自动装置讲稿15（学生用） - 图文(5)

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直流电流

(1)励磁功率单元 发电机转子

励磁系统

(2)励磁调节器：根据机端电压的变化和给定 （控制装置） 励磁控制系统

调节准则，调节励磁功率单元的输出， （或同步发电机的自动调节励磁系统） 以满足系统正常运行或事故下的需求。 （3）发电机：被控制对象 反馈控制系统的工作过程。

二、同步发电机励磁控制系统的任务(一，二部分详讲，三、四部分略讲)

励磁控制系统的任务实质是励磁调节在正常情况和事故情况下对同步发电机运行的影响。

其中正常运行时根据同步发电机与电力系统的连接方式，即两种不同的运行方式，指单机运行的同步发电机和与无穷大系统并联运行的同步发电机两种来进行说明。

下面首先分析了同步发电机的单机运行时励磁调节的作用，进而分析了当同步发电机与无穷大系统并联运行时，调节励磁电流的原因及其影响。从而综合得出，在正常运行情况下同步发电机与一般系统并联运行时，励磁调节的作用。

(一) 电压控制（单机运行时，励磁调节对同步发电机运行的影响表现为对发电机端电压的控制） 负荷的波动 机端电压波动 通过调节励磁电流维持机端电压

上述调节过程的原理用最简单的单机运行系统来进行分析：

(a)

(b)

(c)

Fig. 3-2 同步发电机感应电动势与励磁电流关系 (a) 同步发电机运行原理； (b) 等值电路； (c) 相量图

(口述)GEW：励磁绕组 UG：机端电压 IG：电流

IEF：流经GEW的励磁电流 Eq：由IEF建立的磁场使定子产生的空载感应电动势

?与U?之间的关系用??jI?x?E?,相量图如Fig.3?2(c)所示。 EFig.3?2(b)表示，关系式为：UqGGGdq相量图中， Eq与UG的幅值关系为 Eqcos?G?UG?IQXd( ?G―功率角，IQ――发电机的无功电流)

正常运行时，?G很小，cos?G约等于1，Eq?UG?IQXd（IEF不变，Eq不变） 可见，IQ――Eq、UG存在幅值差

UG?Eq?IQXd――同步发电机的外特性，如Fig.3-3所示：UG?f(IQ) IEF不变（时，造成端电压下降的原因是（无功负荷电流）增大。

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Fig.3-3 同步发电机的外特性

分析Fig.3-3：通过同步发电机的外特性图来分析单机运行时，调节励磁电流的作用。（结合前述框图说明）

IEF一定时，UG随IQ增大而减小。

由Fig.3－3可看出，IQ?IQ1时 UG?UGN,IEF?IEF1

IQ1升高到IQ2时 UG?UG2?UGN，须增加IEF到IEF?IEF2，外特性向上平移，使UG?UGN

IQ?IQ2时 UG?UGN,IEF?IEF2

IQ2下降到IQ1时 UG?UG1?UGN，须减小IEF到IEF?IEF1，外特性向下平移，使UG?UGN

上述分析过程说明，负荷波动时，励磁系统通过不断地调节IEF来维持UG?UGN 调整励磁电流IEF

无功负荷IQ变化 UG变化 UG?UGN

即当无功负荷变化时，调节发电机的励磁电流，可以保持发电机的机端电压恒定。所以励磁电流的调整装置是同步发电机励磁系统中的重要设备 。

(二) 控制无功功率的分配

总结：对于单独运行的同步发电机，引起机端电压变化的主要原因是无功负荷的变化。

Fig.3-4 同步发电机与无穷大母线并联运行

设同步发电机与无穷大母线直接并联运行，把系统看成是无穷大电源时，系统等值电抗为零，母线的电压不会因某台发电机励磁电流的改变而浮动。是一恒定值，。UG＝const。 此时，对发电机励磁电流的改变，可作如下分析。由于调速器并未使发电机的输出功率发生变化，所以发电机的有功功率PG恒定：即受调速器控制，与IEF无关，当IEF变化时，PG?UGIGcos??const 不考虑定子电阻和凸极效应时，PG?EqUGXdsin?＝const

计及UG＝const ，电抗不变时，IEF变化时, 上述两式可写为：IGcos??K1，Eqsin??K2 （对照相量图加以说明）如Fig.3－4所示，

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Eq的端点只能沿AA’虚线变化，保持K2不变。 IG的端点只能沿BB’虚线变化，保持K1不变。

励磁电流增大时，空载电动势增大，无功电流增大；励磁电流减小，空载电动势减小，无功电流减小。可见励磁电流变化时，由于无穷大母线的电压恒定，UG＝Ｃ，所以调整的结果只是改变了发电机发出的无功功率（无功电流*端电压）。IEF的变化只是改变了机组的无功和δ。

结论：与无限大母线并联(并网运行)的机组，通过改变励磁电流IEF，只能改变无功功率QG。励磁电流过小时，发电机将从系统中吸收无功功率。

但实际系统并不能看成是无穷大系统，因此UG随负荷的变化而变化的，UG与Q相关。

改变其中一台发电机的励磁电流不仅影响着它本身的电压UG和无功功率QG，也影响着与其并联运行机组的无功功率，所以同步发电机的自动励磁调节系统担负着并联(间)运行机组的无功功率分配任务。

根据前述分析的结果不难综合得出，

同步发电机与一般系统并联运行时，调节发电机的励磁电流，既可以改变发电机的端电压，又可以改变发电机输出的无功功率的大小。

前面(一)和(二)两个方面实质是针对电力系统正常运行时同步发电机励磁自动调节的作用：维持发电机或系统某点电压水平；在并列运行发电机之间，合理分配机组间的无功负荷。下面(三)和(四)部分是从事故运行的角度，从保证电力系统的静稳定和动稳定两方面去考虑励磁自动调节的作用：提高发电机的静 稳定极限；系统事故时，加快系统电压的恢复，改善电动机的自起动条件；发电机故障或发电机-变压器组单元接线的变压器故障时，对发电机实行快速灭磁，以降低故障的损坏程度。 (三) 提高同步发电机并联运行的稳定性 （扰动下） 稳定―――可靠供电的首要条件

系统是稳定的――暂态过程结束后，发电机维持或恢复同步运行 系统的稳定性分为：

静态稳定性(小扰动)：系统在小扰动下是否恢复原来稳定运行状态的能力。（负荷波动） 和暂态稳定性(大扰动)：系统在大扰动下是否过渡到新的稳定运行状态的能力。（系统故障） 两种稳定性，数学表达式都含有Eq，其中空载电动势与励磁电流有关，励磁控制系统通过改变励磁电流来改变空载电动势值从而改善系统稳定性的。

1．励磁对静态稳定的影响(直接引出Fig.3-6进行说明，推导过程略)

发电机的输出功率：PG?EqUX?sin? ―――发电机的功角特性（功率特性）

Eq＝const时，PG＝f(δ)

如Fig.3－6(同步发电机的功率特性图)所示，功率特性图

结论：δ＜90°（a点）――静态稳定的

δ＞90°（b点）――静态不稳定的

δ=90° 极限(裕度：实际运行点总略低于极限值) 最大传输功率极限Pm?EqUX? 表明Pm?Eq（与IEF有关）

内功率特性：无自动调节励磁时，IEF＝const, Eq=const, PG=f(δ)（上述分析）

外功角特性：实际系统中，负荷变动，机端电压变化。为维持UG＝C，需要调节励 …… 此处隐藏：3482字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……