第二章 同步发电机励磁控制系统

第二章 同步发电机励磁控制系统§2.1 概述

I EF E q U

G

正常运行时，发电 机励磁电流的变化主要 影响电网的电压水平和 并联机组间无功功率的 分配。 励 保证电能质量 磁 系 合理分配无功功率 统 提高电力系统运行 功 的可靠性 能

一、同步发电机励磁控制系统的任务1、电压控制PL 变 化 I G 变 化 U G 的 变 化 需 进 行 I E F 调 节 来 维 持 电 压 水 平

E q co s G U G I Q X d一般，δG很小，可以近似认为cosδG≈1,于是，可有结果：

Eq U G IQ X d上式说明，负荷的无功电流是造成发电机电动势与端电压幅 值差的主要原因，发电机的无功电流越大，两者之间的差值也越 大。

2、控制无功功率的分配 ①同步发电机与无穷大系统母线并联运行的有关问题PG U G I G co s E qU G Xd sin 常 数

I G co s k 1 E q sin k 2

Q G U G I G sin 因为发电机的端电压UG为定值，所以发电机励磁电流大小的 变化只是改变了机组的无功功率和功角δ值的大小。I G 的端点则沿着BB’虚线变化。

E q 的端点则沿着AA’虚线变化。

由此可见，与无限大母线并联运行的机组，调节它的励磁电 流可以改变发电机无功功率的数值。 ②并联运行各发电机间无功功率的分配 当两台以上的同步发电机并联运行时，如图2.1-5所示，发电 机G1和G2的端电压都等于母线电压UM,他们发送的无功功率电 流值IQ1和IQ2之和必须等于母线总负荷电流的无功分量IQ,即

I Q I Q1 I Q 2

几个结论： ①并联各发电机间无功功率的 分配取决于各发电机的外特性 ，而上倾的和水平的外特性都 不能起到稳定分配无功电流的 作用。 ②通常希望发电机间无功电流 应当按照机组容量的大小成比 例分配。 ③只要并联机组的“UG-IQ*”特 性完全一致时，就能做到第② 条。而要达到并联机组的“UGIQ*”特性一致，就必须借助“自 动调压器”来实现。

3、提高同步发电机并联运行的稳定性 保持同步发电机稳定运行是保证电力系统可靠供电的首要条件。 电力系统稳定性：电力系统在运行中随时可能遭受各种干扰，在各 种扰动后，发电机组能够恢复到原来的运行状态或者过渡到一个新 的稳定运行状态，则称电力系统稳定。 电力系统稳定的主要标志——暂态过程结束后，同步发电机能够维 持或恢复同步运行。 静态稳定性 电力系统稳定性 暂态稳定性 静态稳定性：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。 暂态稳定性：指电力系统在某一正常运行方式下突然遭受大扰动， 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。(大扰动指高压电网发生短路或发电机切除等)

①励磁对静态稳定的影响

PG

E qU X

sin

X

—系统总电抗，一般为发电机、变压器、输电线路电抗之和；

—发电机空载电动势 E q 和受端电压 U 间的相角，或叫功角。

Pm

E qU X

解决方案1:无自动励磁调节时，IEF 恒定， q为常数，此时的功角特性称 E 为“内功角特性”,功率极限出现在 δ=90°的条件下。 解决方案2:按电压偏差进行比例 调节的励磁控制系统，则近似为按 E q' 为常数求得的功角特性曲线 C如图1.2-8所示，δ’’> 90°。(外功角特性曲线1) 解决方案3:有灵敏和快速的励磁调节器，可视为能保持UG恒定。

由一簇不同的 E q 相应的功角特性曲线B如图1.2-8所示，δ’> δ’’> 90°。(外功角特性曲线2) 可见，励磁调节装 置能有效提高系统稳定 的极限功率和最大允许 功角，所以对提高系统 的静态稳定性大有好处 ！

②励磁对暂态稳定的影响 提高励磁系统的强励能力，即提高电压强励倍数和电压上升 速度，被认为是提高电力系统暂态稳定性最经济、最有效的手段 之一。

故障期间和故障切除后，励磁系统还要执行紧急动作：以最 快的速度加大励磁，促使发电机的内电动势 E 上升而增加电功率 输出，功角特性曲线Ⅱ和Ⅲ幅值增加，这样既减小了加速面积， 同时也增加了减速面积。 然而，由于发电机励磁系统时间常数等因素，要使它在短暂 的过程中完成符合要求的控制却并不容易做到，这要求励磁系统 首先必须有快速响应的能力。为此，必须从两个方面着手：⑴设 法减小励磁系统的时间常数⑵尽可能提高强行励磁的倍数。 4、改善电力系统的运行条件 ①改善异步电动机的自启动条件 q

电网故障 电压降低 用户电动机制动 电压逐渐恢复 电 压 恢 复 缓 慢 加 入 强 励 快 速 恢 复 电 压 电动机自启动时吸收大量无功

故障切除

②为发电机失磁异步运行创造条件 ③提高继电保护装置工作的正确性

5、水轮发电机组要求实现强行减磁水轮机组故障跳闸 不能迅速关闭导水叶 水轮机转子转 速 迅 速 上 升 E q 将 有 可 能 达 到 危 险 的 高 度 而 破 坏 定 子 绝缘 要求励磁自动控制系统能够实现强行减磁如励磁不能迅速降低 调速系统惯性

二、对励磁系统的基本要求1、对励磁调节器的要求 主要任务：检测和综合系统运行的状态信息，产生相应的控制信 号，经放大后控制励磁功率单元，以得到所要求的发电 …… 此处隐藏：813字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……