第五章同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)分解課件

1、同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)2/432022/10/14主要內(nèi)容1、同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù) （1）電壓控制 （2）控制無功功率 （3）提高同步發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性 （4）改善電力系統(tǒng)的運行條件 （5）水輪發(fā)電機強行減磁2、對勵磁系統(tǒng)的基本要求3、同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)的各種類型及其 結(jié)構(gòu)和特點2/432022/10/11主要內(nèi)容1、同步發(fā)電機勵磁控制系3/432022/10/14第一節(jié) 概述3/432022/10/11第一節(jié) 概述4/432022/10/14第一節(jié) 概述 同步發(fā)電機的運行特性與它的空載電動勢Eq值的大小有關(guān)，而Eq值是發(fā)電機勵磁電流的函數(shù)。改變勵磁

2、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。在某些故障情況下，發(fā)電機端電壓降低將導(dǎo)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。 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。 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作用。4/432022/10/11第一節(jié) 概述 同步5/432022/10/14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)成了反饋控制系統(tǒng)。向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流電流 根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準

3、則控制勵磁功率單元的輸出5/432022/10/11勵磁自動控制系統(tǒng)由勵磁調(diào)節(jié)器、勵6/432022/10/14一 同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)1、電壓控制(調(diào)壓精度0.5%)2、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4、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 為發(fā)電機異步運行創(chuàng)造條件 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6/432022/10/11一 同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)7/432022/10/14 負荷的無功電流是造成Eq,UG 之間幅值差的主要原因1 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)等值7/432022/10/11

4、負荷的無功電流是造成Eq,UG8/432022/10/141 電壓控制機端電壓勵磁電流負荷無功電流 勵磁自動控制系統(tǒng)就是通過不斷的調(diào)節(jié)勵磁電流來維持發(fā)電機端電壓為設(shè)定值的 注：改變發(fā)電機的勵磁電流一般都不直接在發(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路中進行，而是改變勵磁機的勵磁電流的方法來達到調(diào)節(jié)目的。原因是轉(zhuǎn)子回路的電流很大，不易直接調(diào)整。同步電機外特性8/432022/10/111 電壓控制機端電壓勵磁電流負荷9/432022/10/142 控制無功功率分配與無窮大母線并聯(lián)運行單機無窮大系統(tǒng)發(fā)電機發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制9/432022/10/112 控制無功功率分配與無窮大母10/432022/10/142

5、 控制無功功率分配與無窮大母線并聯(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Q和功率角值的大小。與無窮大母線并聯(lián)運行的機組，調(diào)節(jié)勵磁電流就可以改變發(fā)電機的無功功率。10/432022/10/112 控制無功功率分配與無窮大11/432022/10/142 控制無功功率分配多臺發(fā)電機并聯(lián)運行并聯(lián)發(fā)電機組無功功率分配取決于各發(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單純把并聯(lián)所有機組的外特性做成相同是不可能的調(diào)節(jié)勵磁可以任意改變外特性曲線的斜率以達到合理分配無功的目的。GU1MU2MUQI1QI2QI1QI2QI1G2G2QID

6、1QID11/432022/10/112 控制無功功率分配多臺發(fā)電12/432022/10/142 控制無功功率分配名稱說明我國在1953年以前把調(diào)整同步發(fā)電機勵磁電流的自動裝置成為“自動調(diào)壓器”，1953年后又改稱為“自動勵磁調(diào)節(jié)器”，現(xiàn)在又有重稱為自動調(diào)壓器的趨勢。12/432022/10/112 控制無功功率分配名稱說明13/432022/10/143 提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類在20世紀60年代及以前1 靜態(tài)穩(wěn)定性2 動態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)受到小擾動后保持所有運行參數(shù)接近正常值的能力系統(tǒng)受到大擾動后，系統(tǒng)參數(shù)恢復(fù)到正常值的能力出現(xiàn)了自動再同期現(xiàn)象發(fā)電機在失去同步后

7、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1 靜態(tài)穩(wěn)定性2 動態(tài)穩(wěn)定性3 綜合穩(wěn)定性小擾動小變速運行狀態(tài)大擾動小變速運行狀態(tài)大擾動大變速運行狀態(tài)1954年蘇聯(lián)學(xué)者維.柯.維尼柯夫電力系統(tǒng)機電過渡過程13/432022/10/113 提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)14/432022/10/14電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類1 靜態(tài)不穩(wěn)定性1974年美國學(xué)者拜金利及金巴克主編論文集大規(guī)模電力系統(tǒng)穩(wěn)定性2 動態(tài)不穩(wěn)定性3 暫態(tài)不穩(wěn)定性功角過大而失步（滑行失步）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靜態(tài)/動態(tài)穩(wěn)定性定義及理解出現(xiàn)了混亂1981年在IEEE PES Winter M

