第二章大型发电机进相运行

1、第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 1 第一节第一节 发电机的进相运行的必要性发电机的进相运行的必要性 随着电力系统的不断发展，大型发电机组日益增多，同时输随着电力系统的不断发展，大型发电机组日益增多，同时输 电线路的电压等级越来越高，输电距离越来越长，加之许多配电电线路的电压等级越来越高，输电距离越来越长，加之许多配电 网络使用了电缆线路，引起了电力系统电容电流的增加，增大了网络使用了电缆线路，引起了电力系统电容电流的增加，增大了 剩余无功功率。尤其是在节假日、午夜等低负荷情况下，由线路剩余无功功率。尤其是在节假日、午夜等低负荷情况下，由线路 引起的剩余无功功率，使电网的电

2、压上升，以致超过容许的范围。引起的剩余无功功率，使电网的电压上升，以致超过容许的范围。 过去一般是采用并联电抗器或利用调相机来吸收此部分剩余无功过去一般是采用并联电抗器或利用调相机来吸收此部分剩余无功 功率，但有一定的限度，且增加了设备投资。近些年我国也广泛功率，但有一定的限度，且增加了设备投资。近些年我国也广泛 地开展了进相运行的试验研究。实践说明，进相运行是一项切实地开展了进相运行的试验研究。实践说明，进相运行是一项切实 可行的办法，不需要额外增加设备投资，就可吸收无功功率，进可行的办法，不需要额外增加设备投资，就可吸收无功功率，进 行电压调整。行电压调整。适当进行进相运行，能降低电压，抑

3、制和改善电网适当进行进相运行，能降低电压，抑制和改善电网 电压过高状况。该项技术措施易于实现，运行操作方便、灵活，电压过高状况。该项技术措施易于实现，运行操作方便、灵活， 可获得显著的经济效益。可获得显著的经济效益。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 2 第二节第二节 发电机进相运行的分析发电机进相运行的分析 1.1.什么是同步发电机的进相运行状态？什么是同步发电机的进相运行状态？ 进相运行是相对于发电机迟相运行而言的，此时进相运行是相对于发电机迟相运行而言的，此时 定子电流超前于端电压，发电机处于欠励磁运行状态。定子电流超前于端电压，发电机处于欠励磁运行状态。 发电机直接

4、与无限大容量电网并联运行时，保持其有发电机直接与无限大容量电网并联运行时，保持其有 功功率恒定，调节励磁电流可以实现这两种运行状态功功率恒定，调节励磁电流可以实现这两种运行状态 的相互转换。的相互转换。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 3 2. 2. 发电机进相运行的相量关系发电机进相运行的相量关系 实际并入电网的同步发实际并入电网的同步发 电机是通过变压器、线路与电机是通过变压器、线路与 电网相联的。发电机进相运电网相联的。发电机进相运 行的相量关系如图行的相量关系如图1-15所示。所示。 此时发电机的功角为此时发电机的功角为G， 发电机电势与电网电压相量发电机电势与电

5、网电压相量 之间的夹角为之间的夹角为s。 q E d x I j U I I l U U d x jQP G 0 s s x I j s x G U 图图1-15 发电机进相运行相量图发电机进相运行相量图 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 4 发电机迟相运行时，供给系统有功功率和感性无发电机迟相运行时，供给系统有功功率和感性无 功功率，其有功功率和无功功率表的指示均为正值；功功率，其有功功率和无功功率表的指示均为正值； 而进相运行时供给系统有功功率和容性无功功率，其而进相运行时供给系统有功功率和容性无功功率，其 有功功率表指示正值，而无功功率表则指示负值，故有功功率表指示正

6、值，而无功功率表则指示负值，故 可以说此时从系统吸收感性无功功率。可以说此时从系统吸收感性无功功率。发电机进相运发电机进相运 行时各电磁参数仍然是对称的，并且发电机仍然保持行时各电磁参数仍然是对称的，并且发电机仍然保持 同步转速同步转速，因而是，因而是属于发电机正常运行方式中功率因属于发电机正常运行方式中功率因 数变动时的一种运行工况数变动时的一种运行工况，只是拓宽了发电机通常的，只是拓宽了发电机通常的 运行范围。同样，在允许的进相运行限额范围内，只运行范围。同样，在允许的进相运行限额范围内，只 要电网需要是可以长时间运行的。要电网需要是可以长时间运行的。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步

