發(fā)電機(jī)PQ運(yùn)行曲線

1、一、 發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下，發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限決定于下列四個(gè)條件：1. 原動(dòng)機(jī)輸出功率極限。即原動(dòng)機(jī)（汽輪機(jī)）的額定功率一般都稍大于或等于發(fā)電機(jī)的額定功率而選定。2. 發(fā)電機(jī)的額定容量，即由定子繞組和鐵芯發(fā)熱決定的安全運(yùn)行極限。在一定電壓下，決定了定子電流的允許值。3. 發(fā)電機(jī)的最大勵(lì)磁電流，通常由轉(zhuǎn)子的發(fā)熱決定。4. 進(jìn)相運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定度。當(dāng)發(fā)電機(jī)功率因數(shù)小于零（電流超前電壓）而轉(zhuǎn)入進(jìn)相運(yùn)行時(shí)， E和U之間的夾角增大，此時(shí)發(fā)電機(jī)的有功功率輸出受到靜態(tài)穩(wěn)定條件的限制。此外，對(duì)內(nèi)冷發(fā)電機(jī)還可能受到端部發(fā)熱限制。上述條件，決定李發(fā)電機(jī)工作的允許范圍。二、發(fā)電機(jī)的P-Q曲線在電力系統(tǒng)

2、中運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，必須根據(jù)系統(tǒng)情況，調(diào)節(jié)有功功率和無(wú)功功率，在一定的電壓和電流下，當(dāng)功率因數(shù)下降時(shí)，發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率增大，有功功率減??；而當(dāng)功率因數(shù)上升時(shí)，則要減少無(wú)功功率、增大有功功率，以達(dá)到輸出容量不超過(guò)允許值。所以運(yùn)行人員必須掌握功率因數(shù)變化時(shí)發(fā)電機(jī)的允許運(yùn)行范圍。發(fā)電機(jī)P-Q曲線圖就是表示其在各種功率因數(shù)下，允許的有功功率P和無(wú)功功率Q的關(guān)系曲線，又稱為發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限。發(fā)電機(jī)的P-Q曲線，是在發(fā)電機(jī)端電壓和冷卻介質(zhì)溫度一定，不同氫壓條件下繪制的。發(fā)電機(jī)在額定電壓、額定氫壓和額定冷卻介質(zhì)溫度下的運(yùn)行范圍圖是P-Q曲線的基礎(chǔ)。汽輪發(fā)電機(jī)的P-Q曲線，如下圖，表明了發(fā)電機(jī)運(yùn)行受定子長(zhǎng)期允

3、許發(fā)熱（決定了定子額定電流）、轉(zhuǎn)子繞組長(zhǎng)期允許發(fā)熱（決定了額定勵(lì)磁電流）、原動(dòng)機(jī)功率、穩(wěn)定極限等幾方面的限制。電壓、電動(dòng)勢(shì)、功率都以標(biāo)幺值表示的。作P-Q曲線的基本步驟：1. 以O(shè)點(diǎn)為圓心，以定子額定電流IN（即圖中OC線段）為半徑畫出圓弧；2. 在橫軸O點(diǎn)左側(cè)，取線段OM等于UN/Xd，它近似等于發(fā)電機(jī)的短路比KC，正比于空載勵(lì)磁電流3. 以M點(diǎn)為圓心，以Eq/Xd為半徑（即圖中MC線段，它正比于額定勵(lì)磁電流）畫出圓弧4. 以汽輪機(jī)額定功率畫一平行于橫坐標(biāo)的水平線HBG，表示原動(dòng)機(jī)輸出限制5. 以M點(diǎn)畫一垂直于橫坐標(biāo)的直線MH，相應(yīng)=900，表示理論上的靜態(tài)穩(wěn)定極限6. 考慮到發(fā)電機(jī)有突然過(guò)

4、負(fù)荷的可能，實(shí)際靜穩(wěn)定限制，應(yīng)留有適當(dāng)儲(chǔ)備，以便在不改變勵(lì)磁電流的情況下，能承受突然性的過(guò)負(fù)荷。圖中的BF曲線的畫法是：在理論靜態(tài)穩(wěn)定邊界線上先取一些點(diǎn)，然后以M點(diǎn)為圓心至所取點(diǎn)的距離（Eq/Xd）為半徑作弧，找出實(shí)際功率比理論功率低0.1PN的一些新點(diǎn)，就構(gòu)成了BF曲線。（也可采用=750畫一斜直線作為靜穩(wěn)定限制線）由上述各曲線或直線段所圍成的DCGBFD區(qū)域，就叫汽輪發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行范圍或叫安全運(yùn)行區(qū)。發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)處于這區(qū)域或邊界上，均能長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。在上圖中，在兩個(gè)圓弧的交點(diǎn)C處，定子電流和轉(zhuǎn)子電流同時(shí)達(dá)到額定值，一般就是發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行工作點(diǎn)（IN，IFN，cosN）。它在縱軸上

5、的投影OE線段代表發(fā)電機(jī)的額定有功功率PN，相應(yīng)的功率因數(shù)為額定功率因數(shù)cosN，當(dāng)cos降低（角增大），由于轉(zhuǎn)子發(fā)熱（相應(yīng)IFN）限制，相量端點(diǎn)只能在CD弧線移動(dòng)，此時(shí)定子電流未達(dá)額定值。當(dāng)cos cosN時(shí)，由于受定子允許電流IN限制，相量端點(diǎn)只能在CG弧線上移動(dòng)，轉(zhuǎn)子電流未達(dá)最大值。過(guò)G點(diǎn)后，cos繼續(xù)增大時(shí)，由于發(fā)電機(jī)出力受原動(dòng)機(jī)出力限制，勵(lì)磁電流需相應(yīng)減小，發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率減小。當(dāng)工作點(diǎn)在縱軸上時(shí)，cos=1，發(fā)電機(jī)只送出有功功率，不能輸出無(wú)功功率，此時(shí)的勵(lì)磁電流已比額定值小很多，發(fā)電機(jī)的靜穩(wěn)定極限功率EqU/Xd,已比額定工作點(diǎn)運(yùn)行時(shí)顯著降低。當(dāng)cos1，轉(zhuǎn)入欠勵(lì)磁（進(jìn)相運(yùn)行）時(shí)，發(fā)電機(jī)不但不向系統(tǒng)送出無(wú)功功率，而且還吸收系統(tǒng)無(wú)功功率，靜穩(wěn)定儲(chǔ)備進(jìn)一步降低，大型內(nèi)冷汽輪機(jī)能否在此區(qū)域運(yùn)行，需要進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算分析后才能確定。還要指出，對(duì)繞組直接內(nèi)冷的汽輪發(fā)電機(jī)在欠勵(lì)磁方式運(yùn)行時(shí)，除了要保證并列運(yùn)行的穩(wěn)定性之外，還要受定子端部鐵芯和定子端部構(gòu)件溫升的附加限制。因此進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，P-Q曲線上相應(yīng)的運(yùn)行區(qū)可能還要縮小。發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行極限還與發(fā)電機(jī)的端電壓有關(guān)。當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓比額定值大時(shí)，在