同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)(1)

1、North China Electric Power University第三講 同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)（1）主講人：李巖松North China Electric Power Universitypage22022-3-8第三章 同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng) 本章講述電力系統(tǒng)的自動調(diào)壓問題，包含發(fā)電機的自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)，也包括和用戶的電壓穩(wěn)定問題。North China Electric Power Universitypage32022-3-8第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 同步發(fā)電機的運行特性與它的空載電動勢同步發(fā)電機的運行特性與它的空載電動勢 值的大小有關(guān)，值的大小有關(guān)，而而 值是發(fā)電機勵磁

2、電流的函數(shù)。改變勵磁電流就可以影響同值是發(fā)電機勵磁電流的函數(shù)。改變勵磁電流就可以影響同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中的運行特性。步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中的運行特性。qEqE在某些故障情況下，發(fā)電機端電壓降低將導致電力在某些故障情況下，發(fā)電機端電壓降低將導致電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平下降，為此，當電力系統(tǒng)故障時，要系統(tǒng)穩(wěn)定水平下降，為此，當電力系統(tǒng)故障時，要求發(fā)電機迅速增大勵磁電流，以維持電網(wǎng)的電壓水求發(fā)電機迅速增大勵磁電流，以維持電網(wǎng)的電壓水平及穩(wěn)定性。平及穩(wěn)定性。 電力系統(tǒng)在正常運行時，發(fā)電機勵磁電流的變化主要電力系統(tǒng)在正常運行時，發(fā)電機勵磁電流的變化主要影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運行機組間無功功率分配。影響電網(wǎng)的電

3、壓水平和并聯(lián)運行機組間無功功率分配。 同步發(fā)電機勵磁的自動控制在保證電能質(zhì)量、無功功率的同步發(fā)電機勵磁的自動控制在保證電能質(zhì)量、無功功率的合理分配、提高電力系統(tǒng)運行的可靠性方面均起到十分重要的合理分配、提高電力系統(tǒng)運行的可靠性方面均起到十分重要的作用。作用。North China Electric Power Universitypage42022-3-8勵磁自動控制系統(tǒng)勵磁自動控制系統(tǒng)由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機構(gòu)成了由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機構(gòu)成了反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)。勵磁勵磁功率單元功率單元G勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器輸入信息輸入信息發(fā)電機發(fā)電機電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)向同步發(fā)電機

4、轉(zhuǎn)向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流電流子提供直流電流 根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出準則控制勵磁功率單元的輸出North China Electric Power Universitypage52022-3-8一一 同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)1、電壓控制、電壓控制2、控制無功功率分配、控制無功功率分配3、提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性、提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性4、改善電力系統(tǒng)的運行條件、改善電力系統(tǒng)的運行條件 改善異步電動機的自啟動條件改善異步電動機的自啟動條件 為發(fā)電機異步運行創(chuàng)造條件為發(fā)電機異步運行創(chuàng)造條件 提高繼電保

5、護裝置工作的正確性提高繼電保護裝置工作的正確性5、水輪發(fā)電機組要求實行強行減磁、水輪發(fā)電機組要求實行強行減磁North China Electric Power Universitypage62022-3-8 負荷的無功電流是造成負荷的無功電流是造成 之間幅值差的主要原因之間幅值差的主要原因1 1 電壓控制電壓控制勵磁自動控制系統(tǒng)擔負了維持電壓水平的任務(wù)勵磁自動控制系統(tǒng)擔負了維持電壓水平的任務(wù)G GEFUEFIGUGIGEWGEWqEGUGIdXqEGUGIdGXjIdQXjIPIQIG等值等值dGGqXI jUEdQGGqXIUEcosdQGqXIUE1cosGqEGUNorth China

6、 Electric Power Universitypage72022-3-81 1 電壓控制電壓控制發(fā)電機端電壓發(fā)電機端電壓勵磁電流勵磁電流負荷無功電流負荷無功電流 勵磁自動控制系統(tǒng)就是通過不斷的調(diào)節(jié)勵磁電流來勵磁自動控制系統(tǒng)就是通過不斷的調(diào)節(jié)勵磁電流來維持發(fā)電機端電壓為設(shè)定值的維持發(fā)電機端電壓為設(shè)定值的 注：改變發(fā)電機的勵注：改變發(fā)電機的勵磁電流一般都不直接在磁電流一般都不直接在發(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路中進發(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路中進行，而是行，而是改變勵磁機的改變勵磁機的勵磁電流的方法來達到勵磁電流的方法來達到調(diào)節(jié)目的調(diào)節(jié)目的。原因是轉(zhuǎn)子。原因是轉(zhuǎn)子回路的電流很大，不易回路的電流很大，不易直接調(diào)整。直接

