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1、第十六章 电力系统的电磁功率特性,发电机转子的运动方程：,右函数中的电磁功率的描述和计算，是电力系统分析计算中最为复杂的困难和任务。,讨论：,Pe与哪些因素相关等基本概念,简单系统中Pe的计算,同步运行,求解方程,右函数,PT 、Pe,本节目的：,16.1 简单电力系统的功率特性,指发电机通过变压器、输电线路与无穷大容 量母线联接而且不计各元件的电阻和导纳的 输电系统。,提示：以后简单系统即只用一个电抗表示即可。,定义,简单系统特征,1、简单电力系统的基本概念,2、同步电机稳态运行相量图,(简单系统),1) 引入到简单系统相量图,引出 参数,凸极机向量图,隐极机向量图,空载电势，正比于励磁电流
2、,暂态电势，同励磁绕组的总磁链 成正比,发电机端电压在 q 轴的分量,为了能用一个等值电路代表凸极同步电机， 或者仅用定子全电流列写电势方程,虚拟的计算用电势分量,电抗后电势,暂态电抗后电势，虚构的计算用电势,定子端电压,见 q 轴电势中注解,发电机端电压,q 轴电势,2) 电势间的相互关系,3) 讨论,4) 隐极机,2、同步电机稳态运行相量图,先画发电机部分然后加上发电机端到无穷大母线部分,由此强调解系统中参数的得来:,即为上册学 习的同步电机相量图,为变压器、线路等输电网的总电抗,3、隐极发电机的功率特性,两电势源之间的功率传输公式 如何推导作业, 任何两电势源之间的功率特性均可以用此公
3、式推导。注意对应侧电压电流相乘。,讨论：, 忽略了电阻，且,讨论：, 、 、 曲线。,1) 功率极限,2) 越大,隐极机功率特性,4、凸极式发电机的功率特性,4、凸极式发电机的功率特性,讨论：,凸极机的功率特性与隐极机的不同，多了一项与励磁无关的两倍功角的正弦项。该项是由于发电机纵、横轴磁阻不同而引起的。,磁阻功率, 与,某些情况下近似用 建立运动方程，某些情况下转化为功率问题，采用 也可以讨论稳定。反映性质，但量上关系，运动方程不成立。, 公式均无应用意义。,背诵 推导，可以有各种方法，以下方法比较简单。,两电势源功率传输,q 轴电势关系,功率方程,16.2 网络接线及参数对功率特性的影响,
4、发电机的功率特性为：,发电机送到系统中的功率为：,1、串联电阻的影响,等值电路可知：,发电机的功率特性：,送电系统中的功率：,串联电阻,1、串联电阻的影响,1) 曲线讨论,由于串联电阻的存在，发电机的 功率特性 ,与无电阻时相 比，向上移动了 ，向右移 动了 角。系统的功率特性正 好相反。,2) 串联电阻上的有功功率损耗：,串联电阻对功率特性的影响,d,I,1、串联电阻的影响,3),功率极限值为：,比不计电阻时的功率极限 大 由于， 也略为扩大了稳定区域,串联电阻对功率特性的影响,2、并联电阻的影响,接入并联电阻后：,并联电阻,2、并联电阻的影响,系统的功率特性为：,1) 曲线讨论,2、并联电
5、阻的影响,由于 ，发电机的功率特 性 向上移动了 ,但 向左移动了一个 的角度； 而 则向下移动了 ， 向右移动了 的角度。,2),d,并联电阻对功率特性的影响,4) 固有项与功角项比较,2、并联电阻的影响,对应的角度,因 ，故,缩小了稳定区域。,固有功率 的值，与Rk的大小及接入点与发电机的电气距离等密切相关。有时，固有功率项可以远大于 项。,并联电阻对功率特性的影响,3、并联电抗的影响,接入并联电抗后：,发电机的功率特性为：,并联电抗,讨论：,3、并联电抗的影响,功率极限为：,未接入电抗的功率极限为：,由于,接入并联电抗将使功率极限减小,并联电抗对功率特性的影响,3、并联电抗的影响,减少的
6、程度与转移电抗增大的部分 成比例。 越小， 增加越多。极限功率也就越小。极限情况 ，这相当于三相短路时， ，发电机输出功率为零，转子上产生很大的不平衡转矩。,短路引起系统稳定破坏的主要原因！,16.3 自动励磁调节器对功率特性的影响,1、无励磁调节时发电机端电压及功率特性,功率特性： 最为方便,端电压：当不调节励磁而保持电势 不 变时，随着发电机输出功率的缓慢增加,一般结论：,沿线电压下降,减少的程度取决于该点与两个电势间的电气距离,电气中点的电压最低,两个不变电势间的相角为180。时电压最低的点,振荡中心,1、自动励磁调节器对功率特性的影响,AVR的作用,装设AVR时发电机模型的选择,16.4 复杂电力系统的功率特性,1、引出,2、导出,N个节点网络，n台发电机；负荷用恒定阻抗表示：发电机用某电抗器的电势表示,发电机 节点,无注入电流节点,2、导出,根据线性网络的导纳型节点方程：,将修改后的导纳矩阵分块：,2、导出,其中：,2、导出,：,讨论：,任一台发电机的功角特性，是它与其余所以发电机的转子间相对角的函数，是多变量函数。,建立起 与功角的关系概念,任一台发电机输出的电磁功率，都与所有发电机的电势及电势间的相对角有关，因此任一台发电机运行状态的变化，都要影响到其余发电机的运行状态。,