7、发电机的进相运行 5 3. 3. 发电机进相运行特点发电机进相运行特点 发电机进相稳定运行是电网需要时采用的运行技术，其运发电机进相稳定运行是电网需要时采用的运行技术，其运 行能力主要是由电机本体的条件确定。我国行能力主要是由电机本体的条件确定。我国1989年颁布的年颁布的发发 电机运行规则电机运行规则第第47条指出：条指出：“发电机是否能进相运行应遵守发电机是否能进相运行应遵守 制造厂的规定。制造厂无规定的应通过试验确定。进相运行的制造厂的规定。制造厂无规定的应通过试验确定。进相运行的 可能性决定于发电机端部结构件的发热和在电网中运行的稳定可能性决定于发电机端部结构件的发热和在电网中运行的稳

8、定 性。性。” 发电机进相运行时就其本体而言有发电机进相运行时就其本体而言有两个特点两个特点： 1）发电机端部的漏磁较迟相运行时增大，会造成定子端部）发电机端部的漏磁较迟相运行时增大，会造成定子端部 铁心和金属结构件的温度增高，甚至超过允许的温度限值；铁心和金属结构件的温度增高，甚至超过允许的温度限值； 2）进相运行的发电机与电网之间并列运行的稳定性较迟相）进相运行的发电机与电网之间并列运行的稳定性较迟相 运行时降低，可能在某一进相深度时达到稳定极限而失步。因运行时降低，可能在某一进相深度时达到稳定极限而失步。因 此，发电机进相运行时容许承担的电网有功功率和相应允许吸此，发电机进相运行时容许承

9、担的电网有功功率和相应允许吸 收的无功功率值是有限制的。收的无功功率值是有限制的。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 6 4. 发电机发电机进相运行所导致问题分析进相运行所导致问题分析 发电机进相运行发电机进相运行, ,从理论上分析是可行的。但由于发电机从理论上分析是可行的。但由于发电机 的类型、结构、冷却方式及容量有很大的差异，的类型、结构、冷却方式及容量有很大的差异，发电厂的电气发电厂的电气 主接线各异，发电厂和系统连接的紧密程度不同等原因，主接线各异，发电厂和系统连接的紧密程度不同等原因，在进在进 相运行是容许相运行是容许发出发出多少有功功率和吸收多少无功功率，理论上

10、多少有功功率和吸收多少无功功率，理论上 的计算由于不考虑电机的饱和及励磁方式的影响等，其结果是的计算由于不考虑电机的饱和及励磁方式的影响等，其结果是 近似的，一般要通过运行试验来决定。运行和试验时应注意的近似的，一般要通过运行试验来决定。运行和试验时应注意的 问题如下：问题如下： 1）静态稳定性的降低静态稳定性的降低 当同步发电机的输入功率受到一些微小的扰动，发生瞬时当同步发电机的输入功率受到一些微小的扰动，发生瞬时 的增大或减小时，如果不考虑调节器的作用，发电机能在这种的增大或减小时，如果不考虑调节器的作用，发电机能在这种 瞬时扰动后很快恢复到原来的平衡运动状态，这称为发电机的瞬时扰动后很快

11、恢复到原来的平衡运动状态，这称为发电机的 静态稳定。反之，称为静态不稳定。静态稳定。反之，称为静态不稳定。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 7 以隐极发电机为例，设电势为以隐极发电机为例，设电势为Eq，电抗，电抗xd=xq，端电压为，端电压为 UG，功率角为，功率角为G，则发电机的功角关系可用下式表示，则发电机的功角关系可用下式表示 sin x UE P d Gq M （113） 由上式可知看出，在由上式可知看出，在Eq、UG、xd不变的情况下，不变的情况下， PM的变化的变化 会引起功角会引起功角的变化，在功角为的变化，在功角为90o时，时，PM达到最大输出功率达到最大

12、输出功率 （114） d Gq max x UE P 对式对式（1-14）求导得求导得 （115） cos x UE d dP d q M 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 8 可以看出：可以看出：在在 时，发电机达到静态稳定极限；时，发电机达到静态稳定极限； 在在 时，发电机能保持静态稳定；时，发电机能保持静态稳定； 在在 时，发电机会失去静态稳定。时，发电机会失去静态稳定。 0 d dPM 0 d dPM 0 d dPM 因此，因此， 可以做为发电机静态稳定的判据。可以做为发电机静态稳定的判据。 d dPM 设在迟相运行时，发电机的功角为设在迟相运行时，发电机的功角为1

