，已知電網(wǎng)電壓為400V，每相電抗Xs=1.2

，Y接法，當(dāng)發(fā)電機輸出功率80kW時，cos=1。若保持勵磁電流不變，減少輸出功率到20kW，不計電阻，試求（1）功率角

；（2）功率因數(shù)