电力系统分析：第16章 电力系统的电磁功率特性

简单电力系统的电磁功率特性自动励磁调节器对功率特性的影响无励磁调节时发电机机端电压的变化——振荡中心的概念自动励磁调节器对功率特性的影响网络接线及参数对功率特性的影响串联电阻并联电阻并联电抗复杂电力系统的电磁功率特性CH16电力系统的电磁功率特性重点：简单系统中Pe

的计算Pe与哪些因素相关等基本概念16.1简单电力系统的电磁功率特性简单电力系统

指发电机通过变压器，输电线路与无穷大容量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的输电系统。隐极机凸极机无自动励磁调节有自动励磁调节串联电阻并联电阻并联电抗（16.2讨论）16.1简单电力系统的电磁功率特性同步电机稳态运行相量图凸极式发电机供电的简单电力系统相量图(1)阻抗间关系16.1简单电力系统的电磁功率特性同步电机稳态运行相量图(2)q轴电势空载电势，∝If(正比于励磁电流)暂态电势，∝Фf(正比于励磁绕组总磁链)发电机端电压在q轴的分量虚拟的计算电势分量凸极式发电机供电的简单电力系统相量图16.1简单电力系统的电磁功率特性同步电机稳态运行相量图(3)电抗后电势暂态电抗(X'd)后电势发电机端电压虚拟的计算电势分量凸极式发电机供电的简单电力系统相量图16.1简单电力系统的电磁功率特性同步电机稳态运行相量图(4)发电机电势间的相互关系凸极式发电机供电的简单电力系统相量图16.1简单电力系统的电磁功率特性同步电机稳态运行相量图凸极式发电机供电的简单电力系统相量图(5)发电机电势与无穷大系统电压间的关系16.1简单电力系统的电磁功率特性同步电机稳态运行相量图(6)EQ与q轴电势之间的关系16.1简单电力系统的电磁功率特性同步电机稳态运行相量图(7)隐极机Xd=Xq

，EQ=Eq16.1简单电力系统的电磁功率特性隐极式发电机的功率特性（Xd=Xq

，EQ=Eq）设无励磁调节，Eq恒定；V恒定δ↑I↑I2Xd↑QEq-QV↑16.1简单电力系统的电磁功率特性凸极式发电机的功率特性（等值隐极机法）EQ随运行状态变化，不便于计算功率，怎么办？转化为可以认为恒定的电势来计算16.1简单电力系统的电磁功率特性凸极式发电机的功率特性（等值隐极机法）不管用什么电势表示的功率特性，对于给定的运行状态来说均是等价的，即均要相等(在忽略电阻的情况下)

16.1简单电力系统的电磁功率特性凸极式发电机的功率特性（等值隐极机法）磁阻功率：二次谐波项，与励磁无关，由于发电机纵、横轴磁阻不同而引起

16.1简单电力系统的电磁功率特性关于凸极机的讨论(1)磁组功率是二次谐波项，与励磁无关，由于发电机纵、横轴磁阻不同而引起(2)不管用什么电势表示的功率特性，对于给定的运行状态来说均是等价的，即均要相等(在忽略电阻的情况下)(3)δ'、δTL和δ，某些情况下转化为功率问题，采用δ'、δTL也可以讨论稳定。反映性质，但仅是量上关系，运动方程不成立。(其它形式的功率特性)(4)关于公式：背诵或推导（两电势源功率传输&q轴电势关系）不调节励磁时发电机机端电压随

功角变化的情况——随着功角逐渐增大，机端电压逐渐降低16.3自动励磁调节器对功率特性的影响(1)以隐极机来说明(2)机端电压VG，δ↑→VG↓(3)δ↑→沿线电压↓(4)电压下降程度取决于该点与两个电势间的电气距离(5)δ

