Vo.l33l3
Jun.2009
湖 北 电 力
第33卷第3期2009年6月
隐极同步发电机功率角的计算
张大庆,吴 涛
1
2
(1.江西丰城发电有限责任公司,江西丰城 331100;2.湖北汉川发电有限责任公司,湖北汉川 431614) [摘 要] 文章基于隐极同步发电机的基本参数(发电机直轴电抗Xd、额定电压UN、额定电流IN)及发电机运行点的各值(发电机有功P、无功Q、出口电压U),结合电机学的基本原理,推算出同步发电机每个运行点的功率角H。
[关键词] 功率角;稳定性;电动势;功率因数;无功功率
[中图分类号]TM31 [文献标识码]A [文章编号]1006-3986(2009)03-0051-02
CalculationofPowerAngleofNon-salientPoleSynchronousGenerator
ZHANGDa-qing,WUTao
1
2
(1.JiangxiFengchengElectricPowerCo.,Ltd.,FengchengJiangxi331100,China;2.HubeiHanchuanElectricPowerCo.,Ltd.,HanchanHubei431614,China)
[Abstract]Basedonthebasicparameterofnon-salientsynchronousgenerator(verticalshaftreactanceXd,ratedvoltageUNandratedcurrentIN)andoperationpoints.valueofgenerator(activepowerP,reactivepow-erQandoutputvoltageU)andthemachineprinciple,thepowerangleHofeveryoperationpointiscalcula-t
ed.
[Keywords]powerangle;
stability;
electromotiveforce;powerfactor;
reactivepower
随着电力系统的扩大,电压等级的提高,输电线路的加长,线路上的电容电流也越来越大。在轻负荷时,线路上的电压会升高,例如在节假日、午夜等低负荷的情况下,如果不能有效地吸收剩余的无功功率,枢纽变电所母线上的电压可能超过额定电压的15%~20%。此时最好利用发电机进相运行,以吸收剩余的无功功率,进行电压调整。当发电机所带有功功率一定的条件下,从系统吸收无功功率越多,其功率角H越大,此时,必须注意功率角H不能超过静态稳定的极限角,否则将影响机组稳定运行。
图1 发电机的功角特性曲线
极同步发电机电动势EÛÛ之0与发电机输出端电压U间的关系可用图2所示的等值电路图及图3矢量关系图来表示。
它们的关系式如下:
EÛÛ+jIÛ*Xd0=U
式中:IÛ)))发电机定子电流
Xd)))发电机直轴电抗
如图3所示,因为为jIÛXd,为IÛ,所以NOAB=90b,若已知某运行点的有功功率P,无功功率Q及发电机出口电压U,则
P=
2
1 功率角的概念
发电机电动势EÛÛ之间0与发电机输出端电压U的夹角即为功率角H,同时由于发电机的漏阻抗远远小于同步电抗,功率角H也可近似地认为是发电
机转子磁势与气隙磁通密度的空间相位差。发电机的功角特性如图1所示。
(1)
2 功率角的计算
结合电机学原理,在不计电枢电阻的情况下,隐
[收稿日期] 2008-07-05
[作者简介] 张大庆(1970-),男,江西宁川人,
工程师。
UIcos
2
22
UIsin
+Q)/(3U)
由tg
第33卷第3期
2009年6月
湖 北 电 力
Vo.l33l3Jun.2009
19.5kV时的功率角,先画出如图5矢量图。依据
上述计算方法计算出此时功率角H等于:18.4b+29.3b=47.7b 可见,此时发电机运行是稳定的。
图2 等值电路图 图3 矢量关系图
对照图3:OB=U
*
=U/UN
图5 矢量图
OA=OB*cos
tg(H+
*cosarctg(Q/P)]
I*
UN*X]/[U*
*d
*
*
*