7、調(diào)整。North China Electric Power Universitypage82022-3-82 2 控制無功功率分配控制無功功率分配與無窮大母線并聯(lián)運行與無窮大母線并聯(lián)運行G GGU= 常數(shù)= 常數(shù)GI單機無窮大系統(tǒng)單機無窮大系統(tǒng)consantIUPGGGcos發(fā)電機發(fā)出的有功功發(fā)電機發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制率只受調(diào)速器控制consantXUEPdGqGsinconsantUG1cosKIG2sinKEqNorth China Electric Power Universitypage92022-3-82 2 控制無功功率分配控制無功功率分配與無窮大母線并聯(lián)運行與無窮大母線并

8、聯(lián)運行發(fā)電機勵磁電流變化只是改變了機組的無功功率和功率發(fā)電機勵磁電流變化只是改變了機組的無功功率和功率角角 值的大小。值的大小。與無窮大母線并聯(lián)運與無窮大母線并聯(lián)運行的機組，調(diào)節(jié)勵磁行的機組，調(diào)節(jié)勵磁電流就可以改變發(fā)電電流就可以改變發(fā)電機的無功功率機的無功功率G GGU= 常數(shù)= 常數(shù)GINorth China Electric Power Universitypage102022-3-82 2 控制無功功率分配控制無功功率分配多臺發(fā)電機并聯(lián)運行多臺發(fā)電機并聯(lián)運行GG1QI2QIQIGU1MU2MUQI1QI2QI1QI2QI1G2G1QI2QI并聯(lián)發(fā)電機組無功功率分配取決并聯(lián)發(fā)電機組無功功率

9、分配取決于各發(fā)電機的外特性，曲線越平于各發(fā)電機的外特性，曲線越平坦的機組其無功電流的增量越大坦的機組其無功電流的增量越大通常希望發(fā)電機組間的無功功率通常希望發(fā)電機組間的無功功率分配按照機組容量大小比例分配分配按照機組容量大小比例分配單純把并聯(lián)所有機組的外特性單純把并聯(lián)所有機組的外特性做成相同是不可能的做成相同是不可能的調(diào)節(jié)勵磁可以任意改變調(diào)節(jié)勵磁可以任意改變外特性曲線的斜率以達外特性曲線的斜率以達到合理分配無功的目的。到合理分配無功的目的。North China Electric Power Universitypage112022-3-83 3 提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性提高同步發(fā)電機并

10、聯(lián)運行的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類在在20世紀世紀60年代及以前年代及以前1 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性2 動態(tài)穩(wěn)定性動態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)受到系統(tǒng)受到小擾動小擾動后后保持保持所有運行所有運行參數(shù)接近正常值的能力參數(shù)接近正常值的能力系統(tǒng)受到系統(tǒng)受到大擾動大擾動后，系統(tǒng)參數(shù)后，系統(tǒng)參數(shù)恢恢復到正常值復到正常值的能力的能力出現(xiàn)了出現(xiàn)了自動再同期現(xiàn)象自動再同期現(xiàn)象發(fā)電機在失去同步后經(jīng)過較短時間的發(fā)電機在失去同步后經(jīng)過較短時間的異步運行又自動牽入同步，主系統(tǒng)仍然能夠保持同步異步運行又自動牽入同步，主系統(tǒng)仍然能夠保持同步1 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性2 動態(tài)穩(wěn)定性動態(tài)穩(wěn)定性3 綜合穩(wěn)定性綜合

11、穩(wěn)定性小擾動小變速運行狀態(tài)小擾動小變速運行狀態(tài)大擾動小變速運行狀態(tài)大擾動小變速運行狀態(tài)大擾動大變速運行狀態(tài)大擾動大變速運行狀態(tài)1954年蘇聯(lián)學年蘇聯(lián)學者維者維.柯柯.維尼柯維尼柯夫夫電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)機電過渡過程機電過渡過程North China Electric Power Universitypage122022-3-8電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類1 靜態(tài)不穩(wěn)定性靜態(tài)不穩(wěn)定性1974年美國學者年美國學者拜金利及金巴克主拜金利及金巴克主編論文集編論文集大規(guī)模大規(guī)模電力系統(tǒng)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性2 動態(tài)不穩(wěn)定性動態(tài)不穩(wěn)定性3 暫態(tài)不穩(wěn)定性暫態(tài)不穩(wěn)定性功角過大而失步（滑行失步

