异步发电机的效应及控制

当发电机经串联补偿线路接入系统时，有可能发生自励磁，其原因在于同步发电机的转子对于次同步频率电流所表现出的视在负电阻特性，当这一负电阻使得LC谐振回路的等效电阻之和为负时，就会产生电气自激振荡，这就是异步发电机效应。

下面以带串联补偿的单机无穷大系统为例说明异步发电机效应的机理^[10]。图3-7是系统单线图。当电网中存在同步频率以外的其他频率的扰动分量时，可以近似根据叠加原理来分析，这样对于扰动分量而言，发电机就相当于一台异步电机，其等效电路如图3-8所示，其中L_s、L_r、r_s、r_r分别为定子、转子的漏感和电阻，s为转差率。

图3-7 带串联补偿的单机无穷大系统

图3-8 异步发电机效应的等效电路

这一系统从电网侧看进去的等效阻抗Z（p）为

在扰动频率下的等效阻抗为

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由于输电线和发电机的电阻一般都远远小于电抗，上述电路是一个高品质因数的LC谐振电路，其自然振荡频率对应X_eq=0，谐振频率近似为自然振荡频率，为

设线路串联补偿度为k，即有

式中，ω₀为工频频率，将式（3-18）代入式（3-17）得谐振频率：

在谐振频率下，转差率为

正常时，串联补偿度k＜1，因此谐振频率ω_e低于工频ω₀，转差率s为负值。当串联补偿度较大时，s→0^-，并且有较大的绝对值，这说明此时同步机相当于一台异步发电机。对于较低的谐振频率，其负电阻的数值较大，这时很可能使得总等效电阻R_eq小于零，就会在该谐振频率下发生自激振荡，导致电压、电流振荡幅度不断增大，发生异步发电机效应。此时，自激振荡分量就是前面假设的扰动分量，其频率为ω_e。异步发电机效应属于电气部分的自激振荡，与机组轴系无关，单纯的异步发电机效应不会导致轴系扭振现象的发生。