发电机电流差动环流补偿的原理

提高电压的精度和并联运行的稳定性是矛盾的。解决这一矛盾的有效措施是采用带差动电流互感器的环流补偿装置，它能使发电机的励磁电流既按电压偏差又按机组间无功功率偏差两个信号同时进行自动调整，这样既能使发电机端电压保持恒定，又能实现无功功率的自动分配，从而达到稳定并联运行目的。差动无功电流补偿电路如图1所示。

图中发电机电流信号是通过差动电流互感器的次级绕组W₃加到环流补偿电阻（或 R₂)）上的。差动互感器TA₁和TA₂的另一个次级绕组 W₂间用导线相连，其接法是一绕组的始端与另一绕组的末端相接。

图中用主开关的常闭辅助触点保证差动电流互感器不影响单机的电压变化率，因为差动电流互感器的次级绕组W₂的输出被固定短接。在并联运行时，辅助触点打开，差动电流互感器的次级绕组W₂中就流过环流。此环流通过铁芯磁路影响各差动电流互感器的另一个次级绕组 W₃，使无功电流负担趋向平衡。

使用差动电流互感器补偿装置时，并联运行与单机运行的电压变化率几乎相同，达±1％以内；而不使用差动电流互感器时，并联运行的电压变化率下降到3.5％。

用差动电流互感器进行无功环流补偿的原理简述如下。

当单机运行时，其中一台发电机主开关断开，其常闭辅助触头是闭合的。把TA₁和TA₂的次级绕组W2短路，接补偿电阻R₁（或R₂）的绕组W₃没有电流输出，该装置不起作用，电压调整器仅在电压偏差作用下进行电压调整。

当发电机并联运行时，主开关闭合，常闭触点打开，使差动电流互感器TA₁和 TA₂的次级绕组W₂的首尾交叉连接，故在 TA₁和TA₂的次级绕组W₃中有两个电流源供电，此两电流源的电流与各发电机的同一相电流成正比，相位也与发电机电流相位相同。应用叠加原理可得如图2所示的等效电路。为便于分析，设TA₁和TA₂的所有绕组匝数相同，并忽略了互感器的磁化电流、漏抗及绕组电阻等因素的影响，则从图2可得

式中， i₁为TA₁的次级电流；

I₂为 TA₂的次级电流；

i_R1为流过R₁₍G₁环流补偿电阻）的差值电流；

i_R2为流过R₂(G₂环流补偿电阻）的差值电流。

当两台发电机负载电流完全相等（幅值和相位）时，则i₁=i₂，差值电流i_R1和i_R2等于零，差动无功环流补偿装置不起作用，发电机运行特性与单机工作时相近，此时两台发电机负担的无功电流完全相等。

当两台发电机的负载电流不等时，则i₁≠i₂，这时差值电流iR₁和iR₂不等于零，它们的幅值相等，相位相反，在R₁和R₂上产生的压降UR₁和 UR₂相位相反，幅值相等，即|U_Rl|=|U_R2|=|U_R|。

可以看出，当差值电流为纯有功电流时，U_el+U_R1=U_c1同 U_e2+U_R2=U_c2幅值相等，并与电压信号U_e1、U_e2近似相等，故作用于电压调正器后两发电机的电势近似不变。当差值电流为纯无功电流（i₁>i₂)时，由图11-58(d)可见，U_el与U_R1为代数和，使U_c1=U_el+U_R，而LI_R2为负值，使U_c2=U_e2-U_R，故作用于电压调正器后使 G₁的励磁电流减小，而G₂的励磁电流则增加。结果 G₁电势降低，使 i₁减小，G₂电势升高，使 i₂增大，直到两台发电机的无功电流相等为止。