13、；进相运行时为；进相运行时为2，在，在 运行方式由迟相逐渐过渡到进相时，由于运行方式由迟相逐渐过渡到进相时，由于If下降，引起下降，引起Eq下降下降 （U也相应下降一些），而也相应下降一些），而xd基本保持不变，则功角基本保持不变，则功角必然要增加，必然要增加， 即从即从1增到增到2 。此时最大功率点。此时最大功率点Pmax会下移。在会下移。在=90时，时， PM= Pmax，达到静态稳定极限。此时若再减少励磁电流，则会失达到静态稳定极限。此时若再减少励磁电流，则会失 去稳定。去稳定。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 9 例：例：N水厂一台水厂一台TS854/156-40

14、型、型、 75MW的水轮发电机，实测有功功率的水轮发电机，实测有功功率 恒定时励磁电流和功角的关系如图。恒定时励磁电流和功角的关系如图。 功角随励磁电流减小而增大。功角随励磁电流减小而增大。 0 30 时，增加比较缓慢。时，增加比较缓慢。 0 30 时，励磁电流稍有减小，时，励磁电流稍有减小， 功角增加很快。功角增加很快。 讨论：讨论：上述的功角特性是指发电机励磁系统不带自动电压调上述的功角特性是指发电机励磁系统不带自动电压调 节器而言。如果发电机在运行时带上自动电压调节器，则功角特节器而言。如果发电机在运行时带上自动电压调节器，则功角特 性会有一些不同，最大电磁输出功率性会有一些不同，最大电

15、磁输出功率Pmax会向右移动，使得会向右移动，使得Pmax 所对应的功角所对应的功角9090，实现发电机在人工稳定区域运行。，实现发电机在人工稳定区域运行。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 10 例例（1 1）一台一台TB-100-2TB-100-2型发电机型发电机， ， 在手动励磁和投入自动励磁调节器两种条件下的实测结果列表：在手动励磁和投入自动励磁调节器两种条件下的实测结果列表： kV.U,MWP Nn 813100 该机的自动励磁调节器投入运行后，在接近额定有功功率时，该机的自动励磁调节器投入运行后，在接近额定有功功率时， 吸收的无功功率由手动励磁时的吸收的无功功率

16、由手动励磁时的42.2Mvar增到增到63Mvar。当有功。当有功 功率降低时，电机的运行功角已超过自然稳定极限进入人工稳功率降低时，电机的运行功角已超过自然稳定极限进入人工稳 定运行区运行。定运行区运行。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 11 例例（2 2）一台）一台TQN-100-2TQN-100-2型发电机，型发电机， 装有快速励磁调节器，在不投入或投入自动励磁调节器时进相装有快速励磁调节器，在不投入或投入自动励磁调节器时进相 能力的实测数据见下表能力的实测数据见下表 kA.,kV.,MW460510100 进入人工稳定运行区运行，提高了进相运行的能力和进相进入人工

17、稳定运行区运行，提高了进相运行的能力和进相 运行工况下抗干扰的能力。运行工况下抗干扰的能力。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 12 P发电厂一台发电厂一台QFQS-200-2型发电机型发电机 。 退出自动励磁调节器进相运行时，实测励磁电流与功角和机端退出自动励磁调节器进相运行时，实测励磁电流与功角和机端 电压的关系如图。电压的关系如图。 kA.,kV.,MW62587515200 0 70 时，时， 曲线变得很陡，曲线变得很陡， 表明励磁电流降到此值以后，若再发表明励磁电流降到此值以后，若再发 生微量的减少，都会引起功角有较大生微量的减少，都会引起功角有较大 的增加，电机

18、出现失步情况。的增加，电机出现失步情况。 )I(f e 投入自动励磁调节器后，发电机投入自动励磁调节器后，发电机 进相运行时的静态稳定大大提高，进相运行时的静态稳定大大提高， 有功功率增大时，仍未失去稳定，有功功率增大时，仍未失去稳定， 只是定子电流超过额定值使进相只是定子电流超过额定值使进相 深度受到了限制。深度受到了限制。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 13 原因分析：原因分析： （1 1）发电机直接接在无限大电网上，即认为外部阻抗）发电机直接接在无限大电网上，即认为外部阻抗xs=0=0。 由于带自动电压调节器后，在一定的励磁电流由于带自动电压调节器后，在一定的励磁

