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發電機失磁對電力系統和發電機的影響

  對系統的影響

  (1)需要從電網中吸收很大的無功功率以建立發電機磁場。所需無功功率的大小,主要取決于發電機的參數以及實際運行時的轉差率。汽輪發電機與水輪發電機相比,前者的同步電抗較大(定子繞組和轉子繞組之間的互感較大),則所需無功功率小。但當轉差率增大時,其所需的無功功率也要增加。假設失磁前發電機向系統送出無功功率Q1,而在失磁鐵后吸收無功功率Q2,則系統中Q1+Q2的無功功率差額。

  (2)由于從電力系統中吸收無功功率將引起電力系統的電壓下降,如果電力系統的容量較小或無功功率儲備不足,則可能使失磁發電機的機端電壓、升壓變壓器高壓側的母線電壓、或其它鄰近點的電壓低于允許值,從而破壞了負荷與各電源間的穩定運行,甚至可能因電壓崩潰而使系統瓦解。

  (3)由于失磁發電機吸收了大量的無功功率,因此為了防止其子繞組過電流,發電機所能發出的有功功率將較同步運行時有不同程度的降低,吸收的無功功率越大,則能夠輸出的有功功率降低的越多。

  (4)失磁后發電機的轉速超過同步轉速,因此,在轉子及勵磁回路中將產生頻率為FG—FS的交流電流,因此形成附加的損耗,使發電機轉子和勵磁回路過熱。顯然,當轉差率越大時所引起的過熱也越嚴重。

  (5)低勵磁或失磁運行時定子端部漏磁增加,將使端部鐵心過熱。由于汽輪發電機異步功率較大,調速器也比較靈敏,因此當超速運行后調速器立即關小氣門,使汽輪機的輸出功率與發電機的異步功率很快達到平衡,在轉差率小于0.5%的情況下即可穩定運行。故汽輪發電機在很小的轉差率下異步運行一段時間,原則上是完全允許的。此時,是否需要并允許其異步運行,則主要取決于電力系統的具體情況。例如,當電力系統的有功功率供應比較緊張,同事,一臺發電機失磁后,系統能夠供給它所需要的無功功率,并能保證電網的電壓水平時,則失磁后就應該繼續運行;反之,如系統中有功功率有足夠的儲備,或者系統沒有能力供給它所需要的無功功率,則失磁以后就不應該繼續運行。

  對發電機的危害

  對發電機的危害,主要表現在以下幾個方面:

  (1)由于轉差的出現,在轉子表面將感應出差頻電流。差頻電流在轉子回路中產生附加損耗,使轉子發熱加大,嚴重時可使轉子燒損。特別是直接冷卻高利用率的大型機組,其熱容量裕度相對降低,轉子容易過熱。

  (2)失磁發電機轉入異步運行后,發電機的等效電抗降低,由系統向發電機送出的無功功率增大。失磁前帶的有功功率越大。轉差也越大,等效電抗越小,由系統送出的無功也越大。因此在重負荷下失磁,由于定子繞組過電流,將使發電機定子過熱。

  (3)異步運行中,發電機的轉矩有所變化,因而有功功率要發生嚴重的周期性變化,使發電機、轉子和基座受到異常的機械力的沖擊,使機組的安全受到威脅。



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