励磁系统、AVC系统

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1、励磁系统、AVC系统主讲人：廖松涛内蒙古岱海发电有限责任公司励磁控制系统的主要任务1、维持发电机或其他控制点(例如发电厂高压侧母线)的电压在给定水平维持电压水平是励磁控制系统的最主要的任务，有以下3个主要原因:第一，保证电力系统运行设备的安全。电力系统中的运行设备都有其额定运行电压和最高运行电压。保持发电机端电压在容许水平上，是保证发电机及电力系统设备安全运行的基本条件之一，这就要求发电机励磁系统不但能够在静态下，而且能在大扰动后的稳态下保证发电机电压在给定的容许水平上。发电机运行规程规定，大型同步发电机运行电压不得高于

2、额定值的110％。第二，保证发电机运行的经济性。发电机在额定值附近运行是最经济的。如果发电机电压下降,则输出相同的功率所需的定子电流将增加,从而使损耗增加。规程规定大型发电机运行电压不得低于额定值的90％；当发电机电压低于95％时，发电机应限负荷运行。其他电力设备也有此问题。第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且是最为简单、经济而有效的措施。并联运行机组无功功率合理分配与发电机端电压的调差率有关。发电机端电压的调

3、差率有三种调差特性：无调差、负调差和正调差。两台或多台有差调节的发电机并联运行时,按调差率大小分配无功功率。调差率小的分配的无功多,调差率大的分配到的无功少。如果发电机变压器单元在高压侧并联,因为变压器有较大的电抗,如果采用无差特性,经变压器到高压侧后,该单元就成了有差调节了。若变压器电抗较大,为使高压母线电压稳定,就要使高压母线上的调差率不至太大,这时发电机可采用负调差特性,其作用是部分补偿无功电流在主变压器上形成的电压降落,这也称为负荷补偿。调差特性由自动电压调节器中附加的调差环节整定。与大系统联网的机组,调差率Ku

4、在土(3%~10%)之间调整。2、控制并联运行机组无功功率合理分配3、提高电力系统的稳定性对于汽轮发电机,其功角特性为:式中Eq一发电机内电势;Us一受端电网电压;XdΣ一发电机与电网间的总电抗。当无励磁调节时,Eq=常数,相应功角特性如图2-1(a)所示。此曲线亦称内功率特性曲线。静态稳定功率极限等于PM=。对应的功角为900。。对应的功角为900。发电机内、外功率特性曲线及端电压和内电势变化图Eq恒定,(b)当Eq恒定,Eq’及U的变化;Eq’恒定,(d)当Eq’恒定,Eq及U的变化;(e)U恒定,(f)当U恒定,E

5、q及Eq’的变化(a)Eq恒定,(b)当Eq恒定,Eq’及U的变化;(c)Eq’恒定,(d)当Eq’恒定,Eq及U的变化;(e)U恒定,(f)当U恒定,Eq及Eq’的变化1）励磁控制系统对静态稳定的影响如果发电机在运行中可自动调节励磁,则此时Eq为变值,相应的传输功率可得到显著的提高。假定自动励磁调节是无惯性的,并假定在负载变化时可保持发电机的暂态电势Eq'近似为常数,由于随负载变化时,内电势Eq亦随励磁调节而变化,此时的功率特性己不是一条正弦曲线,而是由一组Eq等于不同恒定值的正弦曲线族上相应工作点所组成,如图(c)中

6、曲线所示。为区别Eq等于恒定值时的内功率特性曲线,当Eq随负载而变化的功率特性曲线称之为外功率特性曲线。另由图(d)可看出,如维持Eq'近似不变,则随着负载增加,Eq是上升的。静态稳定功率极限理论值PM=,具体数值取决于微动态稳定的条件。对应的功角大于900。如果励磁调节器具有更良好的性能和更高的电压放大倍数,在负载变化中可维持发电机的电压U为恒定值,此时的外功率特性曲线将具有更高的斜率,如图(e)中所示的外功率特性曲线。静态稳定功率极限理论值PM=，具体数值也取决于微动态稳定的条件。对应的转子功角更大于900。同步电机

7、的静态稳定能力提高后，相应系统传输功率的能力也得到提高。2）励磁控制系统对暂态稳定的影响提高暂态稳定性有两种方法,减小加速面积或增大减速面积。减小加速面积的有效措施之一是加快故障切除时间,而增加减速面积的有效措施是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,使故障切除后的发电机内电势Eq迅速上升,增加功率输出,以达到增加减速面积的目的。3）励磁控制系统对动态稳定的影响电力系统的动态稳定性问题，可以理解为电力系统机电振荡的阻尼问题。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

8、最重要的原因之一。在—定的运行方式及励磁系统参数下，电压调节作用在维持发电机电压恒定的同时，特产生负的阻尼作用。在正常实用的范围内，励磁电压调节器的负阻尼作用会随着开环增益的增大而加强。因此提高电压调节精度的要求和提高动态稳定性的要求是不相容的。解决电压调节精度和动态稳定性之间矛盾的有效措施，是在励磁控制系统中增加其