19、电流If下，不是下，不是 保持保持Eq不变而是保持暂态电势不变而是保持暂态电势 不变所致，此时不变所致，此时PM的表达式为：的表达式为： 2sin 2 sin 2 qd qd G d q M XX XX U X UE P （116） 式中： 为瞬变电抗；为瞬变电抗； 为暂态电动势。为暂态电动势。 d x q E 由于由于 ，所以功角特性曲线相当于一个与，所以功角特性曲线相当于一个与sin成比例成比例 的部分和一个与的部分和一个与sin2成比例的部分的合成。成比例的部分的合成。 qd xx 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 14 （2）外部阻抗外部阻抗xs00 从图从图1-1

20、5中的相量图可以导出：中的相量图可以导出： )cos(cosUIUIP )sin(sinUIUIQ （117） （118） 当进相运行时，在输出有功功率一定的条件下，随着励当进相运行时，在输出有功功率一定的条件下，随着励 磁电流的减少，磁电流的减少，角就要增大，从而使静态稳定性降低。式角就要增大，从而使静态稳定性降低。式 （1-16）是发电机直接接在无限大容量母线上而得出的。实际是发电机直接接在无限大容量母线上而得出的。实际 系统中，发电机经变压器、线路接到系统，所以需要计及这些系统中，发电机经变压器、线路接到系统，所以需要计及这些 元件的电抗（统称为外部电抗元件的电抗（统称为外部电抗xs ）

21、。此时静态稳定性将进一）。此时静态稳定性将进一 步降低。步降低。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 15 图图1-16 1-16 隐极发电机的可能出力曲线隐极发电机的可能出力曲线 图图1-16表示隐极发表示隐极发 电机的可能出力曲线。图电机的可能出力曲线。图 中，中，a的部分受定子绕组的部分受定子绕组 温升限制，温升限制，b的部分受转的部分受转 子绕组温升的限制，子绕组温升的限制，c的的 部分受定子端部温升的限部分受定子端部温升的限 制，通常是由运行试验确制，通常是由运行试验确 定。定。d的部分表示外电抗的部分表示外电抗 为零时，进相运行的静稳为零时，进相运行的静稳 定极限

22、。定极限。e的部分表示外的部分表示外 电抗不为零时，进相运行电抗不为零时，进相运行 的静稳定极限。的静稳定极限。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 16 当发电机接有外部电抗时，由图当发电机接有外部电抗时，由图1-151-15的相量图可的相量图可 得出进相运行时的有功功和无功功率表达式得出进相运行时的有功功和无功功率表达式: : )sinsincos(cos)cos(cos GGGGGG IUIUIUP )sincoscos(sin)sin(sin GGGGGG IUIUIUQ （120） 由相量图可知由相量图可知 ssGGd xUUII)coscos(sin dGGq x

23、UIIsincos 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 17 代入式代入式（1-19）和和（1-20）经运算整理得经运算整理得 （121） Gs s G G ds G sincos x UU sin) xx ( U P2 11 2 2 Gs s G G ds G ds G coscos x UU cos) xx ( U ) xx ( U Q2 11 2 11 2 22 （122） 由相量图可看出由相量图可看出G与与s成正比变化，所以成正比变化，所以P与与Q 均为均为s的函数。式的函数。式（1-21）和和（1-22）不仅可以计算不仅可以计算 发电机功率的大小，还可以判断系统运行

24、的稳定情况。发电机功率的大小，还可以判断系统运行的稳定情况。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 18 在静态稳定的极限在静态稳定的极限( (s=9090时时) )，式中，式中coss项为项为 零。将上两式整理得零。将上两式整理得 2 2 2 2 2 11 2 11 2 ) xx ( U ) xx ( U QP ds G ds G （123） 由式由式（1-23）可以看出，计及外部电抗时进相运可以看出，计及外部电抗时进相运 行的静稳定极限为一圆特性。其圆心在行的静稳定极限为一圆特性。其圆心在Q轴上距原点轴上距原点 0 0为为 单位的点上，其半径长度为单位的点上，其半径长度为

