滞相、迟相、进相、调相、功率因数、功角、失磁、失步、振荡、同步、异步

保持原动机输入转矩不变,1）当正常励磁时，功率因数角？=0度，发电机只输出有功功率，不输出无功功率；2）当过励磁时，励磁电动势增大，输出的有功功率不变，而功率角0减小，增强了静态稳定能力，同时发电机输出感性无功功率，无功为正值，电枢电流增加了纯感性无功电流而变大，功率因数角？为正值，这种运行状态称为“迟相”运行；3）当欠励磁时，励磁电动势减小，输出的有功功率不变，功率角0向90度方向增大，发电机的静态稳定性下降，同时发电机向电网输出容性无功功率，无功为负值，电枢电流加入了纯容性无功电流而变大，功率因数角？为负值，这种运行状态称为“进相”运行。调节并网的同步发电机向电网输送无功功率大小和性质的运行方式称为调相运行。空载不输出有功功率，专门来调节向电网输送无功功率的同步电机，称为调相机。功率因数角（p，指发电机端电压与电枢电流的相位差角。功率因数角p取决于负载的性质，当电流比电压滞后时，功率因数角p为正，当电流比电压超前时，功率因数角p为负。电枢反应作用的性质取决于励磁电动势和电枢电流之间的相位差角甲，甲称为内功率因数角。功率角0是励磁电动势（即内电动势，是吗？）超前于发电机端电压的（时间）相位差。内电动势超前于端电压时，0为正值。其大小表示发电机输出功率的大小；有关系甲=9+0。内电动势，是由励磁磁动势和感应出的电枢磁动势共同作用产生的电动势。提高发电机的功率因数对发电机的运行有什么影响？发电机的功率因数提高后，【cosp提高后，无功功率减小，有功功率增大，使得功率角5向90度增大，降低了静态稳定性】根据功角特性，发电机的工作点将提高，发电机的静态稳定储备减少，发电机的稳定性降低。因此，在运行中不要使发电机的功率因数过高。如下图所示，功率角5=0，当00<0<900时，发电机是静态稳定的；当900<0<1800时，发电机是静态不稳定的。0=900时为静态稳定极。发电机进相运行受哪些因素限制.当系统供给的感性无功功率多于需要时,将引起系统电压升高，要求发电机少发无功甚至吸收无功，此时发电机可以由迟相运行转变为进相运行.制约发电机进相运行的主要因素有：系统稳定的限制发电机定子端部件温度的限制⑶定子电流的限制⑷厂用电电压的限制为什么汽轮发电机进相运行时，定子端部铁芯严重发热？汽轮发电机运行时，定子绕组端部的漏磁场也是以同步转速对定子旋转的，其漏磁场的一部分是经过定子绕组端部空间，转子护环,气陷及定子端部铁芯构成磁路的，因此使定子端部铁芯平面上产生涡流而发热.此外，励磁绕组紧靠护环，因此它的漏磁场主要经护环闭合，当进相运行时，由于励磁电流减小励磁绕组端部漏磁场减弱，于是护环的饱和程度下降，减小了定子端部漏磁场所经过磁路的磁组，从而使定子端部漏磁场增大，铁笋加大，致使定子端部铁芯严重受热.什么叫发电机的无功？交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.当然实际负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功，就是无功功率,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要提高功率因数,容性负载就要用感性负载补偿，反之亦然在电网的总负载中，即要求供给有功功率，又要求供给无功功率。困为电网的主要动力负载是功率因数比较低的三相异步电动机，如果发电机发出的无功功率不能满足电网对无功功率的要求，就会引起整个电网的电压下降，这对负载是不利的。调节发电机的励磁电流就可以调节发电机的无功功率。当调节发电机的励磁电流时，输出的有功功率不能改变。而无功功率则可以调节。在过励状态下，励磁电流愈大，发电机输出的感性无功功率愈大。在欠励状态下，励磁电流愈小，发电机输出的容性无功功率就愈大。什么叫滞相？电流滞后于电压什么叫负序电流？正序、负序、零序的出现是为了分析在系统电压、电流出现不对称现象时，把三相的不对称分量分解成对称分量（正、负序）及同向的零序分量。只要是三相系统，就能分解出上述三个分量（有点象力的合成与分解，但很多情况下某个分量的数值为零）。对于理想的电力系统，由于三相对称，因此负序和零序分量的数值都为零（这就是我们常说正常状态下只有正序分量的原因）。当系统出现故障时，三相变得不对称了，这时就能分解出有幅值的负序和零序分量度了功率因数［编辑本段］概述对于功率因数改善电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿的效益。无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA或者MVA来计算的，但是收费却是以KW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般而言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯・••…，几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见。