第十一部分同步电动机和同步调相机

同步调相机你了解多少？同步调相机是一种特殊运行状态下的同步电机，当应用于电力系统时，能根据系统的需要，自动地在电网电压下降时增加无功输出!在电网电压上升时吸收无功功率，以维持电压，提高电力系统的稳定性，改善系统供电质量。

下面小编为大家介绍下同步调相机。

一、同步调相机原理电力系统中的主要负载是异步电动机和变压器。

这些设备均从电网汲取大量的无功功率以供其励磁之用。

所以，电网担负着很大一部分电感性的无功电流，导致电网的功率因数降低，以致发电机和输配电设备的作用不能充分发挥，线路损耗和电压损失增大，输电质量变坏，甚至影响输电的稳定性。

由于同步电机处在过励状态时，可以从电网汲取相位超前于电压的电流，从而改善电网的功率因数（见功率因数的提高，因此在过去的生产实际中，除选用一部分同步电动机外，还在电网的受电端装设一些同步调相机，用于改善电网的功率因数。

根据电网负载情况的不同，适当调节调相机的励磁电流，可改变调相机汲取的无功功率，使电网的功率因数接近于1。

此外,在长距离输电线路中，线路电压降随负载情况的不同而发生变化，如果在输电线的受电端装一同步调相机，在电网负载重时，让其过励运行，增加输电线中滞后的无功电流分量，从而可减少线路压降；在输电线轻载的情况下，让其欠励运行，吸收滞后的无功电流，可防止电网电压上升，从而维持电网的电压在一定的水平上。

同步调相机还有提高电力系统稳定性的作用。

二、同步调相机应用（1）控制电压的大幅偏移；（2）在HVDC的终端作为动态无功支持。

同步调相机是特殊运行状态下的同步电机。

可视为不带有有功负荷的同步发电机或是一种不带机械负荷的同步发电机。

它可以过励磁运行，也可以欠励磁运行，运行状态根据系统的需要来调节。

当它过励磁运行时，将向电网发出无功功率；欠励磁运行时，将从电网吸收无功功率。

同步调相机一般装设自动调节励磁装置，能自动地在电网电压降低时增加输出无功以维持电压，在有强励装置是，在电网故障情况下也能调整系统电压保证继电保护装置的正确动作。

新能源场站中调相机的作用及应用摘要最近几年，我国的新能源发电技术得到了充足有效的发展，光电、风电、水电建设项目正在如火如荼地进行，极大地改善了我国的电力能源结构。

调相机通过调整发出/吸收无功功率的方法，能够有效调整新能源场站的电压大小，切实保证新能源场站并网运行的稳定性。

通过对调相机的概念、工作原理进行简单地阐述分析，详细探讨调相机在新能源场站中的作用及应用场景，有助于推动调相机在新能源场站中的普及与应用。

关键词：新能源；调相机；作用；应用一、调相机的概念及工作原理调相机相当于空载运行的同步电动机，通过调整励磁电流的大小，控制自身向电网输送功率或者吸收功率，从而提升电网电压的稳定性和可靠性。

调相机通常由励磁系统、启动系统、DCS系统、保护系统等几部分组成，是电网调压管控中不可或缺的一部分，特别是在光能、风能发电项目快速发展的时代背景下，调相机得到了广泛的普及与应用。

众所周知，光能发电和风能发电的稳定性比较差，容易受到天文环境的影响。

以光能发电为例，当光照强度高时，产出的电量就比较多；当光照强度比较差时，产出的电量就比较少，而光照强度是不受人为控制的，这就导致光能发电的稳定性比较差，如果将光伏电站直接与外部电网相连，那么起伏不定的光电场站必然会对国家电网造成巨大的冲击，严重者会导致用电器烧毁。

而调相机的引入和应用很好地解决了这一问题。

当光能发电的电压下降明显时，调相机可以利用过励磁运行变成一个无功电源，向外部电网提供无功功率，用来弥补外部电网的电压欠缺。

当光能发电站的电压升高时，调相机通过欠励磁运行变成一个无功负荷，从系统中吸收无功功率，从而平衡外部电网的电压。

通常情况下，调相机的过励磁和欠励磁容量是不一样的，其铭牌标注的容量是过励磁状态下发出公共功率的最大值。

二、调相机在新能源场站中的作用分析在新能源场站中，调相机已经成为不可或缺的存在，调相机运行的好坏直接关系着新能源场站的经济效益和社会效益。

同步调相机特性及应用作者：古曦来源：《山东工业技术》2019年第22期摘要：同步调相机是一种特殊运行状态下的同步电机，其特殊性在于没有负载。

它的运行可以是过励磁运行，也可以是欠励磁运行，其运行状态主要是根据电力系统的需要进行调配。

当它处于过励磁运行状态时，向电网发出无功功率;处于欠励磁运行状态时，从电网吸收无功功率。

当电网电压处于欠压状态时，同步调相机可向电網发出无功功率，使得电网电压处于稳定状态。

本文将从同步调相机的特性和相关的应用着手，浅谈同步调相机的相关问题。

关键词：同步调相机;电网无功补偿;调相机的应用DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.22.1071 同步调相机的特性同步调相机最早发明于20世纪初期，距今已有100多年的历史，其容量可以从最早的13MVA到近年来的350MVA，在这100多年间，同步调相机与其它的电容器和电感器一起发展。

