第四章同步发电机的励磁系统

同步发电机励磁调节系统

中国电力出版社

本章的主要内容:1 2 3 4 5 概述 同步发电机励磁系统类型 励磁系统中的整流电路 自动励磁调节装置的工作原理 励磁调节器静特性调整中国电力出版社

本章的主要内容: 本章的主要内容:6 7 并联运行机组间无功功率的合理分配 继电强行励磁装置与同步发电机的灭磁

8

微机励磁调节器

中国电力出版社

第一节 概述

同步发电机励磁控制系统的任务 对励磁系统的基本要求

中国电力出版社

同步发电机励磁控制系统的任务 控制发电机电压； 控制发电机电压； 保证机组间无功功率的合理分配 提高电力系统的稳定性以及提高继电保护动作的灵敏性等 提高电力系统的稳定性以及提高继电保护动作的灵敏性等。 励磁系统能改善电力系统的运行条件 水轮发电机组要求强行减磁

中国电力出版社

同步发电机的自动励磁调节通常由两部分组成： 同步发电机的自动励磁调节通常由两部分组成： 第一部分是励磁功率单元，它向同步发电机的励 第一部分是励磁功率单元， 磁绕组提供可靠的直流励磁电流； 磁绕组提供可靠的直流励磁电流； 第二部分是励磁调节器，它根据发电机及电力系 第二部分是励磁调节器， 统运行的要求， 统运行的要求，自动调节功率单元输出的励磁电 流。

中国电力出版社

(一)维持发电机端或系统某点的电压在给定水平电 力 系 统

励磁功 率 单元励 磁 调节 器

发电机

输入信息

GEW

Xd

& IG& UG

& Eq

GUE IE

& & U GI G

& Eq

& Ir

& δ Ia

& jI G Xd

& IG

& U G jI X & r d

中国电力出版社

负荷波动

功率变化

电压变化

Eq cosδ= UG+IrXd 正常状态下δ值很小可近似认为cosδ=1 Eq ≈ UG+IrXd在励磁电流一定， Eq一定的状态下， 负荷的无功电流 的变化是造成发 电机电压变化的 主要原因UG

UGNUG 2I E2

I E1

O

I r1

Ir 2

Ir

中国电力出版社

负荷增大

电压降低

励磁电流增大

同步发电机的励磁控制系统就是通过不断 调整励磁电流来维持端电压为给定水平。I r1 Ir 2UG

I E1UG 2

I E2

UGNUG 2I E2

UGN

I E1

O

I r1

Ir 2

Ir

中国电力出版社

(二)实现并联运行发电机组的无功 功率的合理分配P= EqU G X∑ sin δ

Eq sin δ = KI G cos = K ′& Eq

& UG =常数

P = U G I G cos

E′ q

& IG励磁电流的变化只 是改变了机组的无 功功率和功率角δ 功功率和功率角δ 值大小。 值大小。

δ

& Ir

′

& & δ′ I a = I′ a

& jIG Xd& UG

& IG

& I′ r

& I′ G

与无限大母线并列运行的机组， 与无限大母线并列运行的机组，调 节励磁电流可以改变发电机无功功 率的数值。(控制无功分配) 。(控制无功分

配 率的数值。(控制无功分配)中国电力出版社

(三)提高同步发电机并联运行的稳定性电力系统在运行中随时都可能遭 受各种干扰，受到扰动后， 受各种干扰，受到扰动后，发电机组 能够恢复到原来的运行状态或者过渡 到另一个新的运行状态， 到另一个新的运行状态，则称系统的 是稳定的。其主要标志是在暂态过程 是稳定的。 结束后，同步发电机能维持或恢复同 结束后， 步运行。 步运行。中国电力出版社

1.对改善静态稳定的影响 对改善静态稳定的影响P= Eq U X∑T

sin δL

Pm =& U

EqU X∑P

Pm P0 Kp = × 100% P0静态稳 定储备 系数

Pm

(a)& Eq

& Xd + X T U C X L

& U

P0

aδ0

b90° °

Pm

(b)

O

180° °

δ

Pm

最大可能传输的功率极限， 最大可能传输的功率极限，实际运行为了可靠留有 一定的欲度运行总低于功率极限值。功率极限与Eq 一定的欲度运行总低于功率极限值。功率极限与 成正比， 与励磁电流有关。 成正比，而Eq与励磁电流有关。 与励磁电流有关中国电力出版社

有代表性的功率特性曲线P理想灵敏和快速励 磁调节

A

P2P0

3

比较灵敏 快速励磁 调节 不调节励 磁

aδ090

1

δ

O

P0

aδ0δ (°)

180 δ ( ° )

O

性能优良的励磁系统，提高了功率极限，扩大了稳定区，发电机能够在δ》 性能优良的励磁系统，提高了功率极限，扩大了稳定区，发电机能够在 》 中国电力出版社 90度的区段运行。 度的区段运行。 度的区段运行

2.励磁控制系统对暂态稳定的作用 .X加速 面积 减速面积

U∠0°K

(a)P

P

Ι

减速面 积3456 P0 大于加 速面积 a124, 系统是 0 暂态稳 定的

a1

35

ΙΙ

Ι

462

bΙΙΙ

P0

a1

3

452

b

ΙΙΙΙΙ

90

180 δ ( ° ) 0

90

180

(b)中国电力出版社

(C)

δ (°)

(四)励磁系统能改善电力系统的运行条件 改善异步电动机的自启动条件 为发电机异步运行创造条件 提高继电保护动作的灵敏度

(五)水轮发电机组要求强行减磁

中国电力出版社

对励磁系统的基本要求 (一)要求励磁系统应能保证发电机在各

种运行工况下有足够的可靠性并具有一定 的调节容量。 的调节容量。 (二)具有足够的励磁顶值电压和电压上 升速度

中国电力出版社