也就是因为这个电感性的存在，造成了系统里的一个KVAR值，三者之间是一个三角函数的关系：〖K_va〗A2=〖K_w〗A2+〖K_var〗A2简单来讲，在上面的公式中，如果今天的KVAR的值为零的话，KVA就会与KW相等，那么供电局发出来的1KVA的电就等于用户1KW的消耗，此时成本效益最高，所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户如果没有达到理想的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资源，所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9〜1之间，低于0.9时需要接受处罚。供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数，那提高功率因数对我们用户端有什么好处呢？通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。藉由良好功因值的确保，从而减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低，那么在既有设备容量不变的情况下，装设电容器后，可以提高功率因数，增加负载的容量。举例而言，将1000KVA变压器之功率因数从0.8提高到0.98时：补偿前：1000x0.8=800KW补偿后：1000x0.98=980KW同样一台1000KVA的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担180KW的负载。减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠。此外，有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等；可饱和设备如变压器、电动机、发电机等；电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等，这些设备均是主要的谐波源，运行时将产生大量的谐波。谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害，主要表现为产生谐波附加损耗，使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用，使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度升高，减少电容器的使用寿命。谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时，可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。因此，如果系统量测出谐波含量过高时，除了电容器端需要串联适宜的调谐(detuned)电抗外，并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置。[编辑本段]改善电能质量的理由为什么说提高用户的功率因数可以改善电压质量？电力系统向用户供电的电压，是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化的。当线路输送一定数量的有功功率是，如输送的无功功率越多，线路的电压损失越大。即送至用户端的电压就越低。如果110KV以下的线路，其电压损失可近似为：△U=(PR+QX)/Ue其中：AU一线路的电压损失，KVUe——线路的额定电压，KVP——线路输送的有功功率，KWQ——线路输送的无功功率，KVARR一线路电阻，欧姆X线路电抗，欧姆由上式可见，当用户功率因数提高以后，它向电力系统吸取的无功功率就要减少，因此电压损失也要减少，从而改善了用户的电压质量。在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率(即有功功率)将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COS①表示，其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差，得出的结果就是功率因数。许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的”无功”并不是”无用”的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosp，其计算公式为：cosp=P/S=P/[(P2+Q2)A(1/2)]P为有功功率，Q为无功功率。