对比而言，同步调相机有它特殊的性质，也有先天性的一些弊端，下面主要就同步调相机的相关特性及优缺点做主要介绍。

1.1 同步调相机在无功功率补偿中的独特优势无功功率，许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递，为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率。

从广义上讲，电压和电流的相位不同以及谐波产生的电流和电压失真均等效于无功存在。

（1）同步调相机具有感性和容性两种补偿范围。

狭义的无功功率可分为感性无功功率和容性无功功率。

感性无功功率是磁场变化时吸收或者释放的功率，其电感器的电流滞后于电压90°;容性无功功率是电场变化时吸收或者释放的功率，其电容器的电流超前于电压90°。

正因为有此特性，因此容性无功功率又称超前无功功率，感性无功功率又称滞后无功功率。

相较于其他的无功补偿方式而言，补偿的范围更广泛。

而且在长距离的高压输送中，输电线对地电容产生的电容无功功率很大，会导致电压上升，危及设备及电网系统的安全。

同步发电机和调相机的试验同步发电机和调相机的常规试验项目{定子绕组的直流电阻{定子绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数{定子绕组的泄漏电流和直流耐压{定子绕组的交流耐压{转子绕组的绝缘电阻{转子绕组的直流电阻{转子绕组的交流阻抗和功率损耗{轴电压定子绕组的直流电阻{测量顺序问题（建议在绝缘试验前）{绕组平均温度的测量z 温度计平均法（3～5只）z 使用发电机埋设的测温电阻011t 235t 235R R ++=定子绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数{定子水内冷发电机的绝缘测试z 正确将定子绕组进出水管和出线进出水管接入屏蔽回路z 检温元件绝缘不良{原理图{温度折算问题{绝缘绕组最低值的确定{吸收比和极化指数的规定tt t C R R )1(10−=α定子绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数{R1绝缘电阻{C1几何电容{R2 C2为吸收回路{R3汇水管电阻{R4汇水管法兰对地绝缘电阻定子绕组的泄漏电流和直流耐压{严禁在氢气置换过程中，进行耐压试验{正确将定子绕组进出水管和出线进出水管接入屏蔽回路{水质应合格，以降低电源容量，稳定读数{分段加压时，每段应在加压的1min内，仔细观察泄漏电流的变化情况定子绕组的泄漏电流和直流耐压{当发生读数急剧波动时，应仔细查找原因{读数不稳的情况时，应采用加大平波电容的电容量、提高水质、消除水的极化电势影响等方式，避免错误判断定子绕组的泄漏电流和直流耐压77437741150,22080,100060kV 64256427762750kV 51135115561540kV 39738841830kV 26325426420kV 131********kV 总电流(mA)泄漏电流(μA)总电流(mA)泄漏电流(μA)总电流(mA)泄漏电流(μA)C 相B 相A 相电压定子绕组的泄漏电流和直流耐压77437741784560kV 64256427702750kV 51135115561540kV 39738841830kV 26325426420kV 131********kV 总电流(mA)泄漏电流(μA)总电流(mA)泄漏电流(μA)总电流(mA)泄漏电流(μA)C 相B 相A 相电压定子绕组的泄漏电流和直流耐压定子绕组的交流耐压{耐压试验准备工作：转子绕组在滑环处接地；发电机出口CT二次绕组短路接地；埋置检温元件在接线端子处电气连接后接地；对绕组进行充分放电{并联谐振补偿电感的计算方法转子绕组的绝缘电阻{地线接于转子轴上，不要接在大地或机座上转子绕组的直流电阻{注意消除电桥的测量线与滑环的接触电阻转子绕组的交流阻抗和功率损耗{测量转子交流阻抗时，断开与励磁系统的联系{测量转子交流阻抗时，应先进行绝缘测量{应先进行退磁操作{应使用线电压，以避免相电压中的谐波分量{试验电压峰值不应大于转子绕组额定电压转子交流阻抗{在定子膛内测量时，定子绕组上有感应电压，因而应断开与外电路的连接轴电压{座式轴承轴电压{端盖式轴承轴电压{应同时记录发电机有功功率和无功功率（或空载、短路状态）{使用高内阻电压表{轴电压不应超过10V{有条件时，可用录波仪测量。