例三,进相运行稳定校核。ININ
江西丰城发电厂二期为2@660MW机组,发电机为上海电机厂生产的二极隐极式同步发电机,型号为QFSN-660-2,额定有功功率PN为660MW,额定出口电压UN为20kV,额定电流IN为21169A,额定功率因数cos
网络。
*
据此,可以算出H+
3 计算功率角的举例
江西丰城发电厂一期为4@300MW机组,发电机为上海电机厂生产的二极隐极式同步发电机,型号为QFSN-300-2,额定有功功率PN为300MW,额定无功QN为186Mvar,额定出口电压UN为20kV,额定电流IN为10189A,额定功率因数cos
例一,求发电机在额定运行时的功率角HN。画出图4所示的矢量图,依据上述计算方法计算出此时功率角H等于:69.9b-31.8b=38.1b。可
见发电机运行在稳定区域内。
*
图6 矢量图
江西丰城电厂5号发电机在做进相试验时,有
功为600MW,无功为-88.6Mvar,发电机出口电压为19.7kV,为求此时发电机的功率角,画出如图6所示矢量图。依据上述计算方法计算出此时功率角H等于:62.2b+8.42b=70.62b,结合此时发电机定子端部温升均低于发电机说明书所规定的温升限制,故发电机运行是稳定的。但此时功率角较大,容易进入不稳定区域,所以丰城电厂二期发电机有功为600MW时,无功P/Q限制器动作值为-62Mvar。
图4 矢量图
4 小结
本文论述了隐极同步发电机每个运行点功率角的算法,这对于进相运行尤其是深度进相运行的同步发电机有重要意义。通过计算出各运行点功率角H的大小,从静态稳定这个角度,可以判断发电机是否进入不稳定区域,从而及时做出调整,以确保发电机的稳定运行。
例二,发电机运行稳定校核。
在实际运行中,江西丰城电厂网控220kV母线在后半夜偏高,为了确保电压不超限,机组必须全部进相运行,为此规定,丰城电厂一期每台机组有功负荷为150MW时,无功不得低于-50Mvar,现在用此种方法计算P为150MW,Q为-50Mvar,U为
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第33卷第3期2009年6月
隐极同步发电机功率角的计算
张大庆,吴 涛
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2
(1.江西丰城发电有限责任公司,江西丰城 331100;2.湖北汉川发电有限责任公司,湖北汉川 431614) [摘 要] 文章基于隐极同步发电机的基本参数(发电机直轴电抗Xd、额定电压UN、额定电流IN)及发电机运行点的各值(发电机有功P、无功Q、出口电压U),结合电机学的基本原理,推算出同步发电机每个运行点的功率角H。
[关键词] 功率角;稳定性;电动势;功率因数;无功功率
[中图分类号]TM31 [文献标识码]A [文章编号]1006-3986(2009)03-0051-02
CalculationofPowerAngleofNon-salientPoleSynchronousGenerator
ZHANGDa-qing,WUTao
1
2
(1.JiangxiFengchengElectricPowerCo.,Ltd.,FengchengJiangxi331100,China;2.HubeiHanchuanElectricPowerCo.,Ltd.,HanchanHubei431614,China)
[Abstract]Basedonthebasicparameterofnon-salientsynchronousgenerator(verticalshaftreactanceXd,ratedvoltageUNandratedcurrentIN)andoperationpoints.valueofgenerator(activepowerP,reactivepow-erQandoutputvoltageU)andthemachineprinciple,thepowerangleHofeveryoperationpointiscalcula-t
ed.