12、）功角過大而失步（滑行失步）大小擾動引起的振蕩失步大小擾動引起的振蕩失步大擾動后發(fā)電機在第一搖擺失步大擾動后發(fā)電機在第一搖擺失步靜態(tài)靜態(tài)/動態(tài)穩(wěn)定性定義及理解出現(xiàn)了混亂動態(tài)穩(wěn)定性定義及理解出現(xiàn)了混亂1981年在年在IEEE電力系統(tǒng)分會的冬季會議上重新對電力系統(tǒng)穩(wěn)定電力系統(tǒng)分會的冬季會議上重新對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性進行定義性進行定義1 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性/小擾動穩(wěn)定性小擾動穩(wěn)定性2 暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性/大擾動穩(wěn)定性大擾動穩(wěn)定性當系統(tǒng)受到小的干擾后，系統(tǒng)會達到與受干擾前相同或接近的運行狀態(tài)當系統(tǒng)受到小的干擾后，系統(tǒng)會達到與受干擾前相同或接近的運行狀態(tài)當系統(tǒng)遭受到干擾后，系統(tǒng)可以達到一個可以接受的穩(wěn)定

13、運行狀態(tài)當系統(tǒng)遭受到干擾后，系統(tǒng)可以達到一個可以接受的穩(wěn)定運行狀態(tài)所加干擾足夠小，可以用系統(tǒng)的所加干擾足夠小，可以用系統(tǒng)的線性化方程來描述系統(tǒng)過渡過程線性化方程來描述系統(tǒng)過渡過程所加的干擾使得不能用系統(tǒng)的線所加的干擾使得不能用系統(tǒng)的線性化方程來描述系統(tǒng)過渡過程性化方程來描述系統(tǒng)過渡過程North China Electric Power Universitypage132022-3-8電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類2004年年8月，月，IEEE發(fā)表了發(fā)表了CIGRE第第38委員會與委員會與IEEE系統(tǒng)動態(tài)行系統(tǒng)動態(tài)行為委員會聯(lián)合小組制定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類及定義為委員會聯(lián)

14、合小組制定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類及定義電力系統(tǒng)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性小干擾功角小干擾功角穩(wěn)定性穩(wěn)定性大干擾功角大干擾功角穩(wěn)定性穩(wěn)定性小干擾電壓小干擾電壓穩(wěn)定性穩(wěn)定性大干擾電壓大干擾電壓穩(wěn)定性穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性長期穩(wěn)定性長期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性長期穩(wěn)定性長期穩(wěn)定性North China Electric Power Universitypage142022-3-8電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類功角穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性注：把原來的注：把原來的靜態(tài)穩(wěn)定（小靜態(tài)穩(wěn)定（小擾動穩(wěn)定性）擾動穩(wěn)定性）和

15、暫態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性（大干擾穩(wěn)定（大干擾穩(wěn)定性）合起來統(tǒng)性）合起來統(tǒng)稱為功角穩(wěn)定稱為功角穩(wěn)定性性表征著系統(tǒng)維持同步的能力，主要原因是發(fā)電機輸入、表征著系統(tǒng)維持同步的能力，主要原因是發(fā)電機輸入、輸出轉(zhuǎn)矩平衡受到破壞，失步的形式可能是功角單調(diào)輸出轉(zhuǎn)矩平衡受到破壞，失步的形式可能是功角單調(diào)增長，也可能是增幅振蕩。增長，也可能是增幅振蕩。分析時間為分析時間為1020s靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)在小干擾下維持同步的能力系統(tǒng)在小干擾下維持同步的能力滑行失步型滑行失步型振蕩失步型振蕩失步型暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)在大干擾下維持同步的能力系統(tǒng)在大干擾下維持同步的能力功角非周期增長而失步功角非周期增長而失步增幅

