第一篇：風機電機功率的計算方法

選用的電機功率N=（Q/3600）*P/（1000*η）*K其中風量Q單位為m3/h，全壓P單位為Pa，功率N單位為kW，η風機全壓效率(按風機相關標準，全壓效率不得低于0.7,實際估算效率可取小些,也可以取0.6,小風機取小值,大風機取大值)，K為電機容量系數,參見下表。

1、離心風機

功率KW

一般用

灰塵

高溫 小于0.5

1.5

1.2

1.3 0.5-1

1.4

1-2

1.3

2-5

1.2

大于5

1.1-1.15

2、軸流風機：1.05-1.1，小功率取大值,大功率取小值 選用的電機功率N=（Q/3600）*P/（1000*η）*K 風機的功率P（KW）計算公式為P=Q*p/（3600*1000*η0* η1）Q—風量，m3/h； p—風機的全風壓，Pa；

η0—風機的內效率，一般取0.75~0.85，小風機取低值、大風機取高值

η1—機械效率，1、風機與電機直聯取1；

2、聯軸器聯接取0.95~0.98；

3、用三角皮帶聯接取0.9~0.95；

4、用平皮帶傳動取0.85 如何計算電機的電流： I=（電機功率/電壓）*c 功率單位為KW 電壓單位：KV C：0.76（功率因數0.85和功率效率0.9乘積）

第二篇：淺談變頻電機試驗的功率測量

淺談變頻電機試驗的功率測量

徐偉專,董行健，方宏

(1.國防科學技術大學，湖南 長沙 410073；湖南銀河電氣有限公司, 湖南 長沙410073 ；2.西南交通大

學電氣工程學院, 四川 成都 610031）

摘要：本文首先對三表法和二表法在電機試驗中的測量方式進行了比較，其次分析了電容電流存在時的電機功率測量方法及誤差，并對兩表法測量進行了改進，最后討論了電容電流對功率測量的影響以及消除方法。

關鍵詞： 電機試驗，功率測量，二表法，三表法，電容電流

1,21,3

A Brief Talk on Power Measurement of Variable Frequency Electrical Machine

Xu Wei-zhuan,DONG Xing-jian

（1．HuNan Yinhe Electric Co..Ltd, Changsha Hunan 410073, China 2．Department of Electric Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu Sichuan 610031, China；）

21,2Abstract: The comparison between double meter method and three meter method on Electrical Machine test is firstly introduced.Then the power measurement method and its error with capacitor current existing are analyzed.Next, a method to improve the double meter method is proposed.Finally, the influence and its eliminations are discussed.Key words: Electrical machine test, Power measurement, Double meter method, Three meter method, Capacitor current 0 引言

隨著變頻調速技術的高速發展。變頻電源作為電機試驗電源，存在諸多的優勢，但是，與區別于機組電源相比，變頻電源存在一些機組電源所未遇到的問題。比如功率測試，《變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法》[1]報批稿指出，“脈沖頻率高的場合不宜使用兩表法（Aron接法）。這是因有電容電流存在，輸入電流相量之和可能不為零。因此，應采用每相用一個功率表的測量方法”。

本文首先分析了三表法和二表法的功率測量原理，隨后就電容電流存在時的功率測量方法和誤差，對三表法和二表法進行了對比，最后討論了實際應用中如何處理電容電流對功率測量的影響。

iAANBCiBiC 圖1 Y型三相電路

式中，iA(t)、iB(t)、iC(t)為三相瞬時電流，uAN(t)、uBN(t)、uCN(t)為三相瞬時電壓。

式(1),(2)即為三表法測量功率的原理，圖2為三表法的測量電路。

*A*1 三表法和兩表法功率測量原理 WW* 三相電路有功功率的測量方法有二種：三表法，兩表法 [2,3,4]。圖1為Y型接法的三相電路。

三相瞬時功率：

p(t)?uAN(t)?iA(t)?uBN(t)?iB(t)?uCN(t)?iC(t)

(1)

B*CN*W*平均功率：

圖2 三表法測量電路

P?UANIAcos?A?UBNIBcos?B?UCNICcos?C

?PA?PB?PC

(2)

由圖（2）知，三表法測量功率的前提是三相

四線制，只有三相繞組為Y型連接，才能接成三相四線制。對于Y連接的三相負載，若中線N未引出，則有 iA?iB?iC?0

(3)另外 UAB?UAN?UBN，UCB?UCN?UBN

(4)將上述式(3),(4)代入式（1），有

p(t)?uAB(t)?iA(t)?uCB(t)?iC(t)

