发电机励磁系统作用及分类

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1、发电机励磁系统作用及分类国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司二00九年三月1、励磁系统的作用2、励磁系统的基本分类(1)励磁系统的作用维持发电机或其他控制点的电压在给定水平控制并联运行机组无功功率的合理分配提高电力系统的稳定性励磁系统的作用(1)励磁系统的作用维持发电机或其他控制点的电压在给定水平保证电力系统运行设备的安全。提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定性的要求在许多方面是一致的。保证发电机运行的经济性。控制并联运行机组无功功率的合理分配发电机电压调差率在自动励磁调节器调差单元投入、电压给定值固定、功率因数为零的情况下，发电机无功电流从零变

2、化到额定时，用发电机额定电压的百分数表示的发电机端电压变化率发电机电压调差率按下式计算：D(%)=[(Ug0-Ug)/Ug]×100%式中Ug0----发电机无功电流等于零时的电压Ug---发电机无功电流等于额定无功电流时的电压(1)励磁系统的作用控制并联运行机组无功功率的合理分配发变组单元高压侧并联：变压器电抗调差（正调差）+发电机调差（负调差）坑口电站：长输电线路调差（正调差）+发电机调差（负调差）两机一变扩大单元接线：发电机正调差，调差率较大(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性静态稳定性动态稳定性暂态稳定性(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性

3、发电机输出电磁功率发电机功角向量图(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性传输功率的大小与相位角δ密切相关，称δ为“功角”或“功率角”。传输功率与功角δ的关系，称为“功角特性”或“功率特性”。功角δ除了表征系统的电磁关系之外，还表明了各发电机转子之间的相对位置。δ角就是感应电势Eq和电网电压U之间的夹角，也称δ为“功角”或“功率角”。(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性δ角是表征电力系统稳定性最重要的量，功角失稳指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。正常情况下，系统中各发电机以相同速度旋转，机间相对转子角度维持恒定，即处于同步运行状态，从而保

4、证系统中任何节点的电压幅值和频率以及任何线路的传输功率为恒定值。如果系统在运行过程中受到某种干扰，干扰的影响将通过互联的电力网络传到各发电机节点，并使发电机的输出电功率相应发生改变，结果是使得在扰动瞬间各发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡，出现发电机转子不同程度的加速或减速，并导致各发电机之间转子相对角的变化。如这种转子角度的变化过程是随时间衰减的，并能最终恢复到扰动出现前的正常值或达到一个新的稳态值，则认为在这种运行方式和扰动形式下系统是功角稳定的。如果这种转子角度的变化随时间而加剧，并最终导致发电机间失去同步，则认为系统在该运行方式下对这种扰

5、动形式是功角不稳定的。(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性电力系统静态稳定性(SteadyStability)电力系统静态稳定性是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中有一个瞬时性小干扰，如果在扰动消失后系统能够恢复到原始的运行状态，则系统在该运行方式下是静态稳定的，否则系统是静态不稳定的。(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对功角的微分dPe/dδ是否大于0。如左图所示，采用了自动励

6、磁调节的发电机静态稳定运行的最大电磁功率和最大功率角都有提高。(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性左图中，横坐标是功率角，纵坐标是电压放大系数。在同一转子功角下,随电磁时间常数Te增加,为保证发电机稳定运行所允许的电压放大系数增加;在同一Te下,随转子功角δ的增加所允许的电压放大系数减少。(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性电力系统暂态稳定性(TransientStability)电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通常指第一或第二振荡周期不失步。如果电力系统在某一运行方式下受到

7、某种形式的大扰动，经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式，则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在扰动前的运行方式有关，而且与扰动的类型、地点及持续时间有关。(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。左图的功率曲线中，当功率角从δ1变化到δ2时，PT与P3之间的面积正比于转子动能的变化量。(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性等面积定则的具体内容(1)励磁系统的作用提高电力系统的稳定性等面积定则的具体内容等面积定则：减速面积和加速面积如图所示。如图（a）减速面积

8、＝加速面积，临界稳定；如图（b）减速面积>加速面积，稳定；如图（c