在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。1影响功率因数的主要因素大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60%〜70%；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%〜70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%〜15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。低压个别补偿：低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。低压集中补偿：低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。高压集中补偿：高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6〜10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。合理使用电动机；提高异步电动机的检修质量；采用同步电动机：同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小，在欠励状态时，定子绕组向电网吸取”无功，在过励状态时，定子绕组向电网”送出”无功。因此，对于恒速长期运行的大型机构设备可以采用同步电动机作为动力。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是”异步电动机同步化”。合理选择配变容量，改善配变的运行方式：对负载率比较低的配变，一般采取，撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这4种装置又称为无功补偿装置。除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。(1)同步电机：同步电机中有发电机、电动机及调相机3种。同步发电机：同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，当其在额定状态下运行时，可以发出无功功率：Q=Sxsinp=Pxtgp其中:Q、S、P、p是相对应的无功功率、视在功率、有功功率和功率因数角。发电机正常运行时，以滞后功率因数运行为主，向系统提供无功，但必要时，也可以减小励磁电流，使功率因数超前，即所谓的”进相运行”，以吸收系统多余的无功。同步调相机：同步调相机是空载运行的同步电机，它能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率，这是其优点。但它的有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行。并联电容器：并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极板上的电压，相反于电感中的滞后，由此可视为向电网”发?quot;无功功率：Q=U2/Xc其中：Q、U、Xc分别为无功功率、电压、电容器容抗。并联电容器本身功耗很小，装设灵活，节省投资；由它向系统提供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。静止无功补偿器：静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性；但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。静止无功发生器：它的主体是一个电压源型逆变器，由可关断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压，再通过电抗器和变压器并联接入电网。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变其运行工况，使其处于容性、感性或零负荷状态。与静止无功补偿器相比，静止无功发生器响应速度更快，谐波电流更少，而且在系统电压较低时仍能向系统注入较大的无功。［编辑本段］功率因数补偿概述在交流电路中，电压与电流之间的相位差（少）的余弦叫做功率因数，用符号cos①表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosO=P/S。电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。