(5)P?UAB?IA?cos?1?UCB?IC?cos?2?P1?P

2(6)式中，?1為UAB與IA的相位差，?2為UCB與IC的相位差。式(5)、(6)即為兩表法的測量原理，圖3為兩表法的測量電路。

*A*WBC*W* 圖3 兩表法測量電路

△連接時，有同樣的結論。圖3中，兩個功率表的公共端接在B相，顯然，兩表法的接線方式共有3種，分別以A、B、C相為公共點。由兩表法的推導過程可知，兩表法的應用前提是iA?iB?iC?0，故兩表法適用于中線未引出的Y連接或△連接的三相電路，即適用三相三線制的三相電路功率測量，與負載是否對稱無關。相反，三表法由于需要將中性點作為電壓的參考點，只能用于三相四線制電路的功率測量，不能用于三相三線制電路的功率測量?？梢?，兩表法和三表法的用途不同，一般而言，兩者不能兼容，對于確定的電路，能采用兩表法測量的，就不能采用三表法測量，反之，能用三表法測量的，就不能用兩表法測量。有一種特殊情況，在三相四線制電路中，若中線無電流（例如，電源對稱，負載對稱的情況下）既可用三表法，也可用兩表法。這也許就是部分人認為兩表法只適合三相對稱電路測量的原因。顯然，這種認識是錯誤的。首先，對稱電路，只在電路分析時有意義，對于測量來講，并無實際意義。因為測量

是人類認知或檢驗的一個過程，而對稱與否，是測量的結果，測量之前，我們并不知道其是否對稱。其次，對于對稱電路來說，只需用一個功率表，讀數乘以三即可，無需采用兩表法或三表法。存在電容電流時的電機功率測量

2.1 測量方法

對于變頻器供電的三相系統中，當載波頻率較高時，這些高頻電壓信號經過傳輸電纜時，會通過周圍的雜散電容形成電容電流，在電機內部，包括軸承電容在內的各種分布電容也會形成電容電流，造成三相電流和不等于零，按照兩表法的原理，此時采用兩表法測量會造成誤差。為此，國家標準《變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法》報批稿指出，“脈沖頻率高的場合不宜使用兩表法（Aron接法）。這是因有電容電流存在，輸入電流相量之和可能不為零。因此，應采用每相用一個功率表的測量方法”，標準中，未明確實際應用中面臨的下述問題：

1． 多高的脈沖頻率下，不宜使用兩表法？

2．用一個功率表測量每一相是否就是三表法？

3．采用三表法，對于中線未引出的電機，如何測量？

4．采用三表法，是否可以忽略電容電流的影響？

雜散電容根據對功率測量的影響，可以分為兩種，第一種，其電流最終回到電源，無中線系統，仍然有iA?iB?iC?0；第二種，其電流通過地回路等泄漏，不再回到電源，可能導致無中線系統

iA?iB?iC?0。本文主要考慮第二種雜散電容的影響，并以電容的對地電流影響為例，圖4為存在對地電容電流的三相電路。

iiA1AAiA0iGiBiB1BB0iNiCiC1CC0

圖4存在對地電容電流的三相電路

圖4中。iA1，iB1，iC1為雜散電容引起的泄漏電流。iA0，iB0，iC0為電機繞組實際相電流，iA，iB，iC為總電流，有：

iA?iA0?iA1 iB?iB0?iB(6)iC?iC0?iC1

T(7)P?(?(uANiA0?uBNiB0?uCNiC0)dt0T??(uAGiA1?uBGiB1?uCGiC1)dt）/T0 由于電容不消耗功率，式（7）的第二項為零，即： TP??(uANiA0?uBNiB0?uCNiC0)dt /T

(8)0 式(8)說明了兩個問題，首先，功率與電容電流無關，其次，從測量角度看，除非電機三相繞組的始端和末端均引出，否則，iA0、iB0、iC0不易直接通過測量獲得。為了方便測量，我們對P進行下述變換: TTP?(?(uANiA0?uBNiB0?uCNiC0)dt??(uAGiA1?uBGiB1?uCGiC1)dt)/T00TT?(?(uANiA?uBNiB?uCNiC)dt??(uANiA1?uBNiB1?uCNiC1)dt)/T00TT?(?(uANiA1?uBNiB1?uCNiC1)dt??(uNGiA1?uNGiB1?uNGiC1)dt)/T00 TT??(uANiA?uBNiB?uCNiC)dt/T??uNG(iA1?iB1?i)dt/T

(9)C100 電機試驗中，對于較大功率的電機，往往只引出三根線，式（9）中，第一項可直接測量，第二項不易測量，其值取決于電容電流和負載中性點電位。在電容電流不能忽略的情況下，如何準確測量三相電機的功率，尤其是如何采用兩表法準確測量功率，對電機試驗功率測量具有現實指導意義。2.2存在電容電流時的三表法測量誤差

采用三表法測量的功率為：

T P3??(uANiA?uBNiB?uCNiC)dt/T0

(10)T?P??uNG(iA1?iB1?iC1)dt/T0可見，三表法測量功率，并不能完全消除電容電流的影響，假設電容電流帶來的附加誤差為EP3，則有：

TEP3???uNG(iA1?iB1?iC1)dt/T

(11)

