电力系统自动装置原理-第3章.pptVIP

第3章 同步发电机励磁自动控制系统 第1节 概述 一、同步发电机励磁控制系统的组成? 二、同步发电机励磁控制系统的作用或任务 ⒈电压控制? ⒉控制无功功率的分配? ⒊提高同步发电机并联运行的稳定性（①静态稳定?②暂态稳定? ） ⒋改善电力系统的运行条件? ⒌水轮发电机组的强行减励? 三、对励磁系统的基本要求 ⒈对励磁调节器的要求? ⒉对励磁功率单元的要求? 同步发电机励磁控制系统的组成 ①励磁调节器：根据测量的信息和给定的调节准则控制下一单元的输出。 ②励磁功率单元：向同步发电机转子提供直流励磁电流。 ③发电机：调节对象（控制对象）。 其中，①和②构成励磁系统。 电压控制 UG=Eq?jxdIG?UG=Eqcos? -xdIGcos(?-?)=Eqcos? -xdIGsin? =Eqcos? -xdIQ?Eq?xdIQ （当?较小时） 无功负荷电流IQ主要造成了Eq与UG间的幅值差，IQ越大，幅值差越大。 控制无功功率的分配 提高静态稳定性 提高暂态稳定性 改善电力系统的运行条件 ①加速短路切除后的系统电压恢复过程，并就此改善异步电动机的自启动条件? ②为发电机异步运行和自同期并列创造条件? ③提高继电保护装置工作的正确性? 改善运行条件① 电网短路?电压降低?电动机处于制动状态 短路切除后，电动机的自启动需吸收大量无功功率?延缓了电压恢复过程 发电机强励?加速电压恢复 改善运行条件② A.失磁或低励发电机从系统吸收大量无功功率?系统电压大幅降低?严重时危及安全运行。此时，系统其它机组增加励磁?提供足够的无功功率?维持系统电压?失磁或低励发电机在一定时间内异步运行（确保系统安全运行和有利于机组热力设备的运行）。 B.系统有功功率发生缺额时，备用水轮机组自同期投入?吸收大量无功功率?系统电压突然降低?系统中其它机组应迅速增加励磁?保证电网电压恢复和缩短机组并列过程。 改善运行条件③ 系统低负荷运行时，发电机的励磁电流不大。若此时系统发生短路故障，其短路电流较小，且随时间衰减，以致于带时限的继电保护不能正确工作。这时，可增加励磁，从而增加短路电流，使继电保护正确工作。 水轮发电机组的强行减励 水轮发电机组发生故障突然跳闸时，调速系统不能迅速关闭导水叶（惯性作用的结果），致使转速急剧上升，如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（在励磁电流一定时，转子转速上升，定子绕组切割磁力线的速度加大，从而使Eq增大。） 对励磁调节器的要求 ①正常运行时，能反映发电机组的电压高低并维持其在给定水平、能合理分配机组间的无功功率及实现无功功率的转移； ②对远距离输电的发电机组，为能在人工稳定区域运行（增加静稳传输能力），要求无失灵区； ③能迅速反映故障，具备强励功能，以提高暂稳水平和改善系统运行条件； ④时间常数小，反应迅速。 对励磁功率单元的要求 ①具有足够的可靠性和调节容量，以适应各种工况的需要； ②具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。 励磁顶值电压UEFq：强励时励磁功率单元可能提供的最高输出电压值。 强励倍数：励磁顶值电压UEFq与额定工况时的励磁电压UEFe之比（视制造和成本，常取1.6~2）。 励磁电压上升速度：衡量励磁功率单元动态行为（快速响应能力）的指标。具体指标有两种，即励磁电压响应比?和响应时间? 。 励磁电压响应比 ??G = 励磁电压响应比= （绝对量） 励磁电压响应比= （相对量） (斜线下的面积增量与曲线下的面积增量相等） 响应时间 在规定条件下，励磁电压达到顶值电压与额定电压之差的95?的时间。若该时间为0.1秒或更小时，则称高初始响应励磁系统。 第2节 同步发电机励磁系统 一、同步发电机励磁系统的分类? 二、直流励磁机系统 （靠剩磁建立电压 ） ⒈自励?⒉它励?⒊特点? 三、交流励磁机系统 ⒈自励?⒉它励? 四、静止励磁（自并励）系统? 励磁系统的分类 ①直流励磁机系统：由与发电机同轴的直流发电机供给励磁电流。它靠机械整流子换向整流，当励磁电流过大时，换向就很困难，故只适合于10万kW以下中小容量的同步发电机组。 ②交流励磁机系统：由与发电机同轴的交流发电机和半导体整流元件供给励磁电流，它适合大容量同步发电机（10万kW以上）。其中，交流发电机的频率和电压需特殊设计，频率一般为100Hz或更高。 ③静止励磁（自并励）系统：由同步发电机自身作为励磁电源（静止），使发电机组主轴缩短，降低了造价，被推荐用于大型发电机组，尤其适合于水轮机组。 自励直流励磁机