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電能質量
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領步課堂—功率因數(shù)的高低對發(fā)電機運行有什么影響

返回列表來源：領步電能質量發(fā)布時間：2016-11-22分享加入收藏關注：-

專家講堂3

一、功率因數(shù)的高低對發(fā)電機運行有什么影響？

  要回答這問題先分析一下同步發(fā)電機的幾種并網(wǎng)運行狀態(tài)：
  1、滯后運行(常態(tài)運行)----發(fā)電機向電網(wǎng)同時送出有功功率和無功功率(容性)。(功率因數(shù)0.8左右)
  2、超前運行(進相運行)----發(fā)電機向電網(wǎng)送出有功功率，吸收電網(wǎng)無功功率。(只發(fā)有功，不發(fā)無功)
  3、調相運行----發(fā)電機吸收電網(wǎng)的有功功率維持同步運轉，向電網(wǎng)送出無功功率(容性)。(吸收有功，只發(fā)無功)
  4、電動機運行(非正常運行)-----發(fā)電機同時吸收電網(wǎng)的有功功率和無功功率維持同步運行。
  前三種運行狀態(tài)都是同步發(fā)電機的正常運行狀態(tài)，第4種運行狀態(tài)應避免。
  發(fā)電機正常運行時,向系統(tǒng)提供有功的同時還提供無功,定子電流滯后于端電壓一個角度,此種狀態(tài)即遲相運行。
  二、發(fā)電機的進相運行
  電力系統(tǒng)在運行過程中，如果無功功率過剩，系統(tǒng)的電壓就會升高，影響系統(tǒng)的正常運行，此時需要將發(fā)電機調整到進相運行狀態(tài)。
  當逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機端電壓一個角度，此種狀態(tài)即進相運行。
  同步發(fā)電機進相運行時較遲相運行狀態(tài)勵磁電流大幅度減少,發(fā)電機電勢Eq亦相應降低。從P-功角關系看,在有功不變的情況下，功角必將相應增大，比值整步功亦相應降低，發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定性下降。其穩(wěn)定極限與發(fā)電機短路比，外接電抗，自動勵磁調節(jié)器性能及其是否投運等有關。
  進相運行時發(fā)電機定子端部漏磁較遲相運行時增大。特別是大型發(fā)電機線負荷高，正常運行時端部漏磁比較大，端部鐵芯壓指連接片溫升高，進相運行時因為漏磁增大，溫升加劇。進相運行時發(fā)電機端部電壓降低，廠用電電壓也相應降低，如果超出10%，將影響廠用電運行。
  因此,同步發(fā)電機進相運行要通過試驗確定進相運行深度。即在供給一定有功狀態(tài)下，吸收多少無功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定，各部件溫升不超限,并能滿足電壓的要求。
  發(fā)電機組在設計時已考慮了不利于正常運行的因素，允許發(fā)電機做短時間的進相運行，但不同結構的發(fā)電機組在做進相運行時都可能表現(xiàn)出較大的差異。

三、發(fā)電機的調相運行
  在電網(wǎng)的總負載下，即要求供給有效功率，又要求供給無功功率，而如果發(fā)電機發(fā)出的無功功率不能滿足電網(wǎng)對無功功率的要求，就會引起整個電網(wǎng)的電壓下降，不利于電網(wǎng)對動力的負載。
  調相運行就是指發(fā)電機不發(fā)出有功功率，指向電網(wǎng)輸出感性無功功率的運行狀態(tài)，從而起到調節(jié)系統(tǒng)功率，維持系統(tǒng)電壓水平的作用。
  調相運行是發(fā)電機工作在電動機狀態(tài)，它即可以過勵磁運行也可以欠勵磁運行。過勵磁運行時，發(fā)電機發(fā)出感性無功功率。欠勵磁運行時，發(fā)電機發(fā)出容性無功功率。一般作調相運行時均是指發(fā)電機工作在過勵磁狀態(tài)，即發(fā)出感性無功功率。
  小型發(fā)電廠發(fā)電機電壓、頻率、功率因數(shù)變動時的運行方式規(guī)定：
1.發(fā)電機運行電壓的變動范圍在額定電壓的±5%以內(nèi)而功率因數(shù)為額定值時，其額定容量不變。
2.發(fā)電機連續(xù)運行的Z高允許電壓應遵守制造廠的規(guī)定，但Z高不得大于額定值的110%。發(fā)電機的Z低運行電壓應根據(jù)穩(wěn)定運行的要求來確定，一般不應低于額定值的90%。
  四、制約發(fā)電機進相運行的主要因素
  (1) 系統(tǒng)穩(wěn)定的限制
  (2) 發(fā)電機定子端部件溫度的限制
  (3) 定子電流的限制
  (4) 廠用電電壓的限制
  五、為什么發(fā)電機進相運行時,定子端部鐵芯嚴重發(fā)熱?
  發(fā)電機運行時,定子繞組端部的漏磁場也是以同步轉速對定子旋轉的,其漏磁場的一部分是經(jīng)過定子繞組端部空間,轉子護環(huán),氣陷及定子端部鐵芯構成磁路的,因此使定子端部鐵芯平面上產(chǎn)生渦流而發(fā)熱.此外,勵磁繞組緊靠護環(huán),因此它的漏磁場主要經(jīng)護環(huán)閉合,當進相運行時,由于勵磁電流減小勵磁繞組端部漏磁場減弱,于是護環(huán)的飽和程度下降,減小了定子端部漏磁場所經(jīng)過磁路的磁組,從而使定子端部漏磁場增大,鐵損加大,致使定子端部鐵芯嚴重受熱.
  功率因數(shù)為1的時候，是發(fā)電機滯后運行和超前運行的分界線，這時發(fā)電機不向電網(wǎng)送無功功率也不吸收電網(wǎng)無功功率。在若干年前，由于電網(wǎng)的容量小，穩(wěn)定性差，加上發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的性能等原因，發(fā)電機在超前運行時很容易引起震蕩失步，所以機組一般不允許超前運行?，F(xiàn)時電網(wǎng)的容量可以說是“無窮大”，其穩(wěn)定性、電能的質量不可同日而語。各電站可以根據(jù)調度令或電站機組自身的實際情況(包括轉子溫升和勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性等)選擇不同的正常運行狀態(tài)。在某些局部地區(qū)因附近有大功率用電設備的干擾，如果供電主變壓器又容量不足時，發(fā)電機功率因數(shù)就不宜在接近超前值運行了，否則容易引起震蕩失步跳閘，這個問題是可以解決的，就是使用高品質的數(shù)控勵磁系統(tǒng)。

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