0當中性點接地時，uNG?0，P3?P。

2.3 存在電容電流時的兩表法測量誤差

以B相為公共端，采用兩表法測量的功率為：

TP2B??(uABiA?uCBiC)dt/T0T

??(uANiA?uBNiA?uCNiC?uBNiC)dt/T

0TT??(uANiA?uBNiB?uCNiC）dt/T?0?uBN(iA?iB?iC)dt/T0T??(uANiA?uBNiB?uCNiC）dt/T0T??uNG(iA?iB?iC)dt/T0T??uBG(iA?iB?iC)dt/T0

T?P??u

(12)

BG(iA?iB?iC)dt/T

0 TEP???uBG(iA?iB?iC)dt/T

(13)0由于 iA0?iB0?iC0?0，所以 iA?iB?iC?iA1?iB1?iC1。

TEP???uBG(iA1?iB1?iC1)dt/T

(14)

0同理，有：

TP2A?P??uAG(iA1?iB1?iC1)dt/T

(15)0

T

(16)

P2C?P??uCG(iA1?iB1?iC1)dt/T0 對于電機試驗，一般而言，電機的三相繞組基

本對稱，分布電容也存在一定的對稱性。即：uNG?uAG,uNG?uBG,uNG?uCG。故三表法測量結果較為準確。兩表法測量的改進

電機試驗中，中線通常沒有引出，導致無法采

用三表法進行測量。如何提高兩表法的測量精度，具有積極的現實意義。將分別以A、B、C為同名端的三次兩表法測量結果進行平均

P?P2B?P2C2?P2A(17)T?P?AG?uBG?uCG)(iA1?iB1?iC1)dt/3T0?(uT?P??(uAN?uBN?uCN?3uNG)(iA1?iB1?iC1)dt/3T0 由于電機試驗時，試驗電源一般具有較好的對稱性，當電源完全對稱時，有uAN?uBN?uCN?0，即 TP

(18)2?P??uNG(iA1?iB1?iC1)dt/T

0 此時，測量結果與三表法測量結果相等，圖5為測量原理圖，圖中采用能測量瞬時值的兩個電壓表和三個電流表，由于uCA?uCB?uAB，功率可按照式（17）求取。改進后的兩表法的優點是適合三相三線制的功率測量。

AAVBAVCA 圖5：改進后兩表法測量原理圖 分析與探討

4.1電容電流對功率測量的影響

不論是三表法、兩表法還是改進后的兩表法，功率測量結果均受漏電流大小的影響。且其附加的絕對誤差均與iA1?iB1?iC1成正比，iA1?iB1?iC1與電源電壓有關，電壓越高，尤其是高次諧波電壓越高，iA1?iB1?iC1越大。其相對誤差與功率P有關，當P越小，相對誤差越大。即：電源電壓固定時，負載電流越小，相對誤差越大；功率因素越低，相對誤差越大。就電機試驗而言，同樣的變頻器，對于同一臺電機而言，負載試驗時，誤差較??；空載試驗時，誤差較大。

4.2 分離負載電流與電容電流

不論是三表法、兩表法還是改進后的三表法，功率測量結果均受電容電流大小的影響。在了解測

量方法和誤差后，更重要的是如何分離負載電流和電容電流，實現用兩表法或三表法準確測量功率。

不論是三表法還是兩表法，測量到的線電流為負載電流與電容電流之和，我們稱為總電流。電容電流的大小與載波頻率有關，載波頻率越高，電容電流越大，由于分布電容的容量較小，電容電流主要由高次諧波構成。由于電機負載呈感性，負載電流主要由基波和低次諧波構成。

理論上，我們可以通過對總電流的諧波成分進行分析估計電容電流的大小，較高次的諧波電流，主要是電容電流，基波電流及較低次的諧波電流，主要是負載電流。而實際上，不同特性的電機，對諧波的截止頻率不同，我們很難用一個通用的，確切的頻率值來衡量這個界限，從而不能有效地指導實際測量。實際測量時，更有效的辦法應該是盡量減小電容電流。首先，對于線路電容電流，其大小與載波頻率，脈沖上升時間，電纜長度有關，實際測量時，只要將測試設備盡可能靠近電機端，完全可以忽略電容電流的影響，還可減小線路電壓降對功率測試的影響。其次，電容電流由高次電壓諧波造成，而高次電壓諧波除了增加功率測量誤差外，還有諸多的危害，如：

