随着社会经济的蓬勃发展,电力需求日益增加,如今发电机组装机容量越来越大,输电线路的电压等级越来越高,电力电子设备以及电缆的投入越来越多,造成了高电压、远距离、轻负载的输电线路无功功率过剩导致线路电压偏高问题日益严重。在电力系统中选取位置靠近中枢点的同步发电机进行合理的进相运行,既可以吸收系统线路上冗余的无功功率又可以缓解线路电压过高的现象。进相运行仅通过调节励磁电流便可实现,既不需要额外设备投入,又方便操作,简单便捷,缓解线路压力效果显著。但发电机进相运行会使功角增加,电机内部磁密增加,定子端部发热严重,将会对发电机本身和电力系统的稳定性造成影响。首先,本文以电力系统动模实验室的MF-15同步发电机为研究对象,建立发电机二维有限元数学模型,经电磁计算确定电机参数并建立发电机进相运行系统仿真模型。之后利用仿真软件对电机空载运行进行电磁性能分析,采用场路耦合联合仿真分析方法,对额定负载运行进行电磁性能分析。通过仿真结果与模拟发电机出厂试验数据进行对比,验证模型的正确性。然后,对发电机带50%额定负载由迟相运行转变为进相运行工况进行试验,试验结果验证了在发电机进相运行过程中,功角将会增加,静态稳定性降低。对发电机带96%额定负载深度进相运行直至失稳的工况进行试验,得出进相深度限值。利用已建立的场路耦合模型在相同负载和功率因数下进行进相仿真,分析得出发电机进相运行使气隙磁通密度增加,尤其使靠近定子绕组端部位置磁力线密集,且功率因数越大,磁通密度增加越明显。最后,将试验数据与仿真结果相结合,得出进相运行各电磁参数随进相深度的变化规律,以及进相运行对系统运行稳定性的影响,所得结果对该发电机的进相运行提供了较好的参考价值。