同步发电机励磁控制系统

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1、第三章同步发电机励磁自动控制系统第一节概述同步发电机的励磁系统励磁功率单元励磁调节器G发电机电力系统一励磁自动控制系统构成控制同步发电机的励磁同步发电机的运行特性同步发电机的空载电动势的大小发电机的励磁电流二同步发电机励磁控制系统的任务电压控制控制无功功率的分配提高同步发电机并联运行的稳定性改善电力系统的运行条件对水轮发电机组实行强行减磁GIEFUGIGEqIGUGIEF1UGUG2UGeIQIEF2IQ2IQ1EqUGjIGXdIGIQIP负荷中的无功电流是造成Eq和UG幅值差的主要原因。同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不

2、断地调节励磁电流来维持端电压在给定水平的。1电压控制GEWGIGUG=ConstantEqUGjIGXdIGIQIP发电机励磁电流的变化改变了机组的无功功率和功率角的大小。调节与无限大母线并联运行的机组的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。2控制无功功率的分配静态稳定暂态稳定电力系统的稳定电力系统静态稳定是指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。电力系统暂态稳定是指电力系统在某一正常运行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。电力系统受到小的或大的干扰后

3、，计及自动调节和控制装置作用的长过程的运行稳定问题称为动态稳定。3提高同步发电机并列运行的稳定性PP1）励磁对静态稳定的影响内功率特性外功率特性2）励磁对暂态稳定的影响PPG0bacdF123PGmax*0.750.700.650.500.3500.20.40.60.8Te(s)K=4K=1K=2PGmax*0.750.700.650.500.3501234KTe=0.1STe=0.8S要使励磁系统在短暂过程中完成符合要求的控制必须要求励磁系统具备快速响应的条件。为此，一方面缩小励磁系统的时间常数，另一方面尽可能提高强行励磁的

4、倍数。K=11）改善异步电动机的自起动条件1201008060402000102030t(s)U(%)4改善电力系统的运行条件3）提高继电保护装置工作的正确性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的程度，所以，在这种情况下，要求励磁自动控制系统能实现强行减磁。2）为发电机异步运行创造条件5水轮发电机组要求实行强行励磁三对励磁系统的基本要求励磁调节器:检测和综合系统运行状态的信息,以产生相应

5、的控制信号,经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。其基本要求：1对励磁调节器的要求1）系统正常运行时,励磁调节器应能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平；2）励磁调节器应能合理分配机组的无功功率；3）对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区；4）励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件；5）具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化。6）要求能长期可靠地工作。2对励磁功率单元的要求1）要求励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调

6、节容量。2）具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度励磁功率单元:受励磁调节器控制，并向同步发电机转子提供励磁电流。其基本要求励磁顶值电压：是励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压值。强励倍数：励磁顶值电压与额定励磁电压之比称为强励倍数。或励磁顶值电流与额定励磁电流之比。一般取1.6~2励磁电压响应比：通常将励磁电压在最初0.5S内上升的平均速度定义为励磁电压响应比。它粗略反映励磁系统的动态指标励磁电压上升速度是衡量励磁功率单元动态行为的一项指标第二节同步发电机励磁系统一励磁系统的历史直流励磁机励磁系统换流困难交流励磁机励磁系统

7、(交流发电机和半导体整流元件组成）静止励磁系统(发电机自并励系统)为缩短主轴长度，降低造价，减少环节。同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源，为满足正常运行要求，发电机励磁电源必须具备足够的调节容量，且有一定的强励倍数和励磁电压响应速度二直流励磁机励磁系统（100MW以下）按励磁机的励磁绕组供电方式的不同自励直流励磁机励磁系统他励直流励磁机励磁系统1自励直流励磁机励磁系统=G励磁调节器IAVRIEEIRIE发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻R可改变励磁机励磁电流DER2他励直流励磁机励磁系统G励磁调

8、节器IEEIR=IE=IAVRPEDE他励直流励磁机的励磁绕组是由副励磁机供电的，比自励多用了一台副励磁机三交流励磁机励磁系统（100MW以上）交流励磁机励磁系统根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不同可分为以下几种。1）他励交流励磁