16、的低頻振蕩而失步增幅的低頻振蕩而失步North China Electric Power Universitypage152022-3-8電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電壓穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性表征著系統(tǒng)在給定的初始條件下，受到擾動后維持所表征著系統(tǒng)在給定的初始條件下，受到擾動后維持所有母線的電壓的能力。主要原因是負荷需求與系統(tǒng)可有母線的電壓的能力。主要原因是負荷需求與系統(tǒng)可能提供的總量出現(xiàn)了不平衡。表現(xiàn)在電壓持續(xù)下降能提供的總量出現(xiàn)了不平衡。表現(xiàn)在電壓持續(xù)下降（或上升），又稱（或上升），又稱“電壓崩潰電壓崩潰”。發(fā)電機的勵磁控制產(chǎn)生重要的影響：在過渡過程中，發(fā)電機的勵磁控制產(chǎn)

17、生重要的影響：在過渡過程中，當勵磁電流的增長達到設(shè)定的限幅值（相當于勵磁控當勵磁電流的增長達到設(shè)定的限幅值（相當于勵磁控制退出），常常是出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的直接原因。制退出），常常是出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的直接原因。大干擾電壓穩(wěn)定性大干擾電壓穩(wěn)定性小干擾電壓穩(wěn)定性小干擾電壓穩(wěn)定性短期電壓穩(wěn)定性短期電壓穩(wěn)定性長期電壓穩(wěn)定性長期電壓穩(wěn)定性系統(tǒng)在系統(tǒng)在大干擾后大干擾后維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力系統(tǒng)在系統(tǒng)在小干擾后小干擾后維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力包含快速響應負荷和勵磁控制等動態(tài)特性及相互作用包含快速響應負荷和勵磁控制等動態(tài)特性及相互作用包含慢速響應負荷和勵磁限幅器等動

18、態(tài)特性及相互作用包含慢速響應負荷和勵磁限幅器等動態(tài)特性及相互作用North China Electric Power Universitypage162022-3-8電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性1 表征著系統(tǒng)遭受到嚴重的故障造成出力與負荷出現(xiàn)表征著系統(tǒng)遭受到嚴重的故障造成出力與負荷出現(xiàn)較大的不平衡時維持頻率在可接受的范圍的能力。取較大的不平衡時維持頻率在可接受的范圍的能力。取決于系統(tǒng)在切除最大可能切除的負荷后是否能夠恢復決于系統(tǒng)在切除最大可能切除的負荷后是否能夠恢復出力與負荷之間的平衡。出力與負荷之間的平衡。2 頻率發(fā)生不穩(wěn)定時，潮流、電壓及其他變量

19、會出現(xiàn)頻率發(fā)生不穩(wěn)定時，潮流、電壓及其他變量會出現(xiàn)大的波動，并引起系統(tǒng)中控制和保護的動作，造成更大的波動，并引起系統(tǒng)中控制和保護的動作，造成更多機組或負荷的切除。多機組或負荷的切除。這種情況出現(xiàn)在大系統(tǒng)因失步這種情況出現(xiàn)在大系統(tǒng)因失步而解列為數(shù)個孤立系統(tǒng)而解列為數(shù)個孤立系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，發(fā)電機之間，在這些系統(tǒng)中，發(fā)電機之間的穩(wěn)定不是問題，的穩(wěn)定不是問題，主要是出力和負荷是否會保持平衡主要是出力和負荷是否會保持平衡。頻頻率率過過渡渡過過程程時時間間秒級（幾秒）秒級（幾秒）低壓及低頻減載、發(fā)電機控制器起主要作用低壓及低頻減載、發(fā)電機控制器起主要作用分級（幾分）分級（幾分）鍋爐、機組保護和負荷調(diào)壓

20、系統(tǒng)起主要作用鍋爐、機組保護和負荷調(diào)壓系統(tǒng)起主要作用North China Electric Power Universitypage172022-3-8電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類 我國在我國在2001年制定的年制定的DL755-2001電力系統(tǒng)安全電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則穩(wěn)定導則中將穩(wěn)定性分為：中將穩(wěn)定性分為： 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性小擾動穩(wěn)定性小擾動穩(wěn)定性 暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性大擾動穩(wěn)定性大擾動穩(wěn)定性 動態(tài)穩(wěn)定性動態(tài)穩(wěn)定性動態(tài)穩(wěn)定性動態(tài)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)受到小擾動時，考慮調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)受到小擾動時，考慮調(diào)節(jié)器及元件動態(tài)，并分析它在暫態(tài)過程后能否趨于或者器及元件動態(tài)，并分析它