1.在電纜傳輸環節，高次諧波會造成過沖電壓，損

壞電機絕緣。2.在電機內部，高次諧波導致的軸承電流會損害電

機軸承。

3.高次諧波產生很強的電磁干擾，影響其它設備運

行。

因此，不論是電機試驗還是工業運行的變頻電源，都應該盡可能減小這種高次諧波。對于變頻電機試驗而言，若要求試驗電源是正諧波電源，需要在變頻器的輸出加裝正諧波濾波器。若要求模擬用戶運行環境，可采用諸如dv/dt濾波器等低通濾波器以保護電機。只要采取了上述兩種方式中的任意一種，均可大大減小電容電流，提高功率測試精度。

對于載波頻率較高，而輸出又未加裝任何濾波器的變頻器，可通過下述方法判斷電容電流的大小。不引出中線或將中線懸空，采用三個寬頻帶的電流傳感器，由于iA?iB?iC?iA1?iB1?iC1，通過對三相電流的高速采樣，運算其向量和，該向量和即為電容電流的向量和。結論

電容電流存在，輸入電流向量和可能不為零，對兩表法或三表法測量均會造成附加誤差。改進后的兩表法測試誤差與三表法基本相當。就電機試驗而言，可通過就近測量和附加濾波器等方式減小電容電流，提高測試精度。

【參考文獻】

[1]GB/T 22670-2008 變頻器供電三相籠型感應電動機試驗

方法[ S].[2].邱關源.《電路(第五版)》[M].北京:高等教育出版

社,2006.[3] 龔立嬌,吳延祥,李玲.三相功率的測量方法[J],石河子大

學學報(自然科學版), 2005,(02).[4] 劉麗君,伍斌.三相電功率兩表測量接線方法的研究[J]，西南師范大學學報(自然科學版), 2002,(04).

第三篇：不同風機接入電力系統的潮流計算方法比較

不同風機接入電力系統的潮流計算方法比較

中文摘要：各類風機由于其結構特點的不同決定了其接入電力系統的潮流計算方法的差異，通過對普通異步風機、永磁直驅同步風機、雙饋異步風機接入電力系統的潮流計算方法討論和比較，可以更加清楚的掌握對各類風機的使用。

關鍵詞：普通異步風機永磁直驅同步風機雙饋異步風機電力系統潮流計算 正文：

近年來“隨著人們對可持續發展戰略的認識”風力發電在全球獲得了迅猛發展，截止2005年，全球風電裝機容量已達,59332MW，排名前幾位分別為德國18428MW，西班牙10027MW，美國9149MW，中國以1246MW排第8位/。風電場建設包括風資源測量評估、風場選址、發電機選型、風場內部微觀選址、風電場升壓站建設、接入電網線路建設等一系列問題、其中“風電場選址與接入系統設計都是規劃階段的重要問題” 其重要性不言而喻、對含風電場電力系統進行潮流計算“是規劃階段的基礎工作”是風電場升壓站、接入系統線路方案確定的考慮因素之一，另外“在風電系統動態仿真中”狀態變量的初值也由潮流計算獲得，因此"對含風電場電力系統進行潮流計算是非常有意義的。

風電場的潮流計算主要是對風電并網后根據給定的網絡結構和運行條件確定整個網絡的電氣狀態，主要是對風電并網后的電網中各個節點的電壓幅值和相角、網絡中功率的分布及功率損耗等，并進行越界檢查，以了解和評價風電場并網后的運行情況。常用于評估風電機組并網后對電網穩態運行的影響，同時也為分析風電場并網后分析對電網影響等其他理論研究工作的基礎，具有重要的意義。國內外對風電潮流的研究有著幾十年的歷史，風電場的潮流計算主要包括

含普通異步電機的風電場潮流計算、含永磁直驅風機的潮流計算和含雙饋異步電機的風電場潮流計算。風電場的潮流計算關鍵是正確建立風電機組的數學模型。電力系統中節點分為ＰＱ節點、ＰＶ節點和平衡節點。一般異步發電機本身沒有勵磁調節裝置，不具有調整節點電壓的能力，因此不能像常規的同步發電機一樣將它視為電壓幅值恒定的ＰＶ節點，它只能依靠無功補償裝置才能保持風電場出口電壓恒定。同樣風電場中的異步發電機向系統注入有功功率的同時還要從系統吸收一定的無功功率，吸收的無功大小與發電機的機端電壓、發出的有功功率以及滑差有著密切相關，因此不能把它處理為恒功率的ＰＱ節點。

