探讨发电机励磁系统对电力系统稳定性的影响

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1、探讨发电机励磁系统对电力系统稳定性的影响刘华林（广西桂能科技发展有限公司，广西南宁530007）【摘要】发电机励磁系统是同步发电机中的核心构成部分，其主要的作用是为同步发电机励电源提供一套全面性、优质性的系统服务。先进的励磁系统能够确保电源质量的优良性能，保障电力系统安全顺利的运作以及电力系统运行相关的稳定性质量。.jyqkp;acute;的值趋近于一个常数。在这个过程中，由于随着发电机系统用的负载变化，发电机的内电势Eq会随着发电机系统中的励磁调节而产生相应的数值变化，这种情况下的内功率特性不再是上图中的正弦曲线，是由一组发电机的内电势Eq等于不同

2、恒定值的正弦曲线族上相应工作点所组成，具体的曲线图如图1(c)所示。为了有效地与发电机内电势Eq值为常数或恒定值时的内功率特性曲线相互区分，将内电势Eq随发电机系统负载发生相应变化的曲线称作为外功率特性曲线。根据下图1(d)可清晰地发现，当发电机的暂态电势Eqacute;保持恒定不变的情况下，发电机的内电势Eq会随着负载的提升而不断地增高，此时的静态稳定功率极限理论值公式表示为，其数值与微动态稳定的条件有直接的关联性，所对应的功角度数要大于90度。如图1所示，图1(a)中的发电机内电势Eq的值是恒定不变的；图1(b)中的内电势Eq是恒定的，表示的是暂

3、态电势Eqacute;与受端电网的电压U之间的变化；图1(c)中的暂态电势Eqacute;是恒定不变的；图1(d)中，当暂态电势Eqacute;为恒定的情况下，内电势Eq与U之间会产生一定的变化；图1(e)中的受端电网的电压值U是恒定不变的；图1(f)中，当受端电网的电压值U为恒定的情况下，该图表示的是Eq与Eqacute;之间的变化关系图；通过上述综合性的分析可知，在发电机系统中，如果发电机的励磁调节器具有优质的性能和较高的电压放大倍数。此时，当负载变化的情况下，会维持发电机的电压U的值恒定不变，外功率特性曲线将具有更高的斜率，此时的外功率特性曲线

4、如2(e)所示。发电机系统的静态稳定功率极限理论值表示为，其具体的数值与发电机系统的微动态稳定性的条件具有直接的作用，所对应的转子功角的度数要远大于90度。也就是说，发电机系统的传输功率与静态稳定能力成正比例关系。通过大量的实验研究与理论分析，最终的研究结果表明，发电机的励磁系统的电压放大倍数Kou与励磁系统的时间常数Te、转子功角δ三者之间的关系图如图2所示。通过该图可以清晰地发现，发电机系统在同一转子功角的条件下，随着时间常数Te的提升，为了有效地确保发电机系统在其运行中的安全稳定性，此时的电压U放大系数会不断地提升。也就是说，在同一时间常数Te

5、条件下,随转子功角δ的增加所允许的电压放大系数会呈现下降的趋势。此时的功率震荡情况如图1(c)、1(e)所示。２　励磁系统对电力系统暂态稳定的影响在分析发电机励磁系统对暂态稳定性的影响过程中，本文主要依据图3(a)中的功率变化曲线为例，来分析短路故障下的发电机的功率变化特征。图4(b)中的功率变化曲1所表示的是，双回路供电情况下的功率特性曲线图，此状态下幅值公式表示为，其中XΣ=Xd+XT+Xe/2。图3　发电机系统短路情况下的功率特性曲线的变化图图3(a)所表示的是单机无限大母线系统；图3(b)所表示的是，发电机系统在出现短路故障的情况下，其功率特

6、性曲线的变化图。其中，该图中的曲线2代表的是，在发生短路情况下，将发电机系统中的短路故障线路进行切断之后的功率特性曲线图。在发电机系统中，线路阻抗值由先前的Xe/2增加到Xe,使得功率特性曲线的幅值减小到EqUs/X∑，此时的Xacute;Σ=Xd+XT+Xe，该图中的曲线3代表的是，发电机系统发生故障时的功率特性曲线。如果发电机初始工作点是在功率特性曲线1中的a点的情况下，短路后工作点的位置是由功率特性曲3所决定。在发电机系统分发生故障的情况下，在发生故障的一瞬间，系统受到惯性的影响，转速在此时会保持恒定不变，此时的功率角δ为δ0，工作点的位置δ0

7、由先前的a点转移到b点。随后，由于发电机的输出电磁功率不断地降低，其转子的速度会加快，其功率角的度数会随之增大。当功率角的度数达到δ1的情况下，系统会将短路故障线路进行切断，此时的功率特性曲线是该图中的曲线2，其工作点的位置会由先前的c点转移到e点。此时发电机系统会受到惯性作用的影响，其转子转动的速度会沿着功率特性曲线2不断地加速到曲线中的f点，此时所对应转子功率角由先前的δ1变化为δ2。经过反复不断地的振荡。最终的工作点稳定在曲线图中的g点处。根据上述综合性的分析可知，暂态稳定性是由决功率特性曲线图4中的加速面积abed与减速面积dfed所决定。根

8、据图4中的功率特性曲线图可知，当故障切除的速度较慢的情况下,转子功率角δ1会增大，此时的加速面积abed也会