梁莹的日志

功率因数的高低对发电机运行有什么影响

已有 116 次阅读 2014-01-06 11:36 标签: 发电机影响

要回答这问题先分析一下同步发电机的几种并网运行状态：

1、滞后运行(常态运行)----发电机向电网同时送出有功功率和无功功率(容性)。(功率因数0.8左右)

2、超前运行(进相运行)----发电机向电网送出有功功率，吸收电网无功功率。(只发有功，不发无功)

3、调相运行----发电机吸收电网的有功功率维持同步运转，向电网送出无功功率(容性)。(吸收有功，只发无功)

4、电动机运行(非正常运行)-----发电机同时吸收电网的有功功率和无功功率维持同步运行。

前三种运行状态都是同步发电机的正常运行状态，第4种运行状态应避免。

发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行.

发电机的进相运行：

电力系统在运行过程中，如果无功功率过剩，系统的电压就会升高，影响系统的正常运行，此时需要将发电机调整到进相运行状态。

当逐渐减少励磁电流使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度,此种状态即进相运行。

同步发电机进相运行时较迟相运行状态励磁电流大幅度减少,发电机电势Eq亦相应降低.从P-功角关系看,在有功不变的情况下,功角必将相应增大,比值整步功亦相应降低,发电机静态稳定性下降.其稳定极限与发电机短路比,外接电抗,自动励磁调节器性能及其是否投运等有关。

进相运行时发电机定子端部漏磁较迟相运行时增大.特别是大型发电机线负荷高,正常运行时端部漏磁比较大,端部铁芯压指连接片温升高,进相运行时因为漏磁增大,温升加剧.进相运行时发电机端部电压降低,厂用电电压也相应降低,如果超出10%,将影响厂用电运行.

因此,同步发电机进相运行要通过试验确定进相运行深度.即在供给一定有功状态下,吸收多少无功才能保持系统静态稳定和暂态稳定,各部件温升不超限,并能满足电压的要求。

发电机组在设计时已考虑了不利于正常运行的因素，允许发电机做短时间的进相运行，但不同结构的发电机组在做进相运行时都可能表现出较大的差异。

制约发电机进相运行的主要因素有:

(1) 系统稳定的限制

(2) 发电机定子端部件温度的限制

(3) 定子电流的限制

(4) 厂用电电压的限制

为什么发电机进相运行时,定子端部铁芯严重发热?

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,铁损加大,致使定子端部铁芯严重受热.

功率因数为1的时候，是发电机滞后运行和超前运行的分界线，这时发电机不向电网送无功功率也不吸收电网无功功率。在若干年前，由于电网的容量小，稳定性差，加上发电机励磁系统的性能等原因，发电机在超前运行时很容易引起震荡失步，所以机组一般不允许超前运行。现时电网的容量可以说是“无穷大”，其稳定性、电能的质量不可同日而语。各电站可以根据调度令或电站机组自身的实际情况(包括转子温升和励磁系统的稳定性等)选择不同的正常运行状态。在某些局部地区因附近有大功率用电设备的干扰，如果供电主变压器又容量不足时，发电机功率因数就不宜在接近超前值运行了，否则容易引起震荡失步跳闸，这个问题是可以解决的，就是使用高品质的数控励磁系统。

发电机的调相运行：

在电网的总负载下，即要求供给有效功率，又要求供给无功功率，而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，不利于电网对动力的负载。

调相运行就是指发电机不发出有功功率，指向电网输出感性无功功率的运行状态，从而起到调节系统功率，维持系统电压水平的作用。

调相运行是发电机工作在电动机状态，它即可以过励磁运行也可以欠励磁运行。过励磁运行时，发电机发出感性无功功率。欠励磁运行时，发电机发出容性无功功率。一般作调相运行时均是指发电机工作在过励磁状态，即发出感性无功功率。

小型发电厂发电机电压、频率、功率因数变动时的运行方式规定：

1 发电机运行电压的变动范围在额定电压的±5%以内而功率因数为额定值时，其额定容量不变。

2 发电机连续运行的最高允许电压应遵守制造厂的规定，但最高不得大于额定值的110%。发电机的最低运行电压应根据稳定运行的要求来确定，一般不应低于额定值的90%。

3 当发电机的电压下降到低于额定值的95%时，定子电流长期允许的数值，仍不得超过额定值的105%。

4 频率变动的范围，不超过±0.5HZ/S 时，发电机可按额定容量运行。

5 发电机在运行中功率因数变动时，应使其定子和转子电流不超过在当时进风温度下所允许的数值。

表面冷却发电机的功率因数，一般不应超过迟相0.95，如有自动调整励磁装置，必要时可以在功率因数为1 的条件下运行，并允许短时间在进相0.95～1 的范围内运行。

综上所述，发电机是否能进相运行(功率因数的确定)应遵守制造厂的规定，制造厂无规定的应通过试验来确定。进相运行的可能性决定于发电机端部结构件发热和在电网中运行的稳定性。