自动励磁调节发电机的外特性

自动励磁调节发电机的外特性
同步发电机的外特性是指在某一励磁电流下端电压ug与输出无功电流iq（无功功率q）的关系曲线，用ug＝f（iq）或ug＝f（q）表示。当发电机具有自动励磁调节时，励磁电流将随机端电压发生变化，因此外特性也要发生变化。发电机安装自动励磁调节器后，随无功电流变动时，一般电压有一定变化量，即发电机外特性ug＝f（iq）稍有下倾，用斜线表示，见图1。
图1 调差系数的定义
一、外特性计算公式
外特性下倾的程度是表征发电机励磁控制系统运行特性的一个重要参数，称为调差系数，其定义为
式中ug0——发电机空载（无功负载为零时）电压；
ug2——发电机额定无功负载为qn时的机端电压，一般为额定电压；
δ——发电机调差系数。
由式（6-11）可见，调差系数δ表征无功电流从零增加到额定值时，发电机电压的相对变化。
由于发电机运行需要，调差系数需要调整。通过调差环节的设置可以改变调差系数δ，以适应发电机各种运行方式。在发电机励磁调节器中需要设置调差环节，以获得所需的调差系数。不同调差系数的发电机外特性如图2所示。
图2 不同调差系数的发电机外特性曲线图
二、外特性的分类
具有调差环节的发电机外特性（或调节特性）分为以下三种类型。
（1）正调差：调差系数δ＞0，发电机端电压随无功增大而降低；
（2）负调差：调差系数δ＜0，发电机端电压随无功增大而升高；
（3）无差：调差系数δ＝0，发电机端电压不受无功影响，恒定不变。
三、外特性的运行曲线
当设发电机并网运行时，系统母线电压维持不变，增大励磁给定值uref，即平移发电机外特性曲线可以改变发电机所承担的无功功率，见图3。
图3 外特性平移与无功功率关系图
（1）设发电机并入系统时机端电压为um，外特性曲线如图3中特性曲线3所示，此时发电机不承担无功功率；
（2）当给定电压逐渐增大时，发电机外特性曲线由特性曲线3上移到特性曲线2、特性曲线1，相应的发电机的无功功率上升到q1、q2。可见，增大励磁调节器的给定电压，并列于系统上的发电机所承担的无功功率逐渐增大，此时的机端电压由系统电压确定。
（3）当发电机停机时，可先减小给定电压，将外特性曲线向下移动，无功功率逐渐减小。当外特性曲线为图3中特性曲线3时，无功功率已减至零，此时断开发电机不会造成对系统无功功率的冲击。可以看出，减小给定电压，并列在系统上的发电机所承担的无功功率会逐渐减小。
由以上分析可见，增大或减小励磁调节器的给定电压，可平稳增大或减小发电机的无功功率，实现发电机无功功率的转移。

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