=180°时各点电压最低(6)振荡中心：两不变电势间

δ

=180°时电压最低的点不调节励磁时发电机机端电压随

功角变化的情况——随着功角逐渐增大，机端电逐渐降低16.3自动励磁调节器对功率特性的影响振荡中心:V=0(1)以隐极机来说明(2)机端电压VG，δ↑→VG↓(3)δ↑→沿线电压↓(4)电压下降程度取决于该点与两个电势间的电气距离(5)δ

=180°时各点电压最低(6)振荡中心：两不变电势间

δ

=180°时电压最低的点自动励磁调节器对功率特性的影响16.3自动励磁调节器对功率特性的影响(1)AVR-作用：发电机装设AVR后，当δ↑→VG↓时，AVR将If↑→Eq↑，直到端电压恢复（或接近）整定值VG0为止自动励磁调节器对功率特性的影响16.3自动励磁调节器对功率特性的影响(2)AVR时发电机模型的选择：

根据调节器的性能选择δ：V1与V2的相角差Z11

&

Z22：两端的输入阻抗Z12

&

Z21：两端之间的转移阻抗，Z12=Z21α11=90º-φ11，α22=90º-φ22，α12=90º-φ12，α21=90º-φ21φ11、φ22、φ12、φ21：Z11

、Z22、Z12

、Z21的阻抗角两电势源间的功率传输（教材上的通用方法）16.2网络接线及参数对功率特性的影响参考：电力系统分析(下册)P14式(10-25)&(10-26)串联电阻的影响（考虑隐极机）16.2网络接线及参数对功率特性的影响Z=|Z|ejφ

α

=90º-φ

串联电阻的影响（考虑隐极机）16.2网络接线及参数对功率特性的影响Z=|Z|ejφ

由于串联电阻的存在，发电机的功率特性↑→系统的功率特性则↓←

串联电阻的影响（考虑隐极机）16.2网络接线及参数对功率特性的影响串联电阻上的功率损耗：串联电阻的影响（考虑隐极机）16.2网络接线及参数对功率特性的影响发电机固有功率（与功角无关）：

极限功率：

对应功角：

略微扩大了稳定区域并联电阻的影响（考虑隐极机）16.2网络接线及参数对功率特性的影响并联电阻的影响（考虑隐极机）16.2网络接线及参数对功率特性的影响由于并联电阻的存在，发电机的功率特性↑←系统的功率特性则↓→并联电阻的影响（考虑隐极机）16.2网络接线及参数对功率特性的影响发电机固有功率（与功角无关）：固有功率的大小与

Rk的大小(相当于接入负荷)及接入点与发电机的电气距离等密切相关。有时(如发电机负担地区负荷时)，固有功率可以远大于并联电阻的影响（考虑隐极机）16.2网络接线及参数对功率特性的影响发电机极限功率：对应功角：略微缩小了稳定区域并联电抗的影响（考虑隐极机）16.2网络接线及参数对功率特性的影响接入并联电抗将使功率极限减小，Xk

越小，极限功率也就越小，Xk

=0时，相当于三相短路，X12=∞，发电机输出功率为零，转子上产生很大的不平衡转矩，导致稳定破坏。基本原理16.4复杂电力系统的功率特性推导N个节点网络，n台发电机n维N维负荷用恒定阻抗表示，发电机用经某电抗器的电势表示EGi∠δi

，节点按以下顺序编号：推导16.4复杂电力系统的功率特性其中：推导16.4复杂电力系统的功率特性其中：应用：推导16.4复杂电力系统的功率特性其中：讨论16.4复杂电力系统的功率特性PGi=f(δi1,δi2,δi3,…)，任一台发电机的功角特性，是它与其余所有发电机的转子间相对角的函数，是多变量函数。任一台发电机输出的电磁功率，都与所有发电机的电势及电势间的相对角有关，因此任一台发电机运行状态的变化，都要影响到其余发电机的运行状态。功率极限难以确定。本章小结简单电力系统同步电机输出电磁功率，可以用各种电势及相应的电抗来表达，应注意其适用的条件。发电机装设自动励磁调节器后，输