Генерация реактивной мощности генераторами ЭС
Полная мощность, которая вырабатывается генератором, включает активную и реактивную составляющие:
.
Модуль полной мощности может быть найден через активную мощность и коэффициент мощности генератора:
.
Изменение реактивной мощности происходит при изменении тока возбуждения 
. В номинальном режиме при номинальном коэффициенте мощности 
генератор вырабатывает номинальные значения активной Рном и реактивной Qном мощностей. Генератор может увеличить выработку реактивной мощности сверх номинальной, но при снижении выработки активной мощности по отношению к номинальной. Такое увеличение допускается в пределах, которые ограничиваются номинальными значениями токов статора и ротора.
Условия ограничения по выработке реактивной мощности можно определить их векторной диаграммы. Схема замещения генератора для построения векторной диаграммы представлена на рис. 16.3. В нее генератор входит синхронным индуктивным сопротивлением xd и ЭДС Eq.
Величина комплексной ЭДС равна сумме векторов Uг и падения напряжения в сопротивлении xd:
Eq = Uг + j
.
Построим ВД (рис. 16.4).
По действительной оси откладываем напряжение Uг. Получаем точку а. Под углом φном откладываем ток Iном. Раскладываем его на активную Iнома и реактивную Iномр составляющие. Из точки а откладываем вектор падения напряжения в сопротивлении xd от реактивной составляющей номинального тока 
. Он совпадает по направлению с напряжением Uг. Получаем точку с. Из точки с откладываем вектор падения напряжения в сопротивлении xd от активной составляющей номинального тока 
. Этот вектор перпендикулярен напряжению Uг. Получаем точку b. Вектор 
– это вектор полного падения напряжения от номинального тока в сопротивлении xd: 
. Соединяем начало координат с точкой b. Вектор 
пропорционален ЭДС Eq и току возбуждения .
Из начала координат радиусом равным Eq проведем дугу. Она определяет допустимые значения тока возбуждения или ЭДС Eq по условиям нагрева ротора генератора. Из точки а радиусом проведем дугу. Она определяет допустимые параметры генератора по условиям нагрева статора.
 |
Стороны треугольника abc пропорциональны следующим величинам:
.
Рассмотрим работу генератора при угле 
, то есть при 
(при пониженном косинусе). Построение векторной диаграммы выполняется аналогично. Получим треугольник 
Допустимый для генератора режим соответствует значению ЭДС Eq1. В этом случае имеем:
(отрезок ас1> ас); 
(отрезок аb1< аb).
Таким образом, генератор может выдавать реактивную мощность большую чем номинальная
но при снижении активной мощности по отношению к номинальной
Генератор при работе с повышенным косинусом (
и 
) вырабатывает активную мощность большую, чем номинальная. При этом реактивная мощность становится меньше номинальной:
P2 > Pном и Q2 < Qном.
Значение ЭДС Eq2 ограничивается нагревом статора.
Работа генератора при большей, чем номинальная, активной мощности связана с перегрузкой турбины и не всегда допустима.
Возможность увеличения реактивной мощности за счет уменьшения активной допустимо использовать в случае избытка активной мощности, то есть в режиме минимальной нагрузки. В этом случае часть генераторов может переводится на работу с пониженным коэффициентом мощности.
Резерв реактивной мощности и возможность перегрузок по реактивной мощности важны при аварийном снижении напряжения. Все генераторы имеют устройства АВР, которые при снижении напряжения на зажимах генераторов автоматически увеличивают ток возбуждения и выработку реактивной мощности.
Лекция № 17