一、異步電機計算潮流的方法 首先給出了風電場的簡化ＰＱ模型、簡化ＲＸ模型的潮流計算模型，根據兩種模型的缺點，提出了一種新的風電場潮流計算模型即為擴展潮流模型。擴展潮流模型將異步發電機直接納入電力網絡，同時將異步發電機等值電路模型的中間激磁支路的端點作為一個虛擬ＰＱ節點進行計算，建立約束方程；建立異步發電機轉子側和定子側之間的轉矩平衡方程。模型建立詳細潮流約束方程，推導雅可比矩陣元素，建立擴展風電潮流算法，最后通過算例分析驗證算法的有效性異步風力發電機潮流建模—牛頓拉夫遜法潮流計算，牛頓法是解非線性方程的有效的方法。它把非線性方程的求解變成反復的求解線性方程，逐步接近非線性方程的解的過程，通常稱為逐次線性化過程。而且牛頓一拉夫遜法求解潮流計算具有平方項收斂的速度，能夠使潮流快速收斂。極坐標的牛頓拉夫遜法求解潮流問題的步驟如下：（１）計算有功功率和無功功率的不平衡量 假設系統中有n號節點，第1-m號節點為PQ節點，第m+1~n-1號為PV節點，n號為平衡節點。PQ節點不平衡量為： PV節點的功率不平衡量為：（２）計算雅可比矩陣 修正方程如下： 當i≠j時： 當i=j時：（３）潮流方程的求解化成下面的方程 根據上述步驟進行潮流計算，直至潮流熟練，輸出結果。風電機組容量等值計算，等值后的風電機組容量為： 簡化結構異步電機潮流算法： 對于常規的含普通異步電機的風電場潮流計算時，一般只考慮風力發電機和所連接的電網，忽略了風力機部分以及風力機與發電機之間的聯系。同時，在進行潮流計算時，只考慮風機發出的功率全部輸送到與風機連接電網中，不考慮風機由于漿矩角的變化對輸出功率的影響。在進行風電場的潮流計算時，由于風機的機械部分的變化跟不上電氣部分的變化速度，一般將風電場節點作為ＰＱ節點進行處理，但ＰＱ節點的無功功率與風機自身的參數以及風場節點電壓有關。忽略空間和時間諧波、忽略勵磁飽和、忽略鐵損，將轉子電阻和轉子電抗折算到定子側，圖３．１（ａ）給出異步電機穩態Ⅱ等值電路，其中是定子和轉子電阻，是定子和轉子電抗，是激磁回路電抗，Ｓ為異步發電機的滑差，是對地并聯電容。由于激磁電抗遠大于定子電抗，且定子電阻較小。因此把勵磁支路外移，合并定子和轉子支路。采用簡化等值電路時，型簡化 等值電路如圖３．１（ｂ）所示。大型風電場中的普通異步發電機以超同步轉速情況下發電運行，發電機將風力機提供的機械功率轉化為電磁功率輸出，同時從電網或無功補償裝置中吸 收無功功率來維持勵磁電流的大小。圖３—１（ｂ）所示簡化等值電路中，定子電抗與轉子電抗合并式。定義電納容性為正，電抗感性為負，將激磁支路式。的電抗與對地電容并聯等值電抗為 假定異步風機流向電網功率為正，則將異步風機視為發電機處理，定義風機的輸出有功功率如下：、發電機滑差以及無功功率 無功功率對節點電壓求導得： 將風電場節點作為ＰＱ節點，根據風機出力曲線確定不同風速下的風機的出力，根據潮流建模公式代入潮流計算，采用算例分析，計算出潮流結果。簡化RX模型： 采用ＲＸ模型進行潮流計算的基本思想是兩個迭代步驟：（１）通過常規潮流計算計算出發電機的端電壓；（２）通過異步發電機的滑差迭代計算出發電機的滑差。采用簡化ＲＸ模型避免了潮流計算的兩步迭代，能夠節省潮流計算的計算時間。圖３．１（ａ）為普通異步發電機的穩態等值電路圖，計算出普通異步發電機的電磁功率。由異步發電機原理知道，異步發電機發出的電磁功率式為 由此可見異步發電機的輸送到電網的電磁功率Ｂ隨著滑差ｓ的變化而變化，同時風力機的轉速、葉尖速比、風能利用系數以及機械功率也與滑差ｓ有關。根據系統的功率平衡的關系，風力機的機械功率等于輸送到電網的有功功率相等。由于初始的功率不相等，通過滑差ｓ的迭代使兩個功率最終達到平衡。采用牛頓拉夫遜計算潮流，引入風力機的機械功率與送到電網的有功功率的差和滑差修正量，修正方程為：。與轉子電流、滑差ｓ等有關，其表達 程序框圖如下：