减少了无功功率在电网中的流动，可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这种措施称作功率因数补偿。［编辑本段］功率因数补偿方法无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA或者MVA来计算的，但是收费却是以KW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般而言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯......，几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见。也就是因为这个电感性的存在，造成了系统里的一个KVAR值，三者之间是一个三角函数的关系KVA的平方=KW的平方+KVAR的平方简单来讲，在上面的公式中，如果今天的KVAR的值为零的话，KVA就会与KW相等，那么供电局发出来的1KVA的电就等于用户1KW的消耗，此时成本效益最高，所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户如果没有达到理想的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资源，所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9〜1之间，低于0.9，或高于1.0都需要接受处罚。这就是为什么我们必须要把功率因数控制在一个非常精密的范围，过多过少都不行。供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数，那提高功率因数对我们用户端有什么好处呢？通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。藉由良好功因值的确保，从而减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低，那么在既有设备容量不变的情况下，装设电容器后，可以提高功率因数，增加负载的容量。举例而言，将1000KVA变压器之功率因数从0.8提高到0.98时：补偿前：1000x0.8=800KW本文章来自：博研联盟论坛补偿后：1000x0.98=980KW本文章来自：博研联盟论坛同样一台1000KVA的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担180KW的负载。减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠。此外，有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等；可饱和设备如变压器、电动机、发电机等；电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等，这些设备均是主要的谐波源，运行时将产生大量的谐波。谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害，主要表现为产生谐波附加损耗，使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。本文章来自：博研联盟论坛并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用，使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度升高，减少电容器的使用寿命。谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时，可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。因此，如果系统量测出谐波含量过高时，除了电容器端需要串联适宜的调谐（detuned）电抗外，并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置。［编辑本段］功率因数补偿的意义功率因数是交流电路的重要技术数据之一。功率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。所谓功率因数，是指任意二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压U与其中电流I之间的位相差的余弦。在二端网络中消耗的功率是指平均功率，也称为有功功率，它等于由此可以看出，电路中消耗的功率P，不仅取决于电压V与电流I的大小，还与功率因数有关。而功率因数的大小，取决于电路中负载的性质。