励磁系统基本原理

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1、励磁系统基本原理许其品:xuqipin@nari-china.com南瑞集团公司电气控制分公司一、励磁控制系统的主要任务二、励磁控制系统分类与配置三、励磁控制系统的调节和控制一、励磁控制系统的主要任务1、维持发电机或其他控制点的电压在给定水平1）保证电力系统运行设备的安全。2）保证发电机运行的经济性。3）提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统定的要求在许多方面是一致的。2、控制并联运行机组无功功率合理分配一、励磁控制系统的主要任务一、励磁控制系统的主要任务3、提高电力系统的稳定性1）励磁控制系统对静态稳定的影响式中Eq一发电机内电势

2、;Us一受端电网电压;XdΣ一发电机与电网间的总电抗。一、励磁控制系统的主要任务1）励磁控制系统对静态稳定的影响一、励磁控制系统的主要任务励磁系统的电压放大倍数Kou与励磁系统的时间常数Te以及转子功角δ间具有图中所示关系。在同一转子功角下,随时间常数Te增加,为保证发电机稳定运行所允许的电压放大系数增加;在同一时间常数Te下,随转子功角δ的增加所允许的电压放大系数减少。1）励磁控制系统对静态稳定的影响一、励磁控制系统的主要任务2）励磁控制系统对暂态稳定的影响XΣ=Xd+XT+Xe/2一、励磁控制系统的主要任务曲线2表示切除短路故障线路

3、后的功率特性曲线。由于线路阻抗由Xe/2增加到Xe,使功率特性曲线的幅值减小,其中X’Σ=Xd+XT+Xe。曲线3表示故障中的功率特性曲线。2）励磁控制系统对暂态稳定的影响一、励磁控制系统的主要任务2）励磁控制系统对暂态稳定的影响一、励磁控制系统的主要任务提高暂态稳定性的方法：减小加速面积或增大减速面积。即加快故障切除时间,或在提高励磁系统励磁电压响应比的同时,提高强行励磁电压倍数。正常时,发电机的工作点在功率特性曲线1的a处；当发生短路事故时,相应功率特性曲线为曲线3。若此时提供强行励磁以迅速提高发电机内电势Eq,使功率特性曲线由bc

4、段增加到bc‘段,由此在故障切除前减少了加速面积(由abcd减少到abc’d)。在δ=δc故障切除后亦能增加减速面积(由曲线2的dehg增加到de’h’g)。如面积de‘h’g等于面积def’f,则可使转子功角最大值由δm’降到δm,明显地提高了暂态稳定性。励磁顶值电压越高,电压响应比越快,励磁调节对改善暂态稳定的效果越明显。2）励磁控制系统对暂态稳定的影响一、励磁控制系统的主要任务3）励磁控制系统对动态稳定的影响励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系统机电振荡阻尼变弱(甚至变负)的最重要的原因之一。解决电压调节精度和动态稳定性

5、之间矛盾的有效措施，是在励磁控制系统中增加其它控制信号。这种控制信号可以提供正的阻尼作用，使整个励磁控制系统提供的阻尼是正的，而使提高动态稳定极限的水平。一、励磁控制系统的主要任务4、保护发电机及其相关设备二、励磁控制系统分类与配置1、交流励磁机系统1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统）交流主励磁机（ACL）和交流副励磁机（ACFL）都与发电机同轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。二、励磁控制系统分类与配置1）它励交流励磁机系统（三机它励励磁系统）2）

6、自励交流励磁机系统交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电流；自动励磁调节器控制可控硅，调整其输出电流。称为两机它励励磁系统。励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励磁机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子，亦称为两机一变励磁系统。二、励磁控制系统分类与配置二、励磁控制系统分类与配置（两机一变励磁系统）二、励磁控制系统分类与配置二、励磁控制系统分类与配置3）无刷励磁系统二、励磁控制系统分类与配置2、静止励磁系统1）自

7、并励励磁系统2)直流侧叠加的自复激方式在自并励的基础上加一台与发电机定子回路串联的励磁变压器，后者另供给一套硅整流装置，二者在直流侧叠加，则构成直流侧叠加的自励方式。叠加方式分为电流叠加（直流侧并联）和电压叠加（直流侧串联）两种方式。二、励磁控制系统分类与配置直流侧并联的自复激方式，在我国一些中、小型汽轮发电机和水轮发电机上采用较早，有一定的运行经验，但未得到推广。因为在系统中短路时，复励部分与自并励部分协调配合较差，此外，励磁变流器副方尖峰过电压问题也比较严重。二、励磁控制系统分类与配置交流侧并联的自复激励磁系统二、励磁控制系统分类与

8、配置3）交流侧电压叠加的自复激励磁系统交流侧串联的自复激励磁系统二、励磁控制系统分类与配置3）交流侧电压叠加的自复激励磁系统3、直流励磁机系统用专门的直流发电机向同步发电机转子回路提供励磁电流的系统称为直流