海上石油平台电力系统自励磁探究

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1、海上石油平台电力系统自励磁探究　　摘要：随着科学技术的高速发展，各种现代化技术应用到各行各业中，给各个企业的发展带来了更多的经济效益。电力系统在海上石油平台中的应用，对于海上石油平台的正常运行起到至关重要的作用，而自励磁现象作为海上石油平台电力系统的常见现象，如果没有及时采取相应的措施来抑制自励磁现象，则会对电力系统的电气设备产生很大的危害，给系统的安全带来严重的影响。如果电力系统的参数没有进行合理的配合，则很容易发生自励磁现象。相关研究人员应当从电力系统自励磁的产生条件及典型案例出发，正确认识自励磁现象。本文主要针对海上石油平台电力系统的自励磁问题进行阐述。关键词：海上石油平台；电

2、力系统；自励磁；研究中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：7所谓自励磁现象，是当海上石油平台孤岛电力系统出现黑启动时，由于海缆的距离较长、分布的电容很大，就容易造成发电机的电励磁现象，从而影响到电力系统的安全运行。在现代电力系统中，相关研究人员在不断考察远距离大容量的输电系统，通过各种技术手段的应用，提高输电线路的容量和稳定性。在孤岛电力系统中如果应用陆地电力系统抑制自励磁的措施，不能产生很好的效果。相关研究人员应当针对海上石油平台电力系统的具体特点，有针对性的采取措施来抑制自励磁现象，确保海上石油平台电力系统的安全运行，为我国海上石油平台提供更多的便利，给企业带来更多的

3、经济效益。1.同步发电机电励磁原理在海洋油气开采作业系统中，海上石油平台电力系统是其中一个重要的组成部分，自励磁现象是同步电机内部电磁能量交换的一种不稳定工作状态，可以分为同步自励磁和异步自励磁。发电机带空载长线路自励磁问题从实质上分析是一种参数谐振现象。同步发电机的自励磁现象是指无励磁发电机在过大的电容性负荷下电压自发上升的现象，建立的电压值可能很高。当发电机空载带长线路时，相当于带了一个容性负载，如果发电机有剩磁，这时机端就会有一个幅值较小的电压，将这个电压加在容性负载上，系统就会产生容性电流，该容性电流对发电机产生助磁效应。7随着励磁电流增大，机端电压增高，系统中的容性电流同样

4、会随之增大，使得助磁效应增强，机端电压就会再次上升。在这种循环往复中，机端电压将越来越高，但在实际运行中，由于存在磁路的饱和特性，所以机端电压不会无限增大，它会稳定在某个定值上，也就是说在最后出现一个稳态的结果。因此可以说，所谓的发电机自励磁就是在电容性负荷条件下，发电机发出反应功率并建立了一个对应于某一饱和直轴同步电抗的稳态运行方式，所建立的电压的大小和线路的长度和发电机参数有关。当发电机参数一定时，线路越长，电压越高，甚至会达到非常大的数值，这种现象将直接对电力系统的正常运行带来安全问题。1.1电枢反应上图所示是当同步发电机电枢反应时，它的电枢反应向量图，图1中I是电枢电流，E是

5、感应电动势，由图可知，电枢反应产生的助磁、去磁等取决于电枢磁动势Fa和励磁磁动势基波Ff的空间相对位置。通过分析，电枢磁动势与励磁磁动势基波的相对位置仅仅与电枢电流I和感应电动势E之间的相位差相关。如果电流滞后与感应电动势，则电枢反应为去磁作用；如果电流超前于感应电动势，电枢反应为助磁作用，这时系统就比较容易产生自励磁现象。1.2电力系统自励磁的分析方法7电力系统自励磁分析方法包括特征值分析法、频域分析以及状态空间法。所谓特征值分析法是指利用串联电容和无穷大容量系统连接的模型，列出相应的磁链方程和电压方程，得出它的特征方程，从而解出所有的特征根。所谓自励磁的频域分析法是指在关心的频域

6、范围之内，对发电机的外回路等值阻抗进行扫描，根据电阻的频率特性来确定系统有没有可能发生自励磁。如果在等值电抗的频率特性中，当等值电抗为零时，其对应的频率就是同步发电机发生自励磁的串联谐振点。所谓状态空间法，是指利用单机无穷大的系统模型，选择状态变量，从而列出系统状态方程，根据状态方程特征根的性质来对自励磁的发生率进行判断。如果当全部特征值具有负的实部时，不发生自励磁，如果全部特征中含有正实部的复数，则系统会发生自励磁。状态空间不仅能够在某补偿度下判断是否发生自励磁，也能够根据特征值分布情况以同步电机的自励磁区。状态空间法较前两种方法出现较晚其具有计算精确等的优势，使用起来更为便利，准

7、确性较高。2.电力系统自励磁的抑制措施海上石油平台电力系统进行黑启动时，作为启动电源的透平发电机需空载带长海缆线路，由于海缆对地电容较大，相当于接了一个等效电容负载，即使没有励磁电源，当电容负载与发电机参数满足一定数值条件时，系统会产生参数谐振，其频率等于工频，因此也称同步自励磁。由转子铁芯中的剩磁切割绕组而产生的机端电压也会逐渐升高，虽然在磁路饱和的约束条件下不会无限增大，但输电线长度的增加造成线路容抗减小，使得机端电压会迅速产生较高的数值，损害各平台上