同步发电机励磁自动控制系统

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1、第二章同步发电机励磁自动控制系统第一节概述第二节同步发电机励磁系统第三节励磁系统中转子磁场的建立和灭磁第四节励磁调节器静态特性的调整第五节励磁自动控制系统的动态特性第六节励磁自动控制系统对电力系统稳定的影响第一节概述一、同步发电机励磁自动控制系统的组成二、同步发电机励磁自动控制系统的基本任务三、同步发电机励磁系统设计的基本要求第一节概述控制同步发电机的励磁同步发电机的运行特性同步发电机的空载电动势的大小发电机的励磁电流一、同步发电机励磁自动控制系统的组成第一节概述同步发电机的励磁系统励磁功率单元励磁调节器G发电机电力系统励磁自动控制系统构成一、同步发电机励

2、磁自动控制系统的组成1.维持系统电压正常水平电力系统电压水平主要是由电力系统中无功功率平衡来维持。整个电力系统无功功率平衡关系可由下式表示：——无功电源i向系统供给的无功功率；——负荷j所消耗的无功功率；——电力系统中变压器、线路中所损耗的无功功率；一）电力系统无功功率控制的必要性二、同步发电机励磁自动控制系统的基本任务在任意时刻，系统所产生的无功功率与系统中所消耗的无功功率总是平衡的。问题是在多高的电压下达到平衡的?系统无功负荷(包括无功损耗)静态电压特性如下图所示。系统无功电源所发出的无功功率偏离系统在额定电压下的无功需求越大，系统实际运行电压就偏离额定电压

3、越大，电网电能质量越差，有可能使电网电压超出其允许范围。控制无功电源所发出的无功功率就可以维持系统电压运行在其允许变化范围之内，保证电网电压正常运行水平。2.提高电力系统运行的经济性（1）系统的无功电源：主要:同步发电机,另外:并联电容器、同步调相机、同步电动机、静止补偿器等。高压输电线路的充电功率相当于在线路上并联了电容器，由此高压输电线路也可以看成无功电源。（2）选用哪种无功电源，将它们配置在何处．如何控制系统中无功电源的出力，是很重要的。例如:对于还离负荷中心的电厂，就不要它发过多的无功功率送往负荷,这是因为远距离地从电源经过变压器和输电线路内负荷输送无功

4、功率，会产生电压损耗(高压线路和变压器上的电压损失主要是出无功功率造成的)和有功功率损托，而且输送距离越远，经过的环节越多，电压损耗和有功功率损耗也就越大。因此，无功功率一般都尽可能地就地、就近平衡。3.维持电力系统运行的稳定性发电机是电力系统中主要的无功电源，发电机的端口电压是由其励磁调节系统自动控制的。合理的选用自动励磁调节器，就可以保证发电机的端口电压维持不变，从而提高系统的静态稳定性。另外，现代发电机都装有高励磁顶值、快速响应的励磁调节系统，可以保证当系统发生故障而使发电机端电压低于(85%～90%)时，能快速而大幅度地增大励磁电流，以迅速提高发电机的端

5、电压，从而有效地改善系统的暂态稳定性。电压控制无功分配提高稳定强行励磁强行减磁二、同步发电机励磁自动控制系统的基本任务GIEFUGIGEqIGUGIEF1UGUG2UGNIQIEF2IQ2IQ1EqUGjIGXdIGIQIP负荷中的无功电流是造成Eq和UG幅值差的主要原因。同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持端电压在给定水平的。（一）电压控制(1)单机运行时即发电机单机运行时，调节励磁电流可以改变发电机电压。IEF→Eq→UG：（2）当发电机并入电力系统运行时发电机并入电力系统运行时，电力系统的电压水平由系统中无功电源发出的无功功率总

6、和与系统中负荷所消耗的无功功率总和之间的平衡关系决定。当电力系统容量无穷大时，系统电压为恒定值。改变一台发电机的励磁电流对系统的电压水平就一点影响也没有了。下面是发电机经变压器和输电线路并入电力系统的情况：——变压器漏抗和输电线路电抗归算值(归算到发电机电压等级下)；—电力系统电压和变压器高压侧电压的归算值。而所以通过调节发电机励磁电流来改变发电机感应电势Eq，可以改变发电机输出的无功电流Iq，从而调节发电机端电压UG和变压器高压侧电压UB，或维持它们在给定的范围内。如发电机直接接入无穷大电力系统，即XB=0，XL=0，则发电机端电压等于系统电压，并随系统电压的

7、变化而变化，此时发电机励磁调节系统不再有调节发电机端电压的作用。由以上分析可知：同步发电机励磁控制系统对发电机端电压的调节控制作用是与接入系统容量的大小有关，接入系统容量越大，对发电机端电压的调节控制作用就越小；接入系统容量越小，对发电机端电压的调节控制作用就越大，通常在由一台发电机供电的小系统中，仅靠发电机的励磁控制系统对发电机端电压的调节作用，就能满足系统对电压质量的要求。注意：真正无穷大系统是不存在的，只是发电机端电压受励磁电流的影响较小罢了。GIGUG=ConstantEqUGjIGXdIGIQIP发电机励磁电流的变化改变了机组的无功功率和功率角的大

8、小。调节与无限大母线并联