第三章1,2节同步发电机励磁系统幻灯片.pptVIP

第三章 同步发电机励磁自动控制系统 内蒙古工业大学 电力学院 总 述 一、发电机励磁系统的任务 同步发电机励磁系统由同步发电机及其电压互感器(YH)、电流互感器(LH)和励磁系统组成的一个反馈自动控制系统。 励磁系统是向发电机供给励磁电流的系统， 包括①产生发电机励磁电流的励磁功率单元、 ②自动励磁调节器、 ③手动调节部分以及 ④灭磁、保护、监视装置和仪表等。 自动励磁调节器是根据发电机电压和电流的变化以及其它输入信号，按事先确定的调节准则控制励磁功率单元输出(励磁)电流的自动装置。 一、同步发电机励磁控制系统的主要任务(一)控制电压:维持发电机端或指定控制点的电压在给定水平上 发电机单机带负荷运行时, 励磁控制系统的电压调节作用可用图3-2说明。 FLQ是发电机的励磁线圈， ùG和?G分别为发电机定子电压和电流。 正常时,流经GEW的励磁电流IEF在同步发电机内建立磁场, 使定子绕阻产生空载感应电动势èq; 改变IEF大小, 可使 èq相应变化 图3-2(b)是发电机稳态运行的等值电路图，其间关系用数学式表达为 Xd—发电机的直轴电抗。 一般δ很小,可近似认为cosδ≈1,于是上式简化为 Eq和IEF成正比。 当IEF不变时,Iq变化将引起UG的变化,即发电机单机带负荷运行时,电压变化主要是由定子电流的无功分量Iq变化引起的 发电机并网运行时，系统的电压水平由系统中无功电源发出的无功功率总和与系统中负荷所消耗的无功功率总和之间的平衡关系决定。(功率平衡等式) 并网运行时的单机容量相对有限, 改变一台发电机的励磁电流对系统电压水平的影响不像单机带负荷运行时的影响那么大，而且电力系统的容量越大，这种特征越明显。 当系统容量无穷大时,系统电压为恒定值,改变一台发电机的励磁电流对系统的电压水平没有影响。 但是，系统中各节点电压是不相同的， 因此，对并网运行发电机的UG随IEF变化的情况要做具体分析。 结论：同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平的。 (二)合理分配并联运行发电机间的无功功率 电力系统中是多台发电机并联运行的。 为保证系统的电压质量和无功潮流合理分布,要求合理控制系统中并联运行发电机输出的无功功率。 所谓“合理控制”包含两层意思： ①每台发电机发出的无功功率数量要合理； ②当系统电压变化时，每台发电机输出的无功功率要随之自动调节，而且调节量要合理。 1.发电机无功功率控制的原理 条件: 设同步发电机与无穷大电力系统并联运行,即发电机端电压不随负荷的变化而变化,是一个恒定值。 同时假定发电机定子电阻为零,并忽略凸极效应。 而发电机发出的有功功率受调速器控制， 机组调节发出的无功功率时不会引起频率变化， 因此机组发出的有功功率PG为常数。 可以写出下列表达式 PG=UGIGcosφ=常数 PG=(EqUG/Xd)sinδ=常数 φ－功率因数角； δ－发电机的功率角。 由上两式得 由图IEF2IEF1时，Iq2 Iq1 由于UG=定值,所以当励磁电流IEF增加时,发电机发出的无功功率(QG=UGIq)就增加了. 同样,当IEF减少时, QG就会减少。 此即无功功率调节的原理. (三)提高电力系统的稳定性 静态稳定:电力系统正常运行状态下，系统的负载(或电压)发生微小扰动时,系统本身保持稳定传输的能力. 这可以用自动控制理论用微分方程建立动态系统的数学模型。 暂态稳定:电力系统在某一正常运行方式下，系统突然遭受大扰动后,同步发电机能否过渡到一个新的稳定运行状态或恢复原来稳定运行状态的能力.(指事故后第一个振荡周期内的稳定性,由强励倍数、响应比及强励倍数的利用程度)大扰动是指:如高压电网发生短路、接地、断线故障以及切断故障线路后短路或发电机被切除。(阻尼正、负、零)。 动态稳定:当电力系统受到小的或大的干扰后,计及自动调节和控制装置的作用的长过程的运行稳定问题称为动态稳定。 1.励磁对静态稳定的影响 提高并联运行的稳定性 ⑤,当Gedf=abG时,转子从d沿Ⅲ向δ减小的方向可能变动到K点， ⑥减速面积过大不利,再回到Ⅱ运行,可减小减速面积和回程振幅,利于稳定； ⑦若Ｇ前强励,还可减小加速面积。 结论：当励磁系统既有快速响应特性又有高强励 倍数时，才对改善电力系统暂态稳定有明显的作用。 励磁系统对暂态稳定的改善没有静态稳定那么明显。 发电机励磁系统的任务 （四）强行励磁以改善电力系统运行条件 1.改善异步电动机自启动的条件 电网发生短路等故障时，电网电压降极低，使未切除的大多数用户的电动机处于制动状态。 故障切除后,由于电动机自启动时需要吸收大量无功功率,以致延缓了电网电压的恢复过程。 发电机强行励磁的作用可以加速电网