21、在暫態(tài)過程后能否趨于或者接近原來穩(wěn)定工況的能力。接近原來穩(wěn)定工況的能力。North China Electric Power Universitypage182022-3-8勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定性的影響勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定性的影響GT1T1T2T2L LsinXUEPqqEdX1TXlX2TXUo90o90調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)使得調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)使得 為常數(shù)為常數(shù)E 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以有效提高系統(tǒng)的靜態(tài)有效提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限穩(wěn)定極限North China Electric Power Universitypage192022-3-8勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響P P故障前故障前故障后

22、（未調(diào)勵磁）故障后（未調(diào)勵磁）故障時（未調(diào)勵磁）故障時（未調(diào)勵磁）故障后（調(diào)勵磁）故障后（調(diào)勵磁）GT T1 1T T2 2L L 勵磁系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在使勵磁系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在使得發(fā)電機內(nèi)電勢上升而增加電得發(fā)電機內(nèi)電勢上升而增加電功率輸出，提高了功率極限，功率輸出，提高了功率極限，從而減小加速面積，增加了減從而減小加速面積，增加了減速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性實現(xiàn)手段：實現(xiàn)手段：1、縮小勵磁系統(tǒng)時間常數(shù)、縮小勵磁系統(tǒng)時間常數(shù)2、盡可能提高強行勵磁倍數(shù)、盡可能提高強行勵磁倍數(shù)North China Electric Power Universitypage202022-3-84

23、 4 改善電力系統(tǒng)運行條件改善電力系統(tǒng)運行條件1、改善異步電動機的自啟動條件、改善異步電動機的自啟動條件2、為發(fā)電機異步運行創(chuàng)造條件、為發(fā)電機異步運行創(chuàng)造條件3、提高繼電保護裝置工作的正確性、提高繼電保護裝置工作的正確性短路切除后的電壓恢復曲線短路切除后的電壓恢復曲線無勵磁控制無勵磁控制有勵磁控制有勵磁控制 可以調(diào)節(jié)勵磁為失磁異步運行可以調(diào)節(jié)勵磁為失磁異步運行的同步發(fā)電機提供大量的無功功的同步發(fā)電機提供大量的無功功率，以維持其運行率，以維持其運行調(diào)節(jié)勵磁電流來增大短路電流以保證繼電保護正確工作調(diào)節(jié)勵磁電流來增大短路電流以保證繼電保護正確工作North China Electric Power

24、Universitypage212022-3-85 5 水輪發(fā)電機實行強行減磁水輪發(fā)電機實行強行減磁水輪發(fā)電機組因故障而跳閘水輪發(fā)電機組因故障而跳閘調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性導水葉不能迅速關(guān)閉導水葉不能迅速關(guān)閉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速急劇上升轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速急劇上升勵磁電流勵磁電流不調(diào)整不調(diào)整發(fā)電機端電壓上升而危及發(fā)電機端電壓上升而危及定子絕緣定子絕緣勵磁電流迅勵磁電流迅速調(diào)整速調(diào)整機組安全機組安全North China Electric Power Universitypage222022-3-8二二 對勵磁系統(tǒng)的基本要求對勵磁系統(tǒng)的基本要求勵磁勵磁功率單元功率單元G勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器輸入信息輸

25、入信息發(fā)電機發(fā)電機電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流電流子提供直流電流 根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出準則控制勵磁功率單元的輸出North China Electric Power Universitypage232022-3-81 1 對勵磁調(diào)節(jié)器的要求對勵磁調(diào)節(jié)器的要求1、具有較小的時間常數(shù)，能夠迅速響應輸入信息的變化、具有較小的時間常數(shù)，能夠迅速響應輸入信息的變化2、系統(tǒng)正常運行時，勵磁調(diào)節(jié)器能反映發(fā)電機電壓的高低來、系統(tǒng)正常運行時，勵磁調(diào)節(jié)器能反映發(fā)電機電壓的高低來維持發(fā)電機電壓在給定的水平維持發(fā)電機電壓在給定的水平3、勵

