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2023-06-25
由于分析上的需要,电力系统功率特性计算公式中的发电机电势,要用某一指定的电势。为简化计算,人们还希望该电势是恒定的。下面导出用不同电势表示的功率特性。为不失一般性,以凸极机为例。
1.用q轴电势Eq、E′q、UGq表示的功率特性
由凸极发电机供电的简单电力系统的相量图如图13-19所示。应用相量图可求出用电势和功角表示的Id,即
将式(13-25)中的Iq及式(13-30)中的Id代入式(13-24)中,经整理后可得
图13-19 凸极发电机供电的简单电力系统相量图
这些算式与(13-26)一样,都包含磁阻功率项,而且当电势、电压均为常数时,功率与功角δ成非正弦的关系。由于x′d∑、xTL均小于xq∑,所以PE′q、PUGq的磁阻功率项的系数均为负值,因而它们的功率极限PE′qm、PUGqm所对应的角度δE′qm、δUGqm均大于90°。
应用上述公式计算功率特性时,须要根据给定的运行条件去确定E′q0、UGq0的值。为此,仍要用图13-16的等值电路,先确定EQ0、δ0的值,然后应用式(13-28)、式(13-30)得出如下公式
2.用发电机某一电抗后的电势E′、UG表示功率特性
由相量图13-19中的虚线,可得
将上式代入到P=UIcosφ中,分别得到
为了计算E′0、UG0,可以用相应的电抗作等值电路,由给定的运行条件(如U0、PU0、QU0)求出
图13-20 例13-1的系统图
应注意,式(13-34)、式(13-35)中的δ′和δTL,已不是发电机转子相对位置角,它们仅是反映电磁关系的参数而没有机械运动参数的意义。但它们的变化仍可以近似地反映发电机转子相对运动的性质。在稳定性计算中它们也是常用的参数。
利用相量图13-19可导出δ′、δTL与δ的关系式
【例13-1】如图13-20所示电力系统,试分别计算发电机保持Eq、E′q、E′和UG不变时的功率特性。
各元件参数如下:
发电机SGN=352.5MVA,UGN=10.5kV,xd=1.0,xq=0.6,x′d=0.25
变压器 T—1STN1=360MVA,UST1=0.14,kT1=10.5/242
T—2STN2=360MVA,UST2=0.14,kT2=220/121
线路 l=250km,UN=220kV,xL=0.41Ω/km
运行条件 U0=115kV,P0=250MW,cosφ0=0.95
解 (1)网络参数计算。
取SB=250MVA,UB(3)=115kV,各段基准电压为
各元件参数归算后的值为
同理xq=0.57,X′d=0.238
(2)计算正常运行时的Eq0、E′q0、E′0及UG0。
运行参数为
(3)功率特性。
当Eq0为常数时,应用式(13-26)得
当E′q0为常数时,应用式(13-31)得
当E′0为常数时,应用式(13-34)得
图13-21 功率特性曲线图
当UG0为常数时,应用式(13-35)得
有了功率特性方程,就可以在0°~180°之间求出几个坐标点,然后用描点法画出其功率特性曲线,如图13-21所示。
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