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《隐极同步发电机进相运行功角计算方法初探》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、ANewCalculationMethodofPowerAngleofNon-salientPoleSynchronousGeneratorinUnder-excitationOperation唐建辉,胡敏强(东南大学电气工程系,江苏南京210096)摘要:提出了隐极同步发电机进相运行功角计算新方法,将发电机转子电流引入到功角计算中,与常规的计算方法相比,具有相对精度较高、计算过程简单的特点。因此,是有效和实用的。关键词:隐极同步发电机;功角;进相运行;稳定运行文章编号:1009-0665(2004)03-0034-02中图分类号:TM712文献标识码:B随着江苏电网大型发电
2、机组的不断投运,高压、超高压输电线路的配套增加,电力系统无功功率过剩,整个和局部电网电压偏高的问题日益突出,电网的无功调节和电压控制的难度不断加大。因而大型汽轮发电机组采用进相运行来吸收剩余无功,进行电压控制的技术,无需增加投资,因而越来越得到重视。近两年来,江苏省电力试验研究院已在多台大型汽轮发电机组上进行了相关试验,其中包括华能南通电厂2台美国GE公司350MW发电机。发电机进相运行是复杂的运行工况,它与系统的运行方式、电压水平、稳定性、发电机端部温升、励磁系统的运行方式和厂用电电压等问题紧密联系。发电机进相运行时,其静态稳定性与发电机进相深度(即发电机功角)直接相关,因
3、此精确计算发电机功角十分重要。文献1的理论分析及引用的多个计算实例表明,国外发电机利用不饱和电抗或饱和电抗来进行发电机功角计算时,普遍存在误差较大的情况,华能南通电厂2台GE公司350MW发电机试验结果亦如此。现针对该问题,提出一种利用发电机励磁电流计算隐极同步发电机进相运行功角的新方法。其与传统方法相比,该方法具有相对精度较高、计算过程简单的特点。为与基值折算后的标么值。符号上标加黑点的,均为对应的矢量。1.1不考虑饱和时在不计饱和的情况下,并由于电枢电阻远小于同步电抗,可忽略不计,发电机稳态运行时,其电磁功率及无功功率由图1导出。2E0Usinδ+U(1-1)sin2δP
4、=UIcosθ=Xd2XqXdQ=UIsinθ=E0Ucosδ-Xd)+U2U21111)cos2δX(X+(X-22Xqdqd图1同步发电机矢量图(不饱和)数学模型为简洁起见,将文中用到的发电机的参数和符号先作统一的介绍。P、Q、θ、δ分别为有功功率、无功功率、功率因数角、功角;Xd、Xq、Xδ、Xt分别为直轴电抗、交轴电抗、漏抗、同步电抗;E0、Eδ、U分别为励磁电动势、气隙电动势、定子电压;I、Id、Iq分别为定子电流、直轴电流、交轴电流;If0、Ifa、Ifδ分别为空载励磁电流、电枢反应去磁电流、合成气隙等效励磁电流。另外,采用标么制,若不加特殊说明,所有的量均1对于
5、隐极电机来说Xd=Xq=Xt,上述2式简化为E0UP=sinδXtE0UQ=cosδ-2UXtXt对应的矢量图应简化为图2。1.2考虑饱和时在考虑饱和的情况下,隐极同步发电机的矢量图如图3所示。功角计算方法2图2隐极同步发电机矢量图(不饱和)图4隐极同步发电机空载曲线及短路特性曲线(2)(3)(4)(5)(6)由短路特性及I值求出OB。求出电枢反应去磁电流Ifa=OB-OA。E´δ=j´IXδ+U´求出θ1。由于´Ifδ垂直于E´δ,´Ifδ和´Ifa夹角确定。由´Ifδ、´Ifa、´If0构成的三角形中,´Ifa、´If0已知,图3隐极同步发电机矢量图(饱和)´I与´I夹角
6、已知,此三角形惟一确定。fafδ(7)求出θ3。(8)θ2=θ3,δ=θ1+θ2=θ3+θ1,求出功角δ。此方法增加了实测的If0作为已知量,但计算过程中无需再查空载曲线,因而计算过程简洁,且计算过程中实际上用If0进行了中间修正,因此功角计算精度高于计算方法二。抗来计算功角。由于发电机在进相运时,处于饱和状态,且各工况下饱和电抗都不同,用统一的不饱和电抗来计算显然是粗糙近似的。另一种是用发电机空载特性和短路特性来计算功角,运用文献2中有关同步发电机理论和计算方法可求出。求解过程中,考虑磁路饱和作用,其计算模型要比方法一来得精确,但它依赖于发电机厂家提供的空载特性曲线的精确度
7、,且计算每个工况都要查空载曲线,较耗时。将方法二的思路进行拓展,计算过程中不再求合成气隙的等效励磁电流,但计算其相角,再利用测量的励磁电流,求出功角,且计算过程中不再查发电机厂家提供的空载特性曲线。于是得出以下计算功角的新方法———用测量的励磁电流If0和发电机短路特性来计算功角(已知发电机P、Q、U)。其求解步骤如下。如图3所示,首先由P、Q、U求出I、θ,然后:计算实例误差比较及结论以华能南通电厂3号发电机进相运行试验数据为实例,对上述3种计算方法进行验算,并与实测功角对比,结果见表1。表1中的δ的
