汽轮发电机的进相运行

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1、发电机进相运行现代生产和现代生活离不开电力。电力部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需要。而且也要对电能质量满足要求。如同其它产品一样。电能也是具有质量优劣之分的。电压是电能的直要指标之一。超出一定范围的电压会对电力用户及电网的安全经济运行带来不良的影响。随着电力体制改革的逐步深入电力企业逐步实行商业化运营。为满足电力供应的同时，必须为用户提供优质可靠的电力，以适应社会经济发展的需要。现负荷另一最大的特点为峰谷差越来越大。电力系统的电压高低和无功功率的平衡情况有关。无功功率欠缺时，电压水平降低，无功功率有剩余时，电压就会上升。在节

2、、假日或后夜低负载时，有可能出现无功功率过剩以致电压升高超出容许范围的情况。这个问题随着电力系统的不断发展的不断发展，大型机组，长距离超高压输电线路及供电电缆线路的大量增加，必将更趋严重。为把电压降低到容许范围内。可以在变用站等调相机或在线路上装设并联电抗器，但要增加额外的投资。如果利用发电机进相运行来吸收系统处时的无功功率，则既可以节省投资，也比较方便。从理论上讲，发电机本身是可以进相运行的。所谓进相，即功率因数是超前的，发电机的电流超前于端电压，此时发电机仍向系统还有功功率，但吸收无功功率，励磁电流较小，发电机处于低励磁情况下运

3、行。发电机进相运行时，我们主要应注意两问题：①静态定性降低；②端部漏磁引起定子端部温度升高。下面分析解析以上两个问题。一、静态稳定性降低。发电机的输出有功功率Pdc和功角δ的关系为：Pdc=m·UEo/xd·sinδ，这里，发电机的定子电势Eo，与励磁电流IL有关，IL大，则Eo大，IL小；则Eo小。假定发电机原来在迟相情况下运行，对应的功角特性为图中的曲线1。此时励磁电流IL1所对应的电热为Eo1，则线的幅值为Pdcl=m·U·Eo1/xd。在输出有功功率为Pl时，运行点为al，所对应的功角为δl。现降低功磁电流，使发生电机在低励

4、磁IL2时的进相状态下运行，此时与IL2对应的电势为Eo2，对应的特性为曲线2，共幅值为Pdc2=m·U·Eo2/xd。在输出有功功率不变的情况下，运行点变为a2，所对应的功角为δ2。显然，δ2>δ1，进相时δ角更接近90°；易失去稳定。如果发电机经过变压器和长输电线再连到系统母线上，静态稳定性将进一步降低。从发电机的静态稳定出发，可以根据计算或试验得出。有自动调整励磁装置的发电机，进相对容许出力要大一些。二、端部漏磁引起定子端部温度升高。4定子端部温度升高，主要指的是定子边段铁芯齿部、齿压板、压圈等端部中温度升高。它是端部漏磁增加

5、所引起的。发电机端部的漏磁是由定子绕组端部漏磁和转子绕组的端部漏磁合成的。它的大小，与发电机的类型、结构端部部件所用材料，气隙大小等因素有关，还与定子电流的大小和功率因数等因素有关。端部漏磁场的分布是比较复杂的。在电机的槽部，实际上可以认为只有磁通密度的经向分量，而端部则包括磁通密度的经向分量，轴向分量和切向分量。不过，定子端部边段缺芯的损耗和温升，主要与磁通密度的轴向分量有关。因为这个分量沿垂直方向穿入边段铁芯，齿压板和压圈，会在这些部件中感应涡流。并产生涡流、磁滞损耗。因此，定子铁芯或电磁性材料制成的压圈，转子护环等部分就会通过

6、相关大的漏磁通。因为端部漏磁场和主磁场一样，在空间也是以同步速旋转的，它对定子有相对运动，故在定子端部边段铁芯、齿压板、压圈等部件中就产生损耗并使之发热。当发电机进相运行时，端部的发热变得更加严重。因为，定子绕组端部漏磁通和转子绕组端部漏磁通的合成是相量相加，当定子电流和端电压相位由落后变为超前时，合成磁势就会变大。我们可借用分析主磁场的简化向量图来分析。图为隐极或同步发电机的电势、磁势简化向量图。A是功率因数滞后的，B是功率因数超前的。向量图一部分说明发电机母线电压U加上同步电抗上的压降jixd等于电势E。向量图的另一部分由F0、

7、Fs、F组成的是磁势图，它是和电势向量图相对应。F0是转子绕组流过励磁电流产生的转子磁势，它的磁场在定子浇组里感应电势E0，E0比F0落后90°。Fs是定子绕组流过定子电流所产生的定子磁势，它的磁场在定子绕组中适应电枢反电势Esd、Esd比Fs落后90°。F则是F0和Fs向一相加的合成磁势，它在电路里对应的则是端电压U。由图中不难看出，当C0Sφ滞后时，F0和Fs相加之后，合成的磁势F变小；而当C0Sφ超前时，F0和FS相加之后，合成的磁势F变大。这可以粗略地看出，前者定子磁势对转子磁势是去磁的，后者是助磁的。虽然在端部，定子和转子

8、的漏磁磁路不同，磁势产生磁通的效果与主磁场的不同，但去磁和助磁的作用，与主磁场的情况是相似。为了进一步分析当C0Sφ改变对子端部漏磁通的影响。可由下图进一步理解。图（a）是磁势向量图。图（b）是表示由这些磁势产生的端部漏磁通量值大小的