25、， 如图如图1-16所示。此部分是进相运行时由静稳定决定的所示。此部分是进相运行时由静稳定决定的 理论上的最大容许值，考虑实际运行中突然过负荷等理论上的最大容许值，考虑实际运行中突然过负荷等 因素的影响，比最大容许值还要低些。因素的影响，比最大容许值还要低些。 ) xx ( U ds G 11 2 2 ) xx ( U ds G 11 2 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 19 结论：结论： 1 1）带自动电压调节器后，进相能力明显增加。）带自动电压调节器后，进相能力明显增加。 2 2）发电机短路比大，即）发电机短路比大，即xd小，进相能力强。小，进相能力强。 3）发电机与

26、系统联接紧密时，则进相能力强，而边）发电机与系统联接紧密时，则进相能力强，而边 远地区远地区 孤立的电厂，发电机进相能力小，甚至不能进相。孤立的电厂，发电机进相能力小，甚至不能进相。 4）系统电压越高，无功储备越大，则发电机进相时）系统电压越高，无功储备越大，则发电机进相时 端电压端电压 下降越少，发电机进相运行能力越强。下降越少，发电机进相运行能力越强。 5）机机组所带的有功功率越多，则功角越大，静态稳定储备机机组所带的有功功率越多，则功角越大，静态稳定储备 越低越低。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 20 由于大型内冷式汽轮发电机的电磁负荷设计值较一般外冷由于大型内冷

27、式汽轮发电机的电磁负荷设计值较一般外冷 式发电机明显增大，导致其端部漏磁明显加大。尽管在式发电机明显增大，导致其端部漏磁明显加大。尽管在设计中采设计中采 用了一系列的技术措施，如定子压指、压圈，转子护环采用无磁用了一系列的技术措施，如定子压指、压圈，转子护环采用无磁 性钢，定子铁心端部加电屏蔽和磁屏蔽，边段铁心做成阶梯形，性钢，定子铁心端部加电屏蔽和磁屏蔽，边段铁心做成阶梯形， 端部小齿开槽等，来增加漏磁路的磁阻，以避免漏磁通集中，减端部小齿开槽等，来增加漏磁路的磁阻，以避免漏磁通集中，减 少由漏磁场感应产生的涡流损耗，降低端部温度，以维持温升在少由漏磁场感应产生的涡流损耗，降低端部温度，以维

28、持温升在 允许的范围之内允许的范围之内，但是随着运行方式由迟相逐渐过渡到进相，端但是随着运行方式由迟相逐渐过渡到进相，端 部合成磁通将会增大，引起发电机定子边段铁心及端部结构件上部合成磁通将会增大，引起发电机定子边段铁心及端部结构件上 的感应涡流增大，而产生附加发热。的感应涡流增大，而产生附加发热。 发电机端部的漏磁是由定子绕组端部漏磁与转子绕组端部漏发电机端部的漏磁是由定子绕组端部漏磁与转子绕组端部漏 磁组成的合成磁通。定子端部铁心、结构件的过热主要是由于端磁组成的合成磁通。定子端部铁心、结构件的过热主要是由于端 部漏磁引起的。它的大小除与发电机的结构、型式、材料、短路部漏磁引起的。它的大小

29、除与发电机的结构、型式、材料、短路 比等因素有关外，还与定子电流的大小、功率因数的高低等因素比等因素有关外，还与定子电流的大小、功率因数的高低等因素 有关。有关。 2）端部漏磁端部漏磁引起引起的发热的发热 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 21 发电机运行时，在其端部出现的定子绕组端部漏磁和转发电机运行时，在其端部出现的定子绕组端部漏磁和转 子绕组端部漏磁，将尽可能通过磁阻最小的路径形成闭路。为子绕组端部漏磁，将尽可能通过磁阻最小的路径形成闭路。为 此由磁性材料制成的定子端部铁芯、端部压板以及转子护环等此由磁性材料制成的定子端部铁芯、端部压板以及转子护环等 部分便通过相当大