二、雙饋異步風機的潮流計算方法

本節在對雙饋風機進行潮流建模時，將雙饋風電機組的風電場作為恒定功率因數的ＰＱ節點進行處理，功率因數值設為０。９８。然后根據雙饋異步發電機的穩態等值電路以及雙饋風機的發電系統示意圖分析各個功率之間的關系，及轉矩平衡關系，建立約束方程，推導雅可比矩陣元素，建立潮流計算模型。圖４—１（ａ）為雙饋異步發電機的穩態等值電路，圖４．１（ｂ）為雙饋異步電機系統發電示意圖。在圖４．１（ａ），所為定子電壓，復功率，以為轉子電壓為轉子端到中間節點的為定子端到中間節點的復功率，其他參數同普通異步電機等值電路的參數意義相同。在圖４—１（ｂ）中，風電場的節點設為i節點，為網側變流器出口電壓，分別為風機輸入到電網的有功功率和無功功率，為變壓器的阻抗。系統中的普通節點的潮流計算約束方程按照節點類型建立約束方程，推導雅可比矩陣元素。風電場節點的潮流計算變量的約束方程根據雙饋風電機組的功率平衡關系以及風力機與發電機之間的轉矩平衡條件來建立，并推導出對應的雅可比矩陣元素。令，以下定義類似。節點i流向節點Ｗ的復功率： 節點w流向定子側的復功率為： 節點w流向轉子側的復功率為： 轉子端流向節點w的復功率為： 網側變流器端口流出的復功率為： 節點i流向變流器的復功率為：（１）風機與外網之間的連接 根據基爾霍夫電流定律，流入節點電流之和為零。分別注入ｉ節點的有功功率和無功功率。節點ｉ對應于電網有功功率平衡約束方程為： 對應變量的雅可比矩陣的元素為： 節點i對應于電網的無功功率平衡約束方程為： 對應變量的雅可比矩陣元素為：（２）雙饋電機的等值電路 在雙饋異步電機穩態等值電路中，虛擬內節點w連接定子支路和轉子支路，以及激磁支路，圖４．２為虛擬節點的電路結構。相比較普通異步電機，轉子電壓值不為零。根據節點功率平衡，建立內節點w有功功率平衡約束方程： 推導對應變量的雅可比矩陣元素為： 虛擬節點w的無功平衡約束方程為： 對應變量的雅可比矩陣的元素為：（３）雙饋風機的外部電路 對于風電場出口節點來講，不僅連接外電網和雙饋異步發電機的定子側，還通過變壓器連接著網側變流器，變壓器的阻抗為為風電場出口處的結構，根據基爾霍夫電流原理，對ｉ節點注入功率之和為０。建立ｉ節點與發電機之間功率平衡約束方程。對i節點與發電機部分建立有功功率平衡約束方程： 對應的雅可比矩陣元素為： 節點i對與發電機部分建立無功功率平衡約束方程： 對應變量的雅可比矩陣的元素為： 在穩態運行時，忽略變換器的開關損耗。根據能量守恒原理，背靠背變流器輸出有功功率之和等于零，即向兩側流出（或注入）的有功功率不變。網側變流器輸出無功為給定值一般取零，以防止ＰＶ控制方式下，電網需求無功過小，網側變流器輸出無功倒流至異步電機。對變流器建立約束方程，并推導雅可比 矩陣元素。背靠背變流器有功功率的約束方程如下： 對應變量的雅可比矩陣的元素為： 由于變流器之間不考慮無功功率的傳輸，網側變流器采用單位功率因數的控制方式運行，的值設為０。對應的網側變流器的無功功率約束方程為： 對應變量的雅可比矩陣為：（４）轉矩平衡簡化模型 雙饋異步發電機的電磁功率為： 轉矩平衡方程為： 雙饋風機的機械功率采用最大功率跟蹤計算，其表達式為： 和普通異步電機相比，在雙饋異步電機的轉矩平衡方程時，考慮了轉子電壓對功率平衡的影響。對應變量的雅可比矩陣元素為： 根據潮流計算約束方程以及推導雅可比矩陣元素，建立潮流計算模型： 雙饋風電機組潮流計算的程序框圖：

三、永磁直驅同步風機的潮流計算

牛頓法是解非線性方程的有效的方法。它把非線性方程的求解變成反復的求解線性方程，逐步接近非線性方程的解的過程，通常稱為逐次線性化過程。這是牛頓法的核心。用牛頓法解三相潮流問題的步驟如下：（1）、計算功率不平衡方程

式中表示了一個有n+1個母線的系統功率不平衡矩陣，其中有m個PQ母線，n-m個PV母線，1個平衡節點。

PQ節點的功率不平衡量為該節點的功率給定值與當前電壓計算出來的實際功率差，可表示為：

其中i=1,2,3….，p=a，b，c。

而對ＰＶ節點來說，節點電壓幅值是給定的，不再作為變量。同時，該點無法預先給定無功功率。這樣，該點的無功不平衡量也就失去了約束作用。因此，在迭代過程中無須計算與ＰＶ節點有關的無功功率方程式。

