一种同步发电机进相运行时功角的计算方法

徐波，李十幸

(1.湖南省电力公司科学研究院，湖南长沙410007;2.大唐湘潭发电有限责任公司，湖南湘潭411102)

发电机由于励磁电流连续可调，可以方便地吸收或发出无功，是一种优质的无功设备。一般对轻载线路出现的由充电电流引起的运行电压升高，可以通过调整发电机励磁电流，将发电机由滞相转为进相运行，吸收线路充电无功，将系统电压控制在合理水平。但发电机吸收无功不是毫无限制的，受多重因素制约，如发电机静稳定储备、机端电压及发电机端部构建发热情况等等。发电机功角是判断机组运行稳定储备的重要指标。实时监测发电机在进相运行中的功角可以保证机组在试验过程中的安全，合理控制发电机进相运行的深度。文中在考虑发电机参数饱和情况下对发电机内功角的实时计算进行了研究，提出了一种考虑发电机铁芯饱和和外部电抗影响的实时功角计算方法。

1 同步发电机的静稳定性

图1是考虑1台发电机连接于无穷大系统时的简化相量图。

图中外部电抗 Xe=XT+XL，XdΣ=Xd+Xe，X'dΣ=X'd+Xe，δG是UG和U之间的夹角，δ是Eq和U之间的夹角，δ'是E'q和U之间的夹角。

由图1可以得到以空载电势和同步电抗表示的同步发电机的电压方程为:

同步发电机输出的电磁功率Pe为:

图1 同步发电机进相运行时的相量图

从式 (2)可知，输出电磁功率恒定时，随着Eq的减小 (即If减小时)，功角就会增大。对式(2)求导数得:

由 (3)式可以看出，在 dPe/dδ=0时，δ=90°，同步发电机达到静态稳定的极限。Pe达到最大的输出功率;在 dPe/dδ＞0时，δ＜90°，同步发电机能保持静态稳定;在 dPe/dδ＜0时，δ＞90°，同步发电机失去静态稳定。……