1、1,同步發(fā)電機(jī)功率極限運行圖,P-Q圖的繪制運行二值 袁旦軍,2,引言,P-Q 圖，又稱發(fā)電機(jī)運行極限圖，是分析發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定的有利工具，它能夠直觀地表述在某個時刻各個約束條件對發(fā)電機(jī)運行的影響。P-Q圖由發(fā)電機(jī)的相量圖推導(dǎo)得出。 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運行時，受到以下一些因素的約束: 定子繞組溫升約束。 勵磁繞組溫升約束。 原動機(jī)功率約束。 其他約束。,3,水輪發(fā)電機(jī)相量圖,水輪發(fā)電機(jī)為凸極式發(fā)電機(jī)，由于凸極式同步電機(jī)正、交軸同步電抗不等，即xdxq，因此必須先借助虛構(gòu)電勢EQ= Eq-(xd-xq)Id確定交軸、正軸的正方向后，再在Q的延長線上按如上關(guān)系求出空載電勢q，從而獲得相量圖。,4,水輪發(fā)電機(jī)

2、P-Q圖的繪制,作水輪發(fā)電機(jī)相量圖如圖 (a)，并設(shè)想圖中所有相量都乘以UN /xd，則圖中OB的長度仍代表發(fā)電機(jī)的額定視在功率SN，從而OC=OBcosN、 Ob=OBsinN仍然代表發(fā)電機(jī)的額定有功、無功功率。不同的是由于此時空載電勢相量qN的端點不再在B點而在E點。,5,水輪發(fā)電機(jī)P-Q圖的繪制,為解決這一問題，作直線經(jīng)B點與OE平行、交橫軸于m；再以mO為直徑、O為圓心，作半圓交mB于n。則由于OB/OD=Om/OO=xd/xq=常數(shù)，而OO的長度代表不變的 /xd，因此m的位置也可確定。又由于nB/OB，nO/BE，故nB=OE。,6,水輪發(fā)電機(jī)P-Q圖的繪制,7,水輪發(fā)電機(jī)P-Q圖

3、的繪制,由以下公式進(jìn)行計算 OB/OD=Om/OO=xd/xq OO= /xd,8,水輪發(fā)電機(jī)P-Q圖的繪制,1、以O(shè)為原點，P為豎軸，Q為橫軸作一個正交軸； 2、由于Om與OO是確定的，作出m、O點及兩點的中點O，并以O(shè)為圓心，mO為直徑作圓；,9,水輪發(fā)電機(jī)P-Q圖的繪制,3、以O(shè)為圓心，額定視在功率為半徑作圓弧S； 圓弧S體現(xiàn)了定子繞組溫升對機(jī)組的約束。定子繞組溫升取決于定子電流的大小，也就是取決于發(fā)電機(jī)的視在功率。當(dāng)發(fā)電機(jī)在額定電壓下運行時，即體現(xiàn)為其運行點不得越出以O(shè)為圓心、以O(shè)B為半徑所作的圓弧S。,10,水輪發(fā)電機(jī)P-Q圖的繪制,4、以原動機(jī)的PN作直線CB交圓弧S于B； CB體

4、現(xiàn)了了原動機(jī)的功率對機(jī)組的約束。由于原動機(jī)的額定功率是確定的，因此發(fā)電機(jī)輸出的額定有功功率不能大于原動機(jī)的額定功率，即體現(xiàn)為機(jī)組不能運行在CB以上的區(qū)域。,11,水輪發(fā)電機(jī)P-Q圖的繪制,5、從m點作若干斜線交O半圓于n、n、n，并在mn、mn、mn的延長線上截取nB=nB=nB=EqN（UN / xd），連接B、B、B、B得到曲線F； 曲線F體現(xiàn)了勵磁繞組溫升對機(jī)組運行的約束。勵磁繞組溫升取決于勵磁繞組電流，也就是取決于發(fā)電機(jī)的空載電勢，亦即不同運行方式下，發(fā)電機(jī)的空載電勢不得大于其額定值E0N，而所謂的不同運行方式即指的是不同功率角。也就是說運行點不得越出以圓弧F的范圍。,12,水輪發(fā)電機(jī)

5、P-Q圖的繪制,6、繪制發(fā)電機(jī)以超前功率因數(shù)運行時的溫升及穩(wěn)定性限制曲線T。當(dāng)發(fā)電機(jī)以超前功率因數(shù)運行（進(jìn)相運行）時，發(fā)電機(jī)受到定子端部溫升、并列運行穩(wěn)定性等的約束。往往需要通過進(jìn)相試驗確定機(jī)組的進(jìn)相限制曲線。,13,水輪發(fā)電機(jī)P-Q圖的繪制,7、總結(jié)： 凸極式發(fā)電機(jī)組的運行極限體現(xiàn)為圖中由線段OA、AB、BC和虛線T所包圍的面積。超出運行極限，將可能使機(jī)組運行不穩(wěn)定，甚至引起發(fā)電機(jī)組的損壞。,14,水輪發(fā)電機(jī)P-Q圖的繪制,15,水輪發(fā)電機(jī)V形曲線的繪制,16,前言,電網(wǎng)的負(fù)載包含有功功率和無功功率，因此，同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)后，不但要向電網(wǎng)供給有功功率，而且還要對電網(wǎng)進(jìn)行無功功率的交換。,

6、17,前言,當(dāng)發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時，調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，就可以改變發(fā)電機(jī)輸出的無功功率，不僅能改變無功功率的大小，而且能改變無功功率的性質(zhì)。當(dāng)過勵時，電樞電流是滯后電流，發(fā)電機(jī)輸出感性無功功率，當(dāng)欠勵時，發(fā)電機(jī)輸出容性無功功率，電樞電流是超前電流。,18,v形曲線的定義,在有功功率保持不變時，表示定子電流和勵磁電流之間關(guān)系的曲線I=f（If），由于其形狀像字母“V”，因此常稱其為V形曲線。對應(yīng)不同的有功功率，有不同的V形曲線，當(dāng)1輸出功率值越大時，曲線越往上移。,19,水輪發(fā)電機(jī)v形圖的繪制,V形曲線的取得一般是通過實驗方法確定I和If的關(guān)系而繪制。,20,水輪發(fā)電機(jī)v形圖的繪制,當(dāng)勵磁電流調(diào)節(jié)至某一數(shù)值時，定子電流為最小，該點即V形曲線上的最低點，此時同步發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)為1。一系列V形曲線最低點的連線表示功率因數(shù)為1時的運行情況；該線的右邊為過勵狀態(tài)，是功率因數(shù)滯后的區(qū)域，表示發(fā)出感性無功功率；該線的左側(cè)為欠勵狀態(tài)，是功率因數(shù)超前的區(qū)域，表示發(fā)出容性無功。,21,水輪發(fā)電機(jī)v形圖的繪制,此外，對于每一個給定的有功功率都有一允許的最小勵磁電流，進(jìn)一步減小勵磁電流將使發(fā)電機(jī)不能穩(wěn)定運行而失步。,2