30、的端部漏磁。它在空间与转子同速旋转，对部分便通过相当大的端部漏磁。它在空间与转子同速旋转，对 定子有相对运动，因此在定子端部铁芯齿部、压指、压板等部定子有相对运动，因此在定子端部铁芯齿部、压指、压板等部 件中要感应出涡流和磁滞损耗使之发热。特别是直接冷却的或件中要感应出涡流和磁滞损耗使之发热。特别是直接冷却的或 者大型氢冷却的定子线负荷大的发电机，此种发热尤为显著。者大型氢冷却的定子线负荷大的发电机，此种发热尤为显著。 在迟相运行时这种发热是在容许范围内的。而在进相运行在迟相运行时这种发热是在容许范围内的。而在进相运行 时，随着进相功率的增大，发热越来越严重，这是因为端部合时，随着进相功率的增

31、大，发热越来越严重，这是因为端部合 成漏磁通随功率因数的变化而增大所致。成漏磁通随功率因数的变化而增大所致。 分析：图分析：图1-17（a）所示气隙磁通关系中，各磁通全部都通过所示气隙磁通关系中，各磁通全部都通过 气隙，但是端部漏磁通的路径很复杂，定子端部漏磁通与转气隙，但是端部漏磁通的路径很复杂，定子端部漏磁通与转 子端部漏磁通不取共同的途径。某一点的磁通量取决于该点子端部漏磁通不取共同的途径。某一点的磁通量取决于该点 的磁阻，故磁通量因地而异。的磁阻，故磁通量因地而异。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 22 b a D B C A B C A 0 . a . e .

32、0 . e ea . (b)(a) . 图图1-17 1-17 磁通相量图磁通相量图 （a a）气势磁通相量图；（）气势磁通相量图；（b b）端部漏磁通相量图）端部漏磁通相量图 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 23 定子铁芯端部中，由定子磁势引起的漏磁的漏磁通定子铁芯端部中，由定子磁势引起的漏磁的漏磁通ea易易 于通过，在图于通过，在图1-17（b）中以中以ACAC表示。转子磁势引起的漏磁通经表示。转子磁势引起的漏磁通经 过气隙进入定子端部的部分过气隙进入定子端部的部分e0则较小，假设它为励磁磁通量则较小，假设它为励磁磁通量0 的的倍（倍（1随铁心端部位置而定随铁心端部位

33、置而定），在图），在图1-17（b）中以相量）中以相量AD 表示，其值为表示，其值为a，AD=AB。此时端部的合成漏磁通。此时端部的合成漏磁通e等于等于CD。 保持定子电流不变的情况下（亦即图中保持定子电流不变的情况下（亦即图中AC不变），当功率因数不变），当功率因数 由迟相转为进相运行时，合成的漏磁通由迟相转为进相运行时，合成的漏磁通CD将要增大。如图将要增大。如图1-18 所示。所示。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 24 图图1-18 1-18 端部漏磁通与功率因数关系端部漏磁通与功率因数关系 D e . 1.0 0.9 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2

34、0 0.4 0.6 0.8 0.9 0 BC A 进相 迟相 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 25 在图在图1-18中，电枢反应磁势产生的漏磁通中，电枢反应磁势产生的漏磁通AC不变。随着功率不变。随着功率 因数由迟相转为进相运行，由于励磁电流的减小，所以励磁磁势因数由迟相转为进相运行，由于励磁电流的减小，所以励磁磁势 产生的漏磁通产生的漏磁通ADAD也相应地减少，其值等于也相应地减少，其值等于AB。而定子端部的合。而定子端部的合 成漏磁通成漏磁通e则增大，则增大，e等于等于CD。D点则在以点则在以O O点为圆心（点为圆心（O O点到点到C 点的距离点的距离OC=BC），）

35、，以以OD（OD=BDAC/AB=(1-)AC）为半为半 径的半圆上移动。径的半圆上移动。 由由图图1-18还可看出，当功率因数由迟相往进相变化时，在还可看出，当功率因数由迟相往进相变化时，在 功率因数为功率因数为1 1的附近，合成漏磁势的附近，合成漏磁势e的变化较显著；随着进相的变化较显著；随着进相 功率因数的降低（由功率因数的降低（由1 1将到将到0 0），吸收的无功功率增多，），吸收的无功功率增多，e越来越来 越大，致使定子端部发热越来越严重。如取功率因数等于越大，致使定子端部发热越来越严重。如取功率因数等于1 1时时 的的e为为1 1，则定子端部某一点（其，则定子端部某一点（其为小于为

