随着电力工业的发展,供电规模日趋扩大,同步发电机的单机容量迅速增加,单元机组对整个电力系统的影响越来越大,在电力系统稳定分析和规划设计等方面都迫切需要准确可信的模型和参数。现今常用的同步发电机模型参数均为基于理想电机假设条件得到的固定值,未能充分考虑非线性因素的影响;而实际运行的发电机都存在着磁路饱和、磁场畸变等多种非线性因素,且不同运行工况下非线性的程度各不相同,对发电机参数尤其是电抗的影响程度也有较大的差异。并网运行中的同步发电机的工况通常可以由数个可观测的端点量唯一确定,因而有必要寻求饱和电抗与不同端点量的定性以及定量的变化关系,从而准确快捷地应用于电力系统分析的工程实际中。本文应用Matlab仿真软件,以300MW汽轮发电机为研究对象,充分计及多种非线性因素的影响,深入研究了直轴、交轴同步电抗与不同端点量间定性和定量的关系,主要内容如下:(1)采用有限元法磁场计算结果结合发电机相量图的方式,对不同工况下的饱和同步电抗进行了大量的计算,给出了电抗在不同负载和不同功角下的二维曲线变化规律并总结分析其原因。(2)将电抗随不同端点量变化的多种二维曲线加以综合和扩展,提出了以三维曲面的形式表现电抗随两种端点量变化的规律。该方法对于电抗变化规律的表征更加直观全面且形式多样,可根据工程实际的给定条件选择适当的端点量组合,同时可以快速确定某一给定工况下对应的饱和电抗数值。(3)利用最小二乘方法对电抗三维曲面变化规律进行拟合计算,得到了以不同端点量的组合为自变量的饱和电抗新的变参数表征式,通过对不同表征式的误差进行分析比对,确定了实际应用中采用的具体表征形式。(4)将提出的多种饱和电抗变参数表征式与发电机解析法相结合,应用于发电机的励磁电流、功角特性曲线、V形曲线、调整特性曲线以及P-Q容量图等多种发电机稳态运行行为的计算中。通过与实测数据或有限元法计算的标准响应对比,证明了该方法具有较高的准确性。与采用设计计算电抗值的传统解析法相比,该方法可以充分计及不同工况下非线性因素对饱和同步电抗的影响,表征形式灵活多样且计算速度快,适用于工程实际中的应用。