发电机励磁系统基础理论

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1、发电机励磁系统基础理论大唐集团发电机励磁专业培训本课程主要内容第一章：发电机励磁系统的任务第二章：同步发电机励磁系统类型第三章：励磁系统中转子磁场的建立和灭磁第四章：励磁控制系统的调节特性和并联机组间的无功分配第五章：励磁调节装置原理第六章：励磁自动控制系统的动态特性参考教材《电力系统自动装置原理》杨冠城主编中国电力出版社《电力系统自动化》李先彬主编中国电力出版社与励磁系统相关的专业知识《电力系统分析》《电机学》《自动控制原理》第一章发电机励磁系统的任务概述同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单

2、元和励磁调节器两部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流。励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。概述图1.1励磁系统结构框图发电机励磁系统的任务电压控制无功分配提高稳定强行励磁强行减磁发电机励磁系统的任务电压控制等值电路相量图GGEWUEF.IEF.UGIG..xdEq.UG.IG.IP.UG.IQ.IG.φjIGxd.Eq.δGφjIQxd.发电机励磁系统的任务一、电压

3、控制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机端电压为给定水平的（IEF对应Eq）。同步发电机的外特性（图）发电机励磁系统的任务图1.2同步发电机的外特性发电机励磁系统的任务同步发电机的外特性是下降的。当励磁电流IEF一定时，发电机端电压UG随着无功负荷增大而下降。同步发电机的励磁控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平。发电机励磁系统的任务二、控制无功功率的分配设单机无穷大系统：GIG.UG=常数.改变功角改变无功发电机励磁系统的任务二、控制无功功率的分配

4、由于发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁电流的大小无关。发电机励磁系统的任务二、控制无功功率的分配在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是无限大母线，母线电压将随着负荷波动而改变。电厂输出无功电流与它的母线电压水平有关，改变其中一台发电机的励磁电流不但影响发电机电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功率。因此同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。讨论：励磁系统是否完全不影响有功调节？发电机励磁系统的任务三、提高发电机并联运行的稳定性静态稳定

5、:电力系统在正常运行状态下,经受微小扰动后恢复到原来运行状态的能力.暂态稳定:电力系统在某一正常方式下突然遭受大扰动后能否过渡到一个新的稳定运行状态或者恢复到原来运行状态的能力.动态稳定:电力系统受到小的或大的扰动后,计及自动调节和控制装置作用的长过程的运行稳定稳定称为动态稳定.发电机励磁系统的任务三、提高并联运行的稳定性1、励磁对静态稳定的影响发电机的输出功率为发电机励磁系统的任务三、提高并联运行的稳定性abc图同步发电机的功角特性最大可能传输的功率极限为发电机励磁系统的任务三、提高并联运行

6、的稳定性它使发电机能在大于90度范围的人工稳定区运行，即可提高发电机输送功率极限或提高系统的稳定储备。另外，当系统联系较弱时，PSS可以抑制低频振荡。内功角特性：无自动励磁调节器，Eq为常数。外功角特性：有自动励磁调节器，恒Ug，Eq变化。发电机励磁系统的任务2、励磁对暂态稳定的影响三、提高并联运行的稳定性发电机励磁系统的任务发电机励磁系统的任务没有励磁调节器的情况下（Eq保持不变）暂态过程：线路II发生短路（电压降低，输送功率减小）线路II故障切除（输送功率增加，但仍小于正常情况）线路I单独供

7、电发电机励磁系统的任务三、提高并联运行的稳定性2、励磁对暂态稳定的影响图发电机的暂态稳定等面积法则发电机励磁系统的任务如果在摆动过程中故障切除，则跳到曲线III上运行，此时输送的极限功率小于曲线I。如果励磁系统装设自动调节器，则在故障II短路时增加励磁，这时不但减少了加速面积，而且还增大了减速面积。当往回摆动时，调节曲线，减少减速面积，减少回程振幅。发电机励磁系统的任务三、提高并联运行的稳定性2、对暂态稳定的影响在一定的条件下,励磁自动控制系统如果能按照要求进行某种适当的控制，同样可以改善电力系

8、统的暂态稳定性。要求励磁系统首先必须具备快速响应的条件:一方面缩小励磁系统的时间常数,另一方面要尽可能提高强行励磁的倍数（同样的时间，曲线更陡）.发电机励磁系统的任务四、强行励磁以改善电力系统运行条件1改善异步电动机的自启动2为异步发电机运行创造条件3提高继电保护工作的准确性发电机励磁系统的任务水轮发电机强行减磁当水轮发电机组发生故障突然跳闸时，由于它的调速系统具有较大的惯性，不能迅速关闭导水叶，因而会使转速急剧上升。如果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流，，则发电机电压有可能升高到危及定子绝缘