对于电阻性负载，其电压与电流的位相差为0，因此，电路的功率因数最大（）；而纯电感电路，电压与电流的位相差为n/2,并且是电压超前电流；在纯电容电路中，电压与电流的位相差则为一（n/2），即电流超前电压。在后两种电路中，功率因数都为0。对于一般性负载的电路，功率因数就介于0与1之间。一般来说，在二端网络中，提高用电器的功率因数有两方面的意义，一是可以减小输电线路上的功率损失；二是可以充分发挥电力设备（如发电机、变压器等）的潜力。因为用电器总是在一定电压U和一定有功功率P的条件下工作，由公式可知，功率因数过低，就要用较大的电流来保障用电器正常工作，与此同时输电线路上输电电流增大，从而导致线路上焦耳热损耗增大。另外，在输电线路的电阻上及电源的内组上的电压降，都与用电器中的电流成正比，增大电流必然增大在输电线路和电源内部的电压损失。因此，提高用电器的功率因数，可以减小输电电流，进而减小了输电线路上的功率损失。提高功率因数，可以充分发挥电力设备的潜力，这也不难理解。因为任何电力设备，工作时总是在一定的额定电压和额定电流限度内。工作电压超过额定值，会威胁设备的绝缘性能；工作电流超过额定值，会使设备内部温度升得过高，从而降低了设备的使用寿命。对于电力设备，电压与电流额定值的乘积，称为这台设备的额定视在功率S额即S额=U额I额也称它为设备的容量，对于发电机来说，这个容量就是发电机可能输出的最大功率，它标志着发电机的发电潜力，至于发电机实际输出多大功率，就跟用电器的功率因数有关，用电器消耗的功率为功率因数高，表示有功功率占额定视在功率的比例大，发电机输出的电能被充分地利用了。例如，发电机的容量若为15000千伏安，当电力系统的功率因数由0.6提高到0.8时，就可以使发电机实际发电能力提高3000千瓦，这不正是发挥了发电机的潜力吗？设备的利用也更合理。从这个角度来讲，功率因数可以表示为有功功率与机在功率的比值，即如何提高功率因数，是电力工业中需要认真考虑的一个重要而又实际的问题。在平常遇到的电感性负载的电路中，例如日光灯电路，一般采用并联合适的电容器来提高整个电路的功率因数，功角的概念♦y为内功率因数角，d=y-j定义为功角。它表示发电机的励磁电势和端电压之间相角差。功角d对于研究同步电机的功率变化和运行的稳定性有重要意义。功角是表征同步发电机运行状态和判别电力系统稳定性的重要参量［1-4］，多年来，功角的测量得到了广泛的重视和深入的研究。已有的测量方法从原理上主要有两大类：一类是纯电气测量方法，即采集同步发电机的输出电压、电流或/和其他电气量，进而通过理论分析和计算来获得功角。该类方法最简化的情况就是基于稳态公式或相量图的解析计算法，它在系统稳态运行且发电机的参数比较精确时，能比较准确地计算出功角，而在系统暂态过程中，由于参数时变性、机组铁心饱和等的影响，方法所依赖的解析公式不能成立，导致较大的计算误差。另一类方法需要借助非电量传感器（包含光电或磁电变换）来实现测量。常见的作法是［1-4］，在转子轴上设置机械测点或测速齿轮，在转子周围安装光电、电刷或电磁装置，后者接收由前者产生的脉冲信号或其它与转子位置或速度相关的量，进而通过一定的变换来实现功角的测量（以下简称脉冲法）。脉冲法往往需要对发电机本体进行不同程度的改造，工艺复杂，而且由于采用非电量传感器，需借助于比较复杂的信号处理和误差补偿技术，以去除诸如机械加工误差、信号传输延时、轴体扭振等导致的结构性误差；而且针对个案提出的方法很难适用于别的发电机，导致实现代价较大。除了上述两大类常见方法外，还有学者研究了一些很别致的测量方法，如文［5］提出的应用多层前向神经网络的映射功能，通过仿真数据训练并进而用来测量发电机功角的方法，文［7］提出的通过分析机组端电压的零序谐波分量来测量功角的方法，但这些方法的可靠性有待于在实际电力系统进行验证。发电机功角是发电机内电势与发电机端电压向量的夹角。当发电机功角为0时内电势与发电机端电压重合，应该是发电机全速未与系统并列。发电机功角90度时发电机发出有功并从系统吸收无功。发电机功角特性：Pdc=mEU/XdsingPdc电磁功率M相数Xd同步电抗g功角E电势，U机端电压当原动机增加输入功率时，发电机的电磁功率也相应增加，正常运行的发电机只增加电磁功率时，其电势不变（励磁不变）机端电压不变（并列于系统），同步电抗不变。由以上公式可以看出，只有功角变大，才满足这个特性。在物理上可以这样理解：增加原动力时，转子加速，但由于同步运行的作用，使得转子的转速不可能脱开同步转速，而又回到平衡。但此时和电枢主磁通和转子磁极中心线不再是和刚才一样的角度，而是加了一个角度，即商。功角只有在0--90度间才符合这个特性。也就是SIN0-90度的值是0---1发电机在正常运行时，功角一般在30度左右，这是因为需要一个静稳定的冗余。因为SIN30度=0.5也就是说一般发电机的静态稳定冗余为2。现代发电机因为有了较为先进的调节器，往往功角可以运行在较大的角度运行，甚至运行在功率因数为进相0.9运行，而保证不会失去静态稳定。