只有當迭代結束后，即各節點的電壓向量求得后，再求PV節點應當維持的無功功率。（2）計算雅可比矩陣

（４）含風電場的電力系統三相潮流的求解最終能化成求解下列方程

風電場在牛頓法中的處理

風電場等各種分布式電源可以建立成ＰＱ節點，ＰＶ節點，ＰＩ節點和Ｐ－Ｑ（Ｖ）節點這四種節點類型。對ＰＱ類型的分布式電源只需將它們簡單處理成功率值是負的負荷即可。本節主要分析其他三種類型的分布式電源在程序中的處理。（１）Ｐ恒定，Ｖ恒定的ＰＶ節點

ＰＶ節點可以直接代入牛頓法中處理。若ＰＶ母線與系統通過ｎ（ｎ＝ｌ，２，３…）相線路連接，則母線上各節點注入功率為母線總注入功率的ｎ分之一。在每次迭代后，可以求出節點的電壓相角和無功功率。若計算出的節點無功越限，則將其轉換成對應的ＰＱ節點，Ｑ值等于該分布式電源能發出的最大無功值。如果在后續迭代中，又出現該節點電壓越界，重新將其轉換成ＰＶ節點。（２）Ｐ恒定，電流幅值Ｉ恒定的ＰＩ節點

ＰＩ節點不可以直接代入牛頓法中處理，所以在每次迭代前須做一定的處理。若ＰＩ母線與系統通過ｎ（ｎ＝ｌ，２，３…）相線路連接，則母線上各節點注入功率為母線總注入功率的ｎ分之一。相應的無功功率可以由上一次迭代得到的電壓，給定的電流幅值和有功功率計算得出：

其中，為第ｋ＋１次迭代的分布式電源的無功功率值；

五分別為第ｋ次迭代得到的電壓的實部和虛部；Ｉ為恒定的分布式電源的電流相量的幅值；尸為恒定的有功功率值。

因此在進行潮流計算時，第抖１次迭代前可以把ＰＩ節點的無功注入量求出，在第ｋ＋ｌ迭代過程中便可將ＰＩ節點處理成有功和無功輸出分別為Ｐ和的ＰＱ節點。在每次迭代后，可以求出節點的電壓相角和無功功率。ＰＩ型的分布式電源也有無功輸出的限制，但從式（３－６）可以看出，的標幺值一般在１．０附近，Ｐ和，是

。值的只是該ＰＩ兩個必需維持的值，所以影響最后計算出來的節點的給定有功功率和電流幅值，即Ｐ和，若給定得合理，則計算得出的無功功率不會越限。

（３）Ｐ恒定，Ｖ不定，Ｑ受Ｐ、Ｖ限定的Ｐ—Ｑ（Ｖ）節點Ｐ－Ｑ（Ｖ）節點不可以直接代入牛頓法中處理，所以在每次迭代前須做一定的處理。Ｐ－Ｑ（Ｖ）節點給定的輸出有功功率只為異步電機的輸出有功功率，節點電壓Ｕ在每次迭代后都得到修正，節點的注入無功功率Ｑ計算公式如下：

其中，ｓ為異步電機的轉差率；為發電機定子電抗與轉子電抗之和：為勵磁電抗；ｒ為轉子電阻；Ｑ’為異步電機的吸收無功；為異步電機的功率因數：

仍為并聯電容器后節點的功率因數；一般要求在０．９以上；鱗為并聯電容器需要補償的無功；刀為投入的并聯電容器組數；

為每組電容器補償的無功；Ｑ’為電容器組實際補償的無功；Ｑ為參與潮流迭代的節點注入無功。這里提出的動態調整并聯電容器組接入組數的方法，相比于將風機視為功率因數恒定的考慮，更加符合實際異步風機運行的情況，因而，基于該模型的分析計算結果更為精確。Ｐ－Ｑ（Ｖ）母線與系統通過ｎ（ｎ＝ｌ，２，３…）相線路連接，則母線上各節點注入功率為母線總注入功率的ｎ分之一。在進行潮流計算時，第ｋ次迭代后可以把Ｐ-Ｑ（Ｖ）節點的無功吸收量求出，在第ｋ＋ｌ迭代過程中便可將Ｐ-Ｑ（Ｖ）節點處理成有功和無功輸出分別為Ｐ和的ＰＱ節點。

通過對以上三種風機的潮流計算方法的分析，我們對風機接入電力系統有了更深入的了解，對比各風機的特點，可得到不同的結論。首先普通異步風機具有一般異步電機的特點，只是對PQ節點的處理方法稍有不同。通過對雙饋風電機組的潮流建模建立及驗證，計及雙饋電機詳細內部結構和各種穩態安全約束，采用優化算法求解不同風速下無功出力范圍；基于電機有功損耗最小，求解無功最優分布。根據雙饋風電機組的潮流計算，獲得風電機組的穩態運行情況和發電機運行參數，驗證了雙饋風電機組潮流算法的有效性。在進行無功優化時，發出無功時，最大無功出力受轉子繞組電流限制。吸收無功時，最小無功出力當定子繞組電流限制。調整網側變流器參考無功出力，可以增加雙饋電機無功出力范圍，但是在恒ＰＱ運行方式下，可能引起無功環流，增加電機的損耗。隨風速增加或者定子電壓下降，雙饋異步電機無功出力范圍變窄。采用恒功率因數方式運行時，低風速下雙饋電機無功出力得不到充分利用，而高風速、低定子電壓下可能達不到給定功率因數要求。根據最小有功損耗優化計算出的無功功率，作為雙饋異步電機穩態運行時的輸出無功功率值，可提高雙饋異步電機的運行效率。而雖然雙饋異步電機占主導地位，但永磁直驅也解決了一些雙饋電機解決不了的問題。參考文獻：