36、小于1 1的定值）的合成漏的定值）的合成漏 磁通磁通e随功率因数而变化的关系如图随功率因数而变化的关系如图1-19所示。所示。 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 26 0.4 0.60 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 迟相进相 图图1-191-19端部合成漏磁通随功率因数变化曲线端部合成漏磁通随功率因数变化曲线 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 27 当功率因数一定时，端部漏磁通约与发电机的千伏安当功率因数一定时，端部漏磁通约与发电机的千伏安 出力成正比，如图出力成正比，如图1-20所示。由图中可以看出，如欲保持所示。由图中可以看出，如欲保持 端

37、部发热为一定值，亦即端部漏磁通为一定值，随着进相端部发热为一定值，亦即端部漏磁通为一定值，随着进相 程度的增大，千伏安出力应相应降低。程度的增大，千伏安出力应相应降低。 0.9 0.9 0.8 1cos e B )AkV 出力（ 图图1-20 1-20 端部漏磁通与发电机出力的关系端部漏磁通与发电机出力的关系 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 28 图图1-211-21表示大型机组功率因数变化时的容许出力表示大型机组功率因数变化时的容许出力( (有功有功 和无功和无功) )。从图上很明显地看出，当发电机申迟相转入进相。从图上很明显地看出，当发电机申迟相转入进相 运行时，随着

38、功率因数的降低，发电机容许的出力剧烈下降。运行时，随着功率因数的降低，发电机容许的出力剧烈下降。 图图1-21 功率因数变化时，发电机的容许有功功率和容许无功功率功率因数变化时，发电机的容许有功功率和容许无功功率 0.3 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 0.950.95 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 5 . 0cos P 1.0 0.8 0.6 0.4 +Q-Q -0.4 -0.2 0.200.4 0.6 0.8 1.0 0 进相迟相 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 29 值得指出的是，目前大型发电机已采取多种措施来减少值得指出的是，目前大型发电机已采取

39、多种措施来减少 端部发热，例如：采用非磁性钢的转子护环、采用铜板屏蔽、端部发热，例如：采用非磁性钢的转子护环、采用铜板屏蔽、 开槽分割以限制涡流通路等等。采用上述措施后，可降低进开槽分割以限制涡流通路等等。采用上述措施后，可降低进 相运行时的端部温升，从而提高进相运行时的容许功率。相运行时的端部温升，从而提高进相运行时的容许功率。 思考题：思考题： 1. 发电机进相运行有何实际意义？发电机进相运行有何实际意义？ 2. 发电机进相运行的特点是什么？发电机进相运行的特点是什么？ 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 30 5.发电机进相运行时端部漏磁与温度测量实例发电机进相运行时端

40、部漏磁与温度测量实例 发电机定子端部铁心和金属结构件的温度限值，我国规定见下发电机定子端部铁心和金属结构件的温度限值，我国规定见下 表所示表所示 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 31 1）汽轮发电机）汽轮发电机 一台一台SQF-100-2型型汽轮发电机汽轮发电机， 85076510.cos,kA.,kV. n 进相运行时，实测定子端部铁心进相运行时，实测定子端部铁心 段轴向磁通密度段轴向磁通密度B，温升，温升与功与功 率因数关系的曲线，如图率因数关系的曲线，如图 该机带额定有功功率功率，在该机带额定有功功率功率，在 迟相和进相运行时，定子第迟相和进相运行时，定子第36 槽

41、和槽和37槽铁心端部与阶梯齿的槽铁心端部与阶梯齿的 温长升分布，见下图温长升分布，见下图 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 32 （1）进相运行）进相运行 （超前）时，定（超前）时，定 子铁心端部各测子铁心端部各测 点的温升值比工点的温升值比工 况况 运运 行时升高行时升高312C. 970.cos 850.cos （2）定子端部第五、）定子端部第五、 六段铁心齿部的温度六段铁心齿部的温度 最高，当进风温度为最高，当进风温度为 34 C时，进相运行时时，进相运行时 可达可达114 C，温升为，温升为80 C。额定有功功额定有功功 率时不宜进相运行率时不宜进相运行. （3）进相运行时定子铁心各测点的温）进相运行时定子铁心各测点的温 度互差度互差29 C（114-85） 第二章同步发电机的进相运行第二章同步发电机的进相运行 33 2）水轮