改变发电机的励磁电流,可以改变发电机的电动势和端电压。在发电机端电压保持不变的情况下,当系统负荷增大,引起电力网的电压损耗增加,用户端电压下降;当系统负荷减少,引起电力网的电压损耗降低,用户端电压升高。为了减少用户端电压变化的幅度,可以采用在最大负荷时,增加发电机的励磁电流,提高发电机的端电压;最小负荷时,减少发电机的励磁电流,降低发电机的端电压,从而可以降低用户的端电压。此种调压方式,就是前面介绍的逆调压。发电机端电压的调节范围是其额定值的±5%,在此变动范围内,它能够以额定功率运行。对于不同类型的供电网络,发电机调压所起的作用的是有不同的。
在小型电力系统中,特别是孤立运行的发电机或发电厂中,改变发电机励磁调压是一种既简单、经济又行之有效的最常用的调压方法。例如由发电机经过直配线路给用户供电的电力系统,因供电线路不长,线路上电压损耗不大,往往单靠发电机调压就能满足用户对电压质量的要求。
对于有多级变压器及线路较长、供电范围较大的电力系统,因电压损耗的绝对值较大,而且不同运行方式下电压损耗的差别也太大,单凭发电机调压往往满足不了要求,这就需要和其他调压设备配合共同调压。
在大型电力系统中,改变发电机励磁调节端电压只是一种辅助的调压措施。如果发电机的容量较小,改变发电机的励磁电流,对电厂高压母线的电压不会有多大的影响。如果发电机的容量较大,改变发电机的励磁电流,可以调节电厂高压母线的电压。改变发电厂高压母线的电压,会引起系统中无功功率的重新分配,很可能同系统无功功率的经济分配发生矛盾,影响系统的经济运行。因此,系统中的大型发电机(厂)的无功出力(电压)是按照系统调度下达的无功出力(电压)曲线运行的。
对于大型用户的自备电厂,在最大负荷时,可增加励磁电流提高电压;在最小负荷时,可减少励磁电流,甚至可以欠励磁运行,以吸收系统过剩的无功功率来降低电压。发电机在欠励磁运行时,应保留足够的静态稳定储备。(https://www.xing528.com)
在水电厂与火电厂组成的电力系统中,可以在丰水期将部分汽轮发电机组改为调相机运行,以补充无功功率不足;在枯水期,可将部分水轮发电机改为调相机运行,以发挥水电厂的调节作用。
改变发电机的励磁电流,不但可以改变发电机的端电压,还可以调节发电机输出的无功功率,来控制调节电力网的电压。发电机是电力系统中最重要的无功电源。在运行中,发电厂在高峰负荷时段高压母线电压偏低期间,应尽量带满无功到额定值;特殊情况下,还可采取减少发电机有功出力多发无功来提高电压的运行方式,使高压母线电压接近运行偏差上限值。在低谷负荷时段高压母线电压偏高期间,应尽量少带无功,使发电机的功率因数达到0.98以上运行。已做过进相运行试验的机组,在需要时应进相运行,使高压母线电压接近运行偏差下限值。
发电机应具有进相运行能力(发电机正常运行时,向系统提供有功的同时还提供无功,定子电流滞后于端电压一个角度,此种状态即迟相运行;当逐渐减少励磁电流使发电机从向系统提供无功而变为从系统吸收无功,定子电流从滞后而变为超前发电机端电压一个角度,此种状态即进相运行)。发电机进相运行,此时,电流相角超前电压相角,发电机可以吸收电网无功,用以调低发电机侧电网电压。发电机进相运行对系统稳定存在风险,需要试验确定其能力。新装发电机组应具备在有功功率为额定值时,功率因数进相0.95运行的能力,现役发电机未具备进相运行的,应根据需要与可能积极开展进相运行试验及技术改造工作。进相运行机组应保留10%的静态稳定储备。
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