这时候的功角大于90度.....根据以上公式大家可以进行分析。功角可以理解为定子磁场与转子磁场之间的夹角，功角是一个角度，发电机额定正常运行功角一般在30度左右，在0〜90之间功角越大发电机功率越大，但超过90度发电机外界受到扰动后就处于不稳定状态了，对于有自动调节励磁装置的发电机由于受暂态磁阻的影响发电机的功角特性曲线发生偏移，功角可以大于90度稳定运行。功角应该就是电动势与负载（系统）电压的夹角。功角的测量，可以利用装于转子大轴上的霍尔传感器来感应转子磁场的角度（与定子电动势一致），以此为参照，再通过机端PT感应出的机端电压（系统电压）与参照值相比较，其相位角度差，就是功角。功角是转子磁场与定子磁场的夹角，或者是定子电动势与负载电压的夹角；功率因数里面的相角是指电压与电流的夹角。二者不是一回事。就是说，当无功等于零时，相角肯定是0的，但功角可以在大于负90度小于正90度之间，小于零度时是调相运行状态；而有功为零时，功角肯定是0度，而相角仍可以在负90到正90度之间，大于零度时是迟相，小于零度时是进相。道理上应该是这样的。

有功负荷带得越高，汽机出力越大，功角拉得越开，越易失步，因为越过90度，就是滑极了。当然，励磁电流小了，不足以维持转子磁场，就是进相，励磁电流再小下去，使转子与定子间的电磁拉力减小，功角必然拉大，一旦越过90度，就会失步。所以，“转子磁场用于约束定子磁场的磁力线就不足.出力越大就越容易失步”是对的。功率平衡♦同步发电机的功率流程如图17.6所示。召为自原动机向发电机的输入的机械功率，其中一部分提供轴与轴承间的摩擦、转动部分与空气的摩擦及通风设备的损耗，总计为机械损耗，另一部分供给定子铁心中的涡流和磁滞损耗，总计为铁心损耗尸占，&为通过电磁感应作用转变为定子绕组上的电功率，称为电磁功率。如果是负载运行，定子绕组中还存在定子铜耗『叫，»=珞一曾叫就是发电机的输出功率。同步发电机的功率平衡方程式为*=珞+营殆+土(17-1)定子绕组的电阻一般较小，其铜耗可以忽略不计，则有P}d==mUIcos=mUlcos(^r-3)(17-2)功角的概念♦W为内功率因数角，8=W-中定义为功角。它表EU示发电机的励磁电势口和端电压之间相角差。功角8对于研究同步电机的功率变化和运行的稳定性有重要意义。♦图17.7画出了同步电机的时空相量图。图中忽略了定子绕组的漏磁电势，认为点+，口Ff4Fa对应于转子磁势『，，对应于电枢磁势”，所

以可近似认为端电压由合成磁势户='+”所感应。尸和'之间的空间相角差即为和'。之间的时间相角差。♦可见功角8在时间上表示端电压和励磁磁势之间的相位差，在空间上表现为合成磁场轴线与转U子磁场轴线之间夹角。并网运行时，为电网电压，其大小和频率不变，对应的合成磁势F总是以同步速度旋转，因此功角的大小只能由转子磁势7的角速度决定。稳定运行时，「「和声之间无相对运动，8具有固定的值。功角特性♦功角特性指的是电磁功率&随功角8变化的关系曲线&=f(8)的。♦凸极电机APAfTYinir/T\/阿—01SO°%圈17.9同步电机的功角特性(a)隐极电机(b)凸极电机APAfTYinir/T\/阿—01SO°%圈17.9同步电机的功角特性(a)隐极电机(b)凸极电机的功角七一般来说凸极电机的些=0令站珞二幽"E*sin<5+幽，-可以求出对应于最大电磁功率在45〜90之间。sin28♦功角特性&=f(8)反映了同步发电机的电磁功率随着功角变化的情况。稳态运行时，同步发电机的转速由电网的频率决定，恒等于同步转速，即，发电机的电磁转矩孔和电磁功率&之间成正比关系：整°电磁转矩与原动机提供的动力转矩相平衡7i=7^+7o其中％为空载转矩因摩擦、风阻等引起的阻力转矩)。♦可见要改变发电机输送给电网的有功功率，就必须改变原动机提供的动力转矩，这一改变可以通过调节水轮机的进水量或汽轮机的汽门来达到。♦当功角处于0到'快范围内时，随着8的增大，&亦增大，同步发电机在这一区间能够稳定运行。而当8〉弘时，随着8的增大，&反而减小，电磁功率无法与输入的机械功率相平衡，发电机转速越来越大，发电机将失去同步，故在这一区间发电机不能稳定运行。♦同步发电机失去同步后，必须立即减小原动机输入的机械功率，否则将使转子达到极高的转速，以致离心力过大而损坏转子。另外，失步后，发电机的频率和电网频率不一致，定子绕组中将出现一个很大的电流而烧坏定子绕组。因此，保持同步是十分重要的。♦综上所述：并联于电网的发电机所承担的有功功率可以通过调节原动机输入的机械功率□号亏来改变的。而且电机承担的有功功率的极限是^o当0<8<快时发电机可以稳定运行；8<0发电机不能稳定运行。♦应当注意，当发电机的励磁电流不变时，8的变化也将无功功率的变化。无功功率随着有功功率的增加而减少，甚至可能导致无功功率改变符号，这是应当避免的。因此如果只要求改变发电机所承担的有功功率时，应该在调节发电机有功功率的同时适当调节发电机的无功功率。何谓发电机进相运行?