26、磁調(diào)節(jié)器能夠合理分配機組的無功功率、勵磁調(diào)節(jié)器能夠合理分配機組的無功功率4、對遠距離輸電的發(fā)電機組要求沒有失靈區(qū)以使其在穩(wěn)定區(qū)、對遠距離輸電的發(fā)電機組要求沒有失靈區(qū)以使其在穩(wěn)定區(qū)運行運行5、勵磁調(diào)節(jié)器迅速反映系統(tǒng)故障，具備強行勵磁的功能，提、勵磁調(diào)節(jié)器迅速反映系統(tǒng)故障，具備強行勵磁的功能，提高暫態(tài)穩(wěn)定性和改善系統(tǒng)的運行條件高暫態(tài)穩(wěn)定性和改善系統(tǒng)的運行條件6、勵磁調(diào)節(jié)器能夠長期可靠工作，具有高可靠性、勵磁調(diào)節(jié)器能夠長期可靠工作，具有高可靠性North China Electric Power Universitypage242022-3-82 2 對勵磁功率單元的要求對勵磁功率單元的要求1、要求

27、勵磁功率單元有足夠的可靠性，具有一定的調(diào)、要求勵磁功率單元有足夠的可靠性，具有一定的調(diào)節(jié)容量。節(jié)容量。2、具有足夠的、具有足夠的勵磁頂值電壓勵磁頂值電壓和和電壓上升速度電壓上升速度。就改善就改善電力系統(tǒng)運行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性而言，勵磁功率電力系統(tǒng)運行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性而言，勵磁功率單元應該具有較大的單元應該具有較大的強勵能力強勵能力和和快速響應能力快速響應能力。注：注：1、勵磁頂值電壓勵磁頂值電壓是勵磁功率單元在強行勵磁時可能提是勵磁功率單元在強行勵磁時可能提 供的最供的最高輸出電壓值。高輸出電壓值。2、勵磁頂值電壓與額定勵磁電壓之比為、勵磁頂值電壓與額定勵磁電壓之比為強勵

28、倍數(shù)強勵倍數(shù)，一般為，一般為1.62North China Electric Power Universitypage252022-3-8第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)交流勵磁機勵磁系統(tǒng)交流勵磁機勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng)在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，機組容量小機組容量小機組容量增大，機械整流困難，機組容量增大，機械整流困難，大功率半導體技術(shù)成熟大功率半導體技術(shù)成熟與發(fā)電機同軸旋轉(zhuǎn)與發(fā)電機同軸旋轉(zhuǎn)North China Electric Power Universitypage262022-3-81 1 直流勵磁機勵磁系統(tǒng)

29、直流勵磁機勵磁系統(tǒng)自勵型自勵型G G勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器EFIRCIAVRIEEWEEWDEDETVTV共同擔負勵磁機的勵磁繞組共同擔負勵磁機的勵磁繞組EEW的調(diào)節(jié)功率的調(diào)節(jié)功率North China Electric Power Universitypage272022-3-81 1 直流勵磁機勵磁系統(tǒng)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)他勵型他勵型G G勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器RCIPEPEEFIAVRIDEDETVTV與自勵型相比，多了一臺副勵磁機，時間常數(shù)小，與自勵型相比，多了一臺副勵磁機，時間常數(shù)小，提高了勵磁系統(tǒng)的電壓增長速率。提高了勵磁系統(tǒng)的電壓增長速率。North China Electric Po

30、wer Universitypage282022-3-82 2 交流勵磁機勵磁系統(tǒng)交流勵磁機勵磁系統(tǒng)他勵型他勵型G GTVTVG G自自動動恒恒壓壓調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器G G觸發(fā)器觸發(fā)器放大器放大器電壓檢測電壓檢測調(diào)差調(diào)差勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器交流副勵磁機交流副勵磁機交流勵磁機交流勵磁機磁磁場場開開關(guān)關(guān)滑滑環(huán)環(huán)交流發(fā)電機交流發(fā)電機TATAAEAE100Hz100Hz400Hz400Hz啟勵啟勵電源電源晶閘晶閘管管1、交流勵磁機、副勵磁機和發(fā)電機同軸，獨立電源，可靠性高、交流勵磁機、副勵磁機和發(fā)電機同軸，獨立電源，可靠性高2、交流勵磁機時間常數(shù)大、交流勵磁機時間常數(shù)大3、采用永磁發(fā)電機作為副勵磁機可以簡化設(shè)備，提高可靠性、采用永磁發(fā)電機作為副勵磁機可以簡化設(shè)備，提高可靠性North China Electric Power Universitypage292022-3-82 2 交流勵磁機勵磁系統(tǒng)交流勵磁機勵