同步发电机励磁系统地任务.pdf

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1、同步发电机的励磁系统同步发电机励磁系统的任务[摘要]本文简要阐述了同步发电机励磁系统的主要功能和任务[关键词]同步发电机励磁系统同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称为励磁功率输出部分（或称为功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流，以满足运行的需要。这一部分包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等，一般称为励磁控制部分（或称为控制单元）。不论在系统正常还是在故障情况下，同步发电机的直流励磁电流都需要控制，因此励磁系统是同步发电

2、机的重要组成部分。励磁系统不但与发电机及其相联的电力系统的运行经济指标密切相关，而且与发电机及其电力系统的运行稳定性能密切相关。一、同步发电机励磁系统的任务（一）控制发电机的端电压维持发电机的端电压等于给定值是电力系统调压的主要手段之一，在负荷变化的情况下，要保证发电机的端电压为给定值则必须调节励磁。由发电机的简化相量图（图1-1）可得：iiiEUjqG=+GIXd(1-1)式中：Eq——发电机的空载电势；UG——发电机的端电压；IG——发电机的负荷电流。图1-1同步发电机简化向量图式（1-1）说明，在发电机空载电

3、势Eq恒定的情况下，发电机端电压UG会随负荷电流IG的加大而降低，为保证发电机端电压UG恒定，必须随发电机负荷电流IG的增加（或减小），1同步发电机的励磁系统增加（或减小）发电机的空载电势Eq，而Eq是发电机励磁电流IF的函数（若不考虑饱和，Eq和IF成正比），故在发电机运行中，随着发电机负荷电流的变化，必须调节励磁电流来使发电机端电压恒定。为了表示励磁系统维持发电机端电压恒定的能力，采用了调压精度的概念。所谓调压精度是指在自动励磁调节器投入运行，调差单元退出，电压给定值不进行人工调整的情况下，发电机负载从零变化到

4、视在功率额定值以及环境温度、频率、电源电压波动等在规定的范围内变化时，所引起的发电机端电压的最大变化，常用发电机额定电压的百分数表示。一般来说，发电机在运行中引起端电压变化的主要因素是负荷电流的变化，通常用发电机调压静差率δJ来表示这种变化。调压静差率是指自动励磁调节器的调差单元退出，电压给定值不变，负载从额定视在功率减小到零时发电机端电压的变化率，它可由下式计算：UU−G0Gδ(%)=×100%(1-2)JUGN式中：UG0——发电机空载电压；UG——发电机额定负荷时的电压；UGN——发电机的额定电压。通过发电机

5、甩负荷试验可测量发电机的调压静差率，它主要取决于励磁系统的稳态开环放大系数K0，K0越大，δJ便越小。以上分析的是稳态过程。在电力系统的暂态过程中，维持发电机端电压恒定有利于维持电力系统的电压水平，从而使电力系统的运行特性得到改善。如自动励磁调节能使短路切除后，电力系统的电压恢复加快，从而使系统中的异步电动机自启动加速，当电力系统中有大型电动机启动、同步发电机自同期并列、同步电机因失磁而转入异步运行或重负荷线路合闸（或重合闸）时，电力系统都可能造成大量无功缺额，系统电压水平将下降，自动励磁调节能减小这种下降，使电力

6、系统的运行特性得到改善。另一方面，当系统中有重负荷线路跳闸或发电机发生甩负荷时，自动励磁调节有助于降低此时可能产生的系统及发电机电压过分升高，这一点对水轮发电机特别重要，当水轮发电机发生甩负荷时，其调速器惯性时间常数较大，发电机会产生较严重的过速，对采用同轴励磁机的发电机来说，它的端电压正比于转速的三次方甚至四次方。因此，甩负荷可能造成发电机严重过压。为防止这种过电压的发生，要求励磁系统在这种情况下能强行减磁（简称强减）。（二）控制无功功率的分配当发电机并联于电力系统运行时，它输出的有功决定于从原动机输入的功率，而

7、发电机输出的无功则和励磁电流有关。为分析方便，假定发电机并联在无穷大母线运行，即其机端电压UG恒定。设发电机从原动机输入的机械功率不变，即发电机输出的有功功率Pf恒定，则有：EUqGPUIc==osϕsinCδ=(1-3)GGXd式中：ϕ——发电机的功率因数角；2同步发电机的励磁系统δ——发电机的功率角；C——常数。UG恒定、P恒定即意味着IGcosϕ和Eqsinδ均为常数，在发电机相量图（图1-2）上，这表示发电机电流IG的矢端轨迹为虚线BB’，空载电势Eq的矢端轨迹为虚线AA’。当改变发电机的励磁使发电机空载电

8、势Eq变化（如Eq由Eq1变为Eq2）时，发电机的负载电流IG跟着变化（由IG1变为IG2），但其有功分量IGa=IGcosϕ恒定，故变化的只是无功电流IGR。所以，在无穷大母线的情况下，调节励磁将改变发电机输出的无功。图1-2同步发电机与无穷大母线并联运行向量图实际运行中，发电机并联运行的母线不会是无穷大母线，这时改变励磁将会使发电机的端电压和输出无功都发