[Keywords]powerangle;
stability;
electromotiveforce;powerfactor;
reactivepower
随着电力系统的扩大,电压等级的提高,输电线路的加长,线路上的电容电流也越来越大。在轻负荷时,线路上的电压会升高,例如在节假日、午夜等低负荷的情况下,如果不能有效地吸收剩余的无功功率,枢纽变电所母线上的电压可能超过额定电压的15%~20%。此时最好利用发电机进相运行,以吸收剩余的无功功率,进行电压调整。当发电机所带有功功率一定的条件下,从系统吸收无功功率越多,其功率角H越大,此时,必须注意功率角H不能超过静态稳定的极限角,否则将影响机组稳定运行。
图1 发电机的功角特性曲线
极同步发电机电动势EÛÛ之0与发电机输出端电压U间的关系可用图2所示的等值电路图及图3矢量关系图来表示。
它们的关系式如下:
EÛÛ+jIÛ*Xd0=U
式中:IÛ)))发电机定子电流
Xd)))发电机直轴电抗
如图3所示,因为为jIÛXd,为IÛ,所以NOAB=90b,若已知某运行点的有功功率P,无功功率Q及发电机出口电压U,则
P=
2
1 功率角的概念
发电机电动势EÛÛ之间0与发电机输出端电压U的夹角即为功率角H,同时由于发电机的漏阻抗远远小于同步电抗,功率角H也可近似地认为是发电
机转子磁势与气隙磁通密度的空间相位差。发电机的功角特性如图1所示。
(1)
2 功率角的计算
结合电机学原理,在不计电枢电阻的情况下,隐
[收稿日期] 2008-07-05
[作者简介] 张大庆(1970-),男,江西宁川人,
工程师。
UIcos
2
22
UIsin
+Q)/(3U)
由tg
第33卷第3期
2009年6月
湖 北 电 力
Vo.l33l3Jun.2009
19.5kV时的功率角,先画出如图5矢量图。依据
上述计算方法计算出此时功率角H等于:18.4b+29.3b=47.7b 可见,此时发电机运行是稳定的。
图2 等值电路图 图3 矢量关系图
对照图3:OB=U
*
=U/UN
图5 矢量图
OA=OB*cos
tg(H+
*cosarctg(Q/P)]
I*
UN*X]/[U*
*d
*
*
*
例三,进相运行稳定校核。ININ
江西丰城发电厂二期为2@660MW机组,发电机为上海电机厂生产的二极隐极式同步发电机,型号为QFSN-660-2,额定有功功率PN为660MW,额定出口电压UN为20kV,额定电流IN为21169A,额定功率因数cos
网络。
*
据此,可以算出H+
3 计算功率角的举例
江西丰城发电厂一期为4@300MW机组,发电机为上海电机厂生产的二极隐极式同步发电机,型号为QFSN-300-2,额定有功功率PN为300MW,额定无功QN为186Mvar,额定出口电压UN为20kV,额定电流IN为10189A,额定功率因数cos
例一,求发电机在额定运行时的功率角HN。画出图4所示的矢量图,依据上述计算方法计算出此时功率角H等于:69.9b-31.8b=38.1b。可
见发电机运行在稳定区域内。
*
图6 矢量图
江西丰城电厂5号发电机在做进相试验时,有
功为600MW,无功为-88.6Mvar,发电机出口电压为19.7kV,为求此时发电机的功率角,画出如图6所示矢量图。依据上述计算方法计算出此时功率角H等于:62.2b+8.42b=70.62b,结合此时发电机定子端部温升均低于发电机说明书所规定的温升限制,故发电机运行是稳定的。但此时功率角较大,容易进入不稳定区域,所以丰城电厂二期发电机有功为600MW时,无功P/Q限制器动作值为-62Mvar。
图4 矢量图
4 小结
本文论述了隐极同步发电机每个运行点功率角的算法,这对于进相运行尤其是深度进相运行的同步发电机有重要意义。通过计算出各运行点功率角H的大小,从静态稳定这个角度,可以判断发电机是否进入不稳定区域,从而及时做出调整,以确保发电机的稳定运行。
例二,发电机运行稳定校核。
在实际运行中,江西丰城电厂网控220kV母线在后半夜偏高,为了确保电压不超限,机组必须全部进相运行,为此规定,丰城电厂一期每台机组有功负荷为150MW时,无功不得低于-50Mvar,现在用此种方法计算P为150MW,Q为-50Mvar,U为