發電機電流差動環流補償的原理
發布時間：2023-10-30 點擊：209
發電機電流差動環流補償的原理
提高電壓的精度和并聯運行的穩定性是矛盾的。解決這一矛盾的有效措施是采用帶差動電流互感器的環流補償裝置，它能使發電機的勵磁電流既按電壓偏差又按機組間無功功率偏差兩個信號同時進行自動調整，這樣既能使發電機端電壓保持恒定，又能實現無功功率的自動分配，從而達到穩定并聯運行目的。差動無功電流補償電路如圖1所示。
發電機采用差動互感器的無功電流補償裝置原理圖.png width=600 height=375 />
圖1 采用差動互感器的無功電流補償裝置原理圖
圖中發電機電流信號是通過差動電流互感器的次級繞組w3加到環流補償電阻（或 r2)）上的。差動互感器ta1和ta2的另一個次級繞組 w2間用導線相連，其接法是一繞組的始端與另一繞組的末端相接。
圖中用主開關的常閉輔助觸點保證差動電流互感器不影響單機的電壓變化率，因為差動電流互感器的次級繞組w2的輸出被固定短接。在并聯運行時，輔助觸點打開，差動電流互感器的次級繞組w2中就流過環流。此環流通過鐵芯磁路影響各差動電流互感器的另一個次級繞組 w3，使無功電流負擔趨向平衡。
使用差動電流互感器補償裝置時，并聯運行與單機運行的電壓變化率幾乎相同，達±1％以內；而不使用差動電流互感器時，并聯運行的電壓變化率下降到3.5％。
用差動電流互感器進行無功環流補償的原理簡述如下。
當單機運行時，其中一臺發電機主開關斷開，其常閉輔助觸頭是閉合的。把ta1和ta2的次級繞組w2短路，接補償電阻r1（或r2）的繞組w3沒有電流輸出，該裝置不起作用，電壓調整器僅在電壓偏差作用下進行電壓調整。
當發電機并聯運行時，主開關閉合，常閉觸點打開，使差動電流互感器ta1和 ta2的次級繞組w2的首尾交叉連接，故在 ta1和ta2的次級繞組w3中有兩個電流源供電，此兩電流源的電流與各發電機的同一相電流成正比，相位也與發電機電流相位相同。應用疊加原理可得如圖2所示的等效電路。為便于分析，設ta1和ta2的所有繞組匝數相同，并忽略了互感器的磁化電流、漏抗及繞組電阻等因素的影響，則從圖2可得
式中， i1為ta1的次級電流；
i2為 ta2的次級電流；
ir1為流過r1(g1環流補償電阻）的差值電流；
ir2為流過r2(g2環流補償電阻）的差值電流。
發電機并聯運行無功環流補償等值電路.png width=600 height=375 />
圖2 并聯運行無功環流補償等值電路
當兩臺發電機負載電流完全相等（幅值和相位）時，則i1=i2，差值電流ir1和ir2等于零，差動無功環流補償裝置不起作用，發電機運行特性與單機工作時相近，此時兩臺發電機負擔的無功電流完全相等。
當兩臺發電機的負載電流不等時，則i1≠i2，這時差值電流ir1和ir2不等于零，它們的幅值相等，相位相反，在r1和r2上產生的壓降ur1和 ur2相位相反，幅值相等，即|url|=|ur2|=|ur|。
可以看出，當差值電流為純有功電流時，uel+ur1=uc1同 ue2+ur2=uc2幅值相等，并與電壓信號ue1、ue2近似相等，故作用于電壓調正器后兩發電機的電勢近似不變。當差值電流為純無功電流（i1>i2)時，由圖11-58(d)可見，uel與ur1為代數和，使uc1=uel+ur，而lir2為負值，使uc2=ue2-ur，故作用于電壓調正器后使 g1的勵磁電流減小，而g2的勵磁電流則增加。結果 g1電勢降低，使 i1減小，g2電勢升高，使 i2增大，直到兩臺發電機的無功電流相等為止。
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圖1 采用差動互感器的無功電流補償裝置原理圖
圖中發電機電流信號是通過差動電流互感器的次級繞組w3加到環流補償電阻（或 r2)）上的。差動互感器ta1和ta2的另一個次級繞組 w2間用導線相連，其接法是一繞組的始端與另一繞組的末端相接。
圖中用主開關的常閉輔助觸點保證差動電流互感器不影響單機的電壓變化率，因為差動電流互感器的次級繞組w2的輸出被固定短接。在并聯運行時，輔助觸點打開，差動電流互感器的次級繞組w2中就流過環流。此環流通過鐵芯磁路影響各差動電流互感器的另一個次級繞組 w3，使無功電流負擔趨向平衡。
使用差動電流互感器補償裝置時，并聯運行與單機運行的電壓變化率幾乎相同，達±1％以內；而不使用差動電流互感器時，并聯運行的電壓變化率下降到3.5％。
用差動電流互感器進行無功環流補償的原理簡述如下。
當單機運行時，其中一臺發電機主開關斷開，其常閉輔助觸頭是閉合的。把ta1和ta2的次級繞組w2短路，接補償電阻r1（或r2）的繞組w3沒有電流輸出，該裝置不起作用，電壓調整器僅在電壓偏差作用下進行電壓調整。
當發電機并聯運行時，主開關閉合，常閉觸點打開，使差動電流互感器ta1和 ta2的次級繞組w2的首尾交叉連接，故在 ta1和ta2的次級繞組w3中有兩個電流源供電，此兩電流源的電流與各發電機的同一相電流成正比，相位也與發電機電流相位相同。應用疊加原理可得如圖2所示的等效電路。為便于分析，設ta1和ta2的所有繞組匝數相同，并忽略了互感器的磁化電流、漏抗及繞組電阻等因素的影響，則從圖2可得
式中， i1為ta1的次級電流；
i2為 ta2的次級電流；
ir1為流過r1(g1環流補償電阻）的差值電流；
ir2為流過r2(g2環流補償電阻）的差值電流。
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圖2 并聯運行無功環流補償等值電路
當兩臺發電機負載電流完全相等（幅值和相位）時，則i1=i2，差值電流ir1和ir2等于零，差動無功環流補償裝置不起作用，發電機運行特性與單機工作時相近，此時兩臺發電機負擔的無功電流完全相等。
當兩臺發電機的負載電流不等時，則i1≠i2，這時差值電流ir1和ir2不等于零，它們的幅值相等，相位相反，在r1和r2上產生的壓降ur1和 ur2相位相反，幅值相等，即|url|=|ur2|=|ur|。
可以看出，當差值電流為純有功電流時，uel+ur1=uc1同 ue2+ur2=uc2幅值相等，并與電壓信號ue1、ue2近似相等，故作用于電壓調正器后兩發電機的電勢近似不變。當差值電流為純無功電流（i1>i2)時，由圖11-58(d)可見，uel與ur1為代數和，使uc1=uel+ur，而lir2為負值，使uc2=ue2-ur，故作用于電壓調正器后使 g1的勵磁電流減小，而g2的勵磁電流則增加。結果 g1電勢降低，使 i1減小，g2電勢升高，使 i2增大，直到兩臺發電機的無功電流相等為止。
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