發(fā)電機帶AVR的靜穩(wěn)定理論分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u15644發(fā)電機帶AVR的靜穩(wěn)定理論分析概述 131151.1用Eq’恒定模型分析發(fā)電機的靜穩(wěn)邊界 1175141.2計及動態(tài)影響發(fā)電機的靜穩(wěn)極限 4當代勵磁系統(tǒng)的作用，除去基本功能即保證發(fā)電機自啟動與維持發(fā)電機正常運行外，更普遍的應(yīng)用是為發(fā)電機提供更大的靜穩(wěn)定裕度。我國中小型發(fā)電機的勵磁主要采用直流勵磁機勵磁系統(tǒng)。大型機組的勵磁方式則更加強大與多樣化。綜合考慮、因時因地制宜地配置不同的AVR，能夠達到保持Eq’恒定或Ug恒定的目的，借此極大程度改善發(fā)電機的靜穩(wěn)定能力。1.1用Eq’恒定模型分析發(fā)電機的靜穩(wěn)邊界帶有自動勵磁調(diào)節(jié)器后，iF不再保持同步發(fā)電機的空載電動勢Eq不變，而是保持暫態(tài)電勢Eq’不變，整部功率Pr仍是靜穩(wěn)判據(jù)。以隱極機為例，考慮到外部電抗，其中：由圖2-11可知：圖2-11隱極發(fā)電機進相運行相量圖同步發(fā)電機的電磁功率P：同理求得無功功率Q：把（2-32）、（2-33）、（2-36）、（2-37）式代入（2-34）、（2-35）式能夠求得帶自動勵磁調(diào)節(jié)器后，用Eq’表示的隱極發(fā)電機P、Q表達式：對式（2-38）關(guān)于δs求導(dǎo)。得到隱極發(fā)電機帶自動勵磁調(diào)節(jié)器后的靜穩(wěn)判據(jù)，即整步功率Pr：當Pr＞0時，發(fā)電機可以穩(wěn)定運行。當Pr=0時，發(fā)電機處在靜穩(wěn)極限，可求得靜穩(wěn)定極限功率角。當Pr＜0時，發(fā)電機失穩(wěn)。此時，發(fā)電機在P-Q圖上的靜態(tài)穩(wěn)定極限邊界的推導(dǎo)如下：將式（2-39）代入式（2-40）得：將代入上式（2-41）整理得：又[10]兩個方程中消去QUOTEEqUsXd∑EqUsXd∑將式（2-45）表達式代入式（2-42）得：當Pr=0時，發(fā)電機處于靜穩(wěn)極限。此時在P-Q圖上的邊界方程為：式（2-47）是由發(fā)電機Eq’恒定模型求得的極限邊界，在P-Q圖上如圖2-12曲線2所示，與不帶AVR相比，進相深度有所擴展，但此時未計及自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動態(tài)影響，結(jié)果不精確。圖2-12隱極機帶AVR的靜穩(wěn)極限隱極發(fā)電機的有關(guān)公式，對凸極發(fā)電機也可應(yīng)用，只是將其Xd改為Xq便可[11]。由式（2-38）、（2-39）知，按Eq’計算的凸極發(fā)電機功率方程為由式（2-40）知，按Eq’為定值計的靜穩(wěn)定限制條件為：由式（2-47）知，按Eq’為定值計的凸極發(fā)電機靜穩(wěn)定極限功率方程為1.2計及動態(tài)影響發(fā)電機的靜穩(wěn)極限計及動態(tài)影響，可以通過線性化狀態(tài)方程分析帶AVR發(fā)電機的靜穩(wěn)定性。根據(jù)小擾動線性化狀態(tài)方程得出三個靜穩(wěn)定判據(jù)，依次為靜穩(wěn)判據(jù)①、②、③，推導(dǎo)可分別得到發(fā)電機在P-Q關(guān)系圖上確定的三個靜穩(wěn)定極限邊界相較于Eq’恒定模型，靜穩(wěn)極限邊界方程判據(jù)①增加了發(fā)電機和勵磁系統(tǒng)時間常數(shù)對靜態(tài)穩(wěn)定的影響（勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù)很小，故此影響較小）。判據(jù)②增加了勵磁系統(tǒng)等值放大倍數(shù)KV的影響，由判據(jù)②可知，當KV從零增加到無窮大時，確定的邊界曲線由δ=90°的垂直線擴展到由端電壓Ug恒定模型確定的靜穩(wěn)定邊界曲線，即Eq’模型方程中的Xd∑’換成Xs。判據(jù)③增加了發(fā)電機和勵磁系統(tǒng)的時間常數(shù)和勵磁系統(tǒng)的放大倍數(shù)的影響，當Kv逐漸從零增大超過某一值時，靜穩(wěn)定曲線逐漸由判據(jù)①確定的邊界，最終向直線QUOTEP+Q=-U2Xd∑P+Q=-通常情況下，從發(fā)電機實用及經(jīng)濟可靠的角度出發(fā)，勵磁系統(tǒng)參數(shù)Te一般很小，而Kv較大。故發(fā)電機帶AVR后的靜穩(wěn)曲線依靠靜穩(wěn)判據(jù)③確定，并且伴隨Kv的升高，邊界曲線變化越來越不明顯（仿真證實）。圖2-13帶AVR的發(fā)電機安全運行極限圖隱極機參數(shù)如下：Sn=666.67MVA，Pn=600MW,QUOTEcosφn=0.9cosφn=0.9，Un=20kV，In=19245A，Xd=1.27，Xd’=0.267，Td0’=8.724s，QUOTETd'=Xd∑'Xd∑Td0'=1.65圖2-13：曲線1是隱極機不帶AVR時，考慮Xs時的靜穩(wěn)極限；曲線2為Eq’恒定模型求得的靜穩(wěn)極限；曲線3為判據(jù)①確定的極限邊界；曲線4為Kv=20時判據(jù)②決定的極限邊界；曲線5為Kv=200時判據(jù)②決定的曲線邊界；曲線6為Kv=20時判據(jù)③決定的靜穩(wěn)極限；曲線7為Kv=50時判據(jù)③決定的靜穩(wěn)極限；曲線8為Kv=200