发电机进相运行时应注意什么?为什么?答:所谓发电机进相运行,是指发电机发出有功而吸收无功的稳定运行状态。发电机进相运行时，主要应注意四个问题：一是静态稳定性降低；二是端部漏磁引起定子端部温度升高；三是厂用电电压降低；四是由于机端电压降低在输出功率不变的情况下发电机定子电流增加，易造成过负荷。⑴进相运行时，由于发电机进相运行,内部电势降低，静态储备降低,使静态稳定性降低。⑵由于发电机的输出功率P=EdU/Xd?Sin。，在进相运行时Ed、U均有所降低，在输出功率P不变的情况下，功角0增大，同样降低动稳定水平。⑶进相运行时由于助磁性的电枢反应，使发电机端部漏磁增加，端部漏磁引起定子端部温度升高，发电机端部漏磁通为定子绕组端部漏磁通和转子端部磁通的合成。进相运行时，由于两个磁场的相位关系使得合成磁通较非进相运行时大，导致定子端部温度升高。⑷厂用电电压的降低：厂用电一般引自发电机出口或发电机电压母线，进相运行时，由于发电机励磁电流降低和无功潮流倒送引起机端电压降低同时造成厂用电电压降低。发电机失磁对系统有何影响？答:发电机失磁对系统的影响主要有：1、低励和失磁的发电机，从系统中吸收无功功率，引起电力系统的电压降低，如果电力系统中无功功率储备不足,将使电力系统中邻近的某些点的电压低于允许值，破坏了负荷与各电源间的稳定运行,甚至使电力系统电压崩溃而瓦解。2、当一台发电机发生失磁后,由于电压下降，电力系统中的其它发电机，在自动调整励磁装置的作用下,将增加其无功输出,从而使某些发电机、变压器或线路过电流，其后备保护可能因过流而误动，使事故波及范围扩大。3、一台发电机失磁后，由于该发电机有功功率的摇摆,以及系统电压的下降，将可能导致相邻的正常运行发电机与系统之间,或电力系统各部分之间失步，使系统发生振荡。4、发电机的额定容量越大，在低励磁和失磁时，引起无功功率缺额越大，电力系统的容量越小,则补偿这一无功功率缺额的能力越小。因此，发电机的单机容量与电力系统总容量之比越大时,对电力系统的不利影响就越严重。25、发电机失磁对发电机本身有何影响？答:发电机失磁对发电机本身的影响主要有：1、由于发动机失磁后出现转差，在发电机转子回路中出现差频电流，差频电流在转子回路中产生损耗，如果超出允许值，将使转子过热。特别是直接冷却的高力率大型机组，其热容量裕度相对降低，转子更容易过热。而转子表层的差频电流，还可能使转子本体槽楔、护环的接触面上发生严重的局部过热甚至灼伤，2、失磁发电机进入异步运行之后，发电机的等效电抗降低，从电力系统中吸收无功功率,失磁前带的有功功率越大，转差就越大，等效电抗就越小，所吸收的无功功率就越大。在重负荷下失磁后，由于过电流，将使发电机定子过热。3、对于直接冷却高力率的大型汽轮发电机，其平均异步转矩的最大值较小，惯性常数也相对降低，转子在纵轴和横轴方面，也呈较明显的不对称。由于这些原因，在重负荷下失磁后，这种发电机转矩、有功功率要发生剧烈的周期性摆动。对于水轮发电机,由于平均异步转矩最大值小，以及转子在纵轴和横轴方面不对称,在重负荷下失磁运行时，也将出现类似情况。这种情况下，将有很大甚至超过额定值的电机转矩周期性地作用到发电机的轴系上,并通过定子传递到机座上。此时，转差也作周期性变化，其最大值可能达到4%〜5%，发电机周期性地严重超速。这些情况,都直接威胁着机组的安全。4、失磁运行时,定子端部漏磁增强,将使端部的部件和边段铁芯过热。试述发电机异步运行时的特点？答:发电机的异步运行指发电机失去励磁后进入稳态的异步运行状态。发电机失磁时，励磁电流逐渐衰减为零,发电机电势相应减小，输出有功功率随之下降源动机输入的拖动转矩大于发电机输出的制动转矩，转子转速增加,功角逐步增大，这时定子的同步旋转磁场与转子的转速之间出现滑差。定子电流与转子电流相互作用,产生异步转矩。与此对应，定、转子之间由电磁感应传送的功率称为异步功率，随功角的增大而增大;同时原动机输入功率随功角增大而减小,当两者相等时，发电机进入稳定异步运行状态。发电机异步运行主要有两个问题，其一，对发电机本身有使转子发生过热损坏的危险;其二，对系统而言，此时发电机不仅不向系统提供无功反而要向系统吸收无功，势必引起系统电压的显著下降，造成系统的电压稳定水平大大降低。发电机定子绕组中的负序电流对发电机有什么危害?答:发电机转子的旋转方向和旋转速度，与三相正序对称电流所形成的正向旋转磁场的转向和转速一致，即转子的转动与正序旋转磁场之间无相对运动，此即”同步”的概念。当电力系统发生不对称短路或负荷三相不对称（接有电力机车、电弧炉等单相负荷）时,在发电机定子绕组中就流有负序电流。该负序电流在发电机气隙中产生反向（与正序电流产生的正向旋转磁场相反）旋转磁场,它相对于转子来说为2倍的同步转速，因此在转子中就会感应出100Hz的电流,即所谓的倍频电流。该倍频电流主要部分流经转子本体、槽楔和阻尼条，而在转子端部附近沿周界方向形成闭合回路，这就使得转子端部、护环内表面、槽楔和小齿接触面等部位局部灼伤,严重时