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1、年新吸有色金属第艺期论励磁调节对电力系统稳定的影响周成军鸟普木齐有色冶金设计研究院洲摘要就同步发电机励磁系统对电力系统静态、动态、钾态稳定性的影响进行’分析探讨。关钧词电力系统发电机静态德定动态稳定哲态稳定前言早期,励磁系统的主要作用局限在维持发电机端电压恒定这一要求几,即励磁系统的作川除供给发电机必需的励磁功率外,只涉及到自动电压调节这功能几为厂满足远距离输电的一需要,励磁调节作用由维持发电机端电压恒定扩展到改善电力系统动态和暂态稳定性这要。、,几随着技术的发展励磁系统功能的改善现代同步发电机的励磁系统在改善发电机的运求行性能、提高电力系统稳定性方面越来越显示其重要作用。
2、电力系统稳定性的定义如下,静态稳定性。当电力系统的负载或电压发生微小的扰动时,系统本身不一翻息励磁调节保持稳定送电的能力。这·稳定性主要涉及到发电机的转子功率角过人时而使发电扫同步能力减少的情况。。,拱动态稳定性主要指系统遭受大扰动后同步发电机保持和恢复到稳定运行状态的能一。几,失去动态稳定的主要形式为发电机之间的功率角及其它量少叙声力随时间而增长的振荡戈者由,,。于系统非线性的影响而保持等幅振荡这一振荡也可能是自发性的其过程较长。,、、口暂态稳定性主要指系统受到大扰动时例如各种短路接地断线故障以及切断故障线。,路后系统保持稳定的能力发生暂态不稳定的过程时间较短主要发生在事
3、故后发电机转广第。一摇摆周期内二、励磁调节对电力系统静态稳定的影响在正常运行情况下,同步发电机的机械输人功率与电磁输出功率是保持平衡的。同步发电机。一,,一以同步转速运转其特征通常可用功角特性予以表示之对于汽轮发电机其功角特性为尸一全。擎人,。叮打、工一一发电机与电网式中发电机内电势受端电网电压间的总电抗—一。—。相应功角特性如图所示此曲线亦称内功率特性曲线最大输出功率乃,’点称为、,万。,。。静态稳定功率极限其值等于一,在正常运行时平衡点在点处如果机械输人功收稿日期,一一周成军论励磁调节对电力系统稳定的影响年。,,率由尸增加到尸二过剩功率将使发电机转子加速使内电势叮相对于
4、受端系统电压〔八的功,,。,,率角由凡增加到氏工作点由移到达到新的平衡当励磁恒定即为常数静态稳定功。口‘人山八。。‘、。、,瓜尸”二二二,故士他台小本讼“”。率极限为觉静态稳定的判别式为沛乡或簇,,如果发电机在运行中励磁可自动调节则此时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,并在负载变化时可保持发电机的端电压队为常数,对应的相量图如图所示。,下,叹、户尸咔尹。卜习斗川脚曰二如加编’〔几、,口的图汽轮发电机功率特性曲线图当恒定时内电势变化由于随负载的变化,内电势是变化的,此时的功率特性,而是由已不是一条正弦曲线一组等于,。,不同恒定值的正弦曲线族上相
5、应工作点所组成如图所示为有别于将等于常数的内功率特性曲线称为外功率特性曲线。当自动调节励磁时,发电机功率特性工作点便发生变化。假如发电机初始工作点在内功率母。,尸,尸,尸。,特性曲线的点功率角为输出功率为当机械输人功率由增加到时由于自动调。,,,。、节励磁维持不变致使内电势由凡增加到凡相应的工作点亦由内功率特性曲线的点移到外功率特性曲线的点功率角为氏。依此当功率变化时,工作点将沿外功率特性曲线。、、‘、而变化。,对,由图可看出外功率特性而言最大功率占,而,值不是出现在是在含处此功率。、。,角对应于亡与亡相量间的角度捌如图所示。因外功率特性曲线达最大值点时的切线斜率为零,故亦
6、可用内功率极限稳定条件判别外功率特性曲线的稳定性。鉴于外功率特性曲线段系借助于励磁调节而,。工作在此曲线上故称相应工作段为人工稳定区在,图中示出了自动调节励磁作用不同时外功率特性曲线幅值增加的程度和励磁恒定比图当励磁自动调节时的发电机外功率特性曲线。,,、较时如励磁调节可保持暂态电势为常数幅值可增到标么值而当维持从为常数,相应幅值为标么值。第艺期新祖有色金属、三励磁调节对电力系统动态稳定的影响一在发电机运行中经常有这种情况,在故障消除后,功率的波动并不是向收敛方向,反而趋向于发散或由于非线性因素的限制进行自持等幅振荡。这种在几秒到十儿秒范围内司片论的稳定性,如前所述,称为动
7、态稳定性。这种比又小‘之振荡是由于快速励磁系统产生的负阻尼所引又乞。,一是加起的为此提高动态稳定方法之大励了幻护,巧少磁系统所产生的正阻尼转矩即在励磁调竹器中引入附加信号,测出发电机的转速或电图励磁调节对发电机内功率特性的影响功率的变化并对它进行相位补偿以提高制动效果,其调节过程如图所示。例如,当发电机稳定时工作在功率特性曲魂,,线的点由于某种原因使转子功率角产生,占。。古,振荡由振荡到与点对应的因面积。。魂一占月几加速与减速面积相,因占。,。同此功率角将在与之间振荡这种振荡随系统的能量耗损而衰减,但其衰减通常是不
