第十六章 电力系统的电磁功率特性

nullnull 《电力系统分析 》（II）Huazhong University of Science and Technology 主讲教师：马佳E-mail：majia@hust.edu.cnCH16 电力系统的电磁功率特性简单电力系统的电磁功率特性 自动励磁调节器对功率特性的影响 无励磁调节时发电机机端电压的变化——振荡中心的概念 自动励磁调节器对功率特性的影响 各种发电机电势表示的电磁功率特性 复杂电力系统的电磁功率特性 网络接线及参数对功率特性的影响 串联电阻 并联电阻 并联电抗CH16 电力系统的电磁功率特性电力系统的电磁功率特性—简单电力系统的电磁功率特性电力系统的电磁功率特性—简单电力系统的电磁功率特性一般形式下发电机节点注入功率表达式发电机节点注入电流为：发电机节点注入功率为：实部虚部分开用输入阻抗Zii和转移阻抗Zij分别代替其中自导纳Yii和互导纳Yij其中电力系统的电磁功率特性—简单电力系统的电磁功率特性电力系统的电磁功率特性—简单电力系统的电磁功率特性一般形式下发电机节点注入功率表达式对于无穷大母线侧，考虑到注入功率方向相反，以及功角方向相反电力系统的电磁功率特性—简单电力系统的电磁功率特性电力系统的电磁功率特性—简单电力系统的电磁功率特性隐极式发电机的功率特性发电机无励磁调节时，Eq=常数，功率极限 对应当 为功率表达式中唯一变量时，按 的条件确定功率极限对应的功角，并计算功率极限值电力系统的电磁功率特性—简单电力系统的电磁功率特性电力系统的电磁功率特性—简单电力系统的电磁功率特性凸极式发电机的功率特性磁阻功率项功率极限条件：电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响不调节励磁时发电机机端电压随功角变化的情况——随着功角逐渐增大，机端电逐渐降低，降低程度取决于到两个电势点的电气距离电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响振荡中心 V=0两个不变电势间的相位相差180°时，电压最低点称为振荡中心；电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响自动励磁调节器对功率特性的影响电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响机端电压变化时，发电机励磁系统会自动调节励磁电流，维持机端电压基本恒定； 一般可认为，通过自动励磁调节，可保持某一电势为恒定值（发电机维持电压能力），发电机功率特性用相应的电势和电抗表示电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响用各种q轴电势表示的功率特性电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响用各种q轴电势表示的功率特性电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响用各种q轴电势表示的功率特性一般形式（用q轴电势表示的功率特性）：其中（V*,X*Σ）， V*为q轴电势， X*Σ为相应的电抗均含有磁阻功率项，功角与功率成非正弦关系； 电抗X*Σ与XqΣ大小比较决定磁阻功率项正负号，讨论极限功率角？ 计算过程：首先确定EQ0, 电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响用暂态电抗后的暂态电势表示的功率特性电力系统的电磁功率特性—自动励磁调节器对功率特性的影响注意其中角度的含义电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响串联电阻的影响电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响串联电阻的影响线路上的有功损耗：发电机的功率极限：发电机的功率极限：发电机的功率极限：电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响并联电阻的影响电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响并联电阻的影响线路上的有功损耗：发电机的功率极限： 固定功率项与Rk的大小及接入点与发电机电气距离密切相关。当发电机主要承担地方负荷时，固定功率项可远大于电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响并联电抗的影响电力系统的电磁功率特性—网络接线及参数对功率特性的影响 极限情况：三项短路时Xk=0,X12=∞,发电机输出功率等于0，转子上产生很大的不平衡力矩（短路的危害）电力系统的电磁功率特性—复杂电力系统的功率特性复杂电力系统简化等值电路——保留发电机电势源节点，对网络进行简化等值，得到只包含电势源节点的完全网型网络。电力系统的电磁功率特性—复杂电力系统的功率特性星网变换1.发电机采用用恒定电势源+阻抗、负荷采用恒定阻抗:2.对节点导纳矩阵进行修改： 增加电势源点i’及发电机内阻抗ZGi, Ii=0 对负荷节点，Ik=0,电力系统的电磁功率特性—复杂电力系统的功率特性电力系统的电磁功率特性—复杂电力系统的功率特性3. 对导纳矩阵分块、消元任一发电机输出的电磁功率。都与系统所有发电机的电势及电势间的相对角有关；因而任何一台发电机运行状态的变化，都要影响到其余所有发电机的运行状态； 任一发电机的功角特性，是它与其余所有发电机的转子间相对角（n-1个变量）的函数，是多变量函数，不能像简单系统那样在二维平面上给出功角曲线； 复杂多机系统，功率极限的概念不明确，一般也难以确定其功率极限。本章小结本章小结Huazhong University of Science and Technology简单电力系统同步电机输出电磁功率，可以用各种电势及相应的电抗来表达，应注意其适用的条件； 发电机装设自动励磁调节器后，输出电磁功率增加、机端电压下降时，励磁调节器会自动调节励磁电流，增大空载电势，直至机端电压恢复至给定值附近；考虑自动励磁调节，简单电力系统发电机功角特性不再是正弦变化曲线； 复杂电力系统中，任一发电机输出电磁功率与全网所有发电机的功角和电势有关，是一个多变量函数； 理论上，复杂电力系统（三机以上）功率极限不存在。实际中常附加假设条件，简化到两机系统，用于定性地评价系统的稳定性。习题习题Huazhong University of Science and TechnologyEx 16-1，16-2，16-6nullTo be continuedHuazhong University of Science and Technology