第四篇：水泥磨主排風機電機損壞的事故報告

金泥集團干法二廠水泥磨主排風機電機燒毀 的事故報告

2011年12月20日白班，機電車間電工對水泥磨主排風機電機進行維護保養，到小夜班時，電工準備開機進行試機，當電機開機時，不到10秒鐘，電機內突然冒煙，中控顯示前軸承溫度高，經現場檢查電器元件完好，于是懷疑是前軸承溫度高引起，隨即拆開電機檢查前端軸承。當電機打開后發現，前端軸承內套和軸抱死，軸承無法取下，且軸面嚴重損傷，無法正常使用。廠領導及相關技術人員到現場后確認已發生電機損壞事故，立即進行檢修。事故發生后干法二廠及時向公司安委會及市保險公司匯報了本次事故。

12月21日小夜電工將電機軸及轉子抽出送往光陽進行處理，12月22日白班，處理完畢后經技術人員鑒定，加工后的軸不圓，安裝后軸承仍然會出現嚴重的跑內圓現象，問題仍然得不到解決，經和廠家聯系，必須將電機重新返回廠家進行處理，方可安全使用。此次事故屬于重大責任事故。事故經過：

2011年12月20日白班，機電車間電工對水泥磨主排風機電機進行維護保養，到小夜班時，電工準備開機進行試機，當電機開機時，不到10秒鐘，電機內突然冒煙，中控顯示前軸承溫度高，經現場檢查電器元件完好，于是懷疑是前軸承溫度高引起，隨即拆開電機檢查前端軸承。當電機打開后發現，前端軸承內套和軸抱死，軸承無法取下，且軸面嚴重損傷，無法正常使用。事故原因：

事故發生后組織人員現場查勘、分析認為造成此次事故的主要原因是：

（1）電工維護保養更換完電機軸承后，沒有認真考慮是否裝配合適，使得電機軸承內圈和轉子軸之間為過盈配合，兩個接觸表面之間沒有相對運動。當電機拖動負載后，出現小幅的相對運動。接觸面的接觸壓力使結合表面的微凸體產生塑性變形，當塑性變形足夠大時，就發生金屬粘著。在外界小幅振動的反復作用下，出現粘著點剪切，粘附金屬脫落，剪切處表面被氧化，由于兩表面緊配合，磨屑很難排出，因而成為磨料，加速了微動磨損的進程。這樣循環往復，最終導致電機軸承抱死。（2）電工在以往的維護保養過程中不認真，軸承嚴重跑內圓不能及早發現，造成電機長時間帶病運行。通過此次對電機抽芯檢查分析，斷定是上述兩個方面因素的綜合作用造成配合副之間粘合抱死的嚴重故障。

金泥集團干法二廠

二〇一一年十二月二十三日

第五篇：西川煤礦3#壓風機燒壞電機分析報告

西川煤礦3#壓風機電機燒壞分析報告

一、事故經過：

2014年4月5日夜班5點3#壓風機出現故障停機。5日早班機電人員進行檢修，發現接觸器燒壞、電機絕緣為零。隨即拆除電機，更換250A接觸器（原壓風機接觸器為150A）。

二、設備概況：

3#壓風機（SA-120A型單螺桿空氣式，電機為120KW、380V）在2011年調入我礦投入使用，目前已使用3年有余，使用接觸器為150A，使用期間更換多次電機軸承。電機一直正常使用。

三、事故原因：

1、壓風機電機為120KW，接觸器為150A，因該電機是長期運行。接觸器選型小。在此前已燒壞3個接觸器。接觸器粘連致電流不平衡是燒壞電機直接原因。

2、在燒壞電機前，已燒壞3個接觸器，機電維護人員只更換接觸器，沒有深究原因。是導致燒壞電機的間接原因。

四、解決方案：

1、原150A接觸器更換250A接觸器。

2、由空氣式接觸器更換為真空式接觸器（真空式接觸器比空氣式接觸器在質量上有保障）。

五、事故教訓：

1、對設備的選型要合理。

2、勤巡查，發現問題及時分析處理故障。

3、加強設備管理，增強維護人員的責任心。