8、eeting重新對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性進行定義1 靜態(tài)穩(wěn)定性/小擾動穩(wěn)定性2 暫態(tài)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)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)的線性化方程來描述系統(tǒng)過渡過程14/432022/10/11電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類1 15/432022/10/14電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類2004年8月，IEEE發(fā)表了CIGRE第38委員會與IEEE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)定性分類及定義電力系統(tǒng)穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性電壓穩(wěn)

9、定性小干擾功角穩(wěn)定性大干擾功角穩(wěn)定性小干擾電壓穩(wěn)定性大干擾電壓穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性長期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性長期穩(wěn)定性15/432022/10/11電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類2016/432022/10/14電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類功角穩(wěn)定性注：把原來的靜態(tài)穩(wěn)定（小擾動穩(wěn)定性）和暫態(tài)穩(wěn)定性（大干擾穩(wěn)定性）合起來統(tǒng)稱為功角穩(wěn)定性表征著系統(tǒng)維持同步的能力，主要原因是發(fā)電機輸入、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。分析時間為1020s靜態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)在小干擾下維持同步的能力滑行失步型振蕩失步型暫態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)在大干擾下維持同步的能力功角非周期增長而失步增幅的低頻振蕩而

10、失步16/432022/10/11電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類功角17/432022/10/14電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電壓穩(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（或上升），又稱“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，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。大干擾電壓穩(wěn)定性小干擾電壓穩(wěn)定性短期電壓穩(wěn)定性長期電壓穩(wěn)定性系統(tǒng)在大干擾后維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力系統(tǒng)在小干擾后維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力包含快速響應(yīng)負荷和勵磁控制等動態(tài)特

11、性及相互作用包含慢速響應(yīng)負荷和勵磁限幅器等動態(tài)特性及相互作用17/432022/10/11電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類電壓18/432022/10/14電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類頻率穩(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)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(fù)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，造成更多機組或負荷的切除。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)，在這些系統(tǒng)中，發(fā)電機之間的穩(wěn)定不是問題，主要是出力和負荷是否會保持平衡。頻率過渡過程時間秒

12、級（幾秒）低壓及低頻減載、發(fā)電機控制器起主要作用分級（幾分）鍋爐、機組保護和負荷調(diào)壓系統(tǒng)起主要作用18/432022/10/11電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類頻率19/432022/10/14電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類 我國在2001年制定的DL755-2001電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則中將穩(wěn)定性分為： 靜態(tài)穩(wěn)定性小擾動穩(wěn)定性 暫態(tài)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 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接近原來穩(wěn)定工況的能力。19/432022/10/11電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類 20/432022/10/14勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定性的影響調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)使得 為常數(shù)

13、 勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以有效提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限20/432022/10/11勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定性的影響調(diào)節(jié)勵磁2022/10/14勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響 勵磁系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在使得發(fā)電機內(nèi)電勢上升而增加電功率輸出，提高了功率極限，從而減小加速面積，增加了減速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性實現(xiàn)手段：1、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)Pd故障前故障后（未調(diào)勵磁）故障時（未調(diào)勵磁）故障后（調(diào)勵磁）故障時（調(diào)勵磁）2022/10/11勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響 勵磁系統(tǒng)22/432022/10/144 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2、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

14、正確性短路切除后的電壓恢復(fù)曲線無勵磁控制有勵磁控制 可以調(diào)節(jié)勵磁(其他機組)為失磁異步運行的同步發(fā)電機提供大量的無功功率，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低負荷，小短路電流繼電保護拒動22/432022/10/114 改善電力系統(tǒng)運行條件1、改23/432022/10/145 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調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性導(dǎo)水葉不能迅速關(guān)閉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速急劇上升勵磁電流不調(diào)整發(fā)電機端電壓上升而危及定子絕緣勵磁電流迅速調(diào)整機組安全23/432022/10/115 水輪發(fā)電機實行強行減磁水輪24/432022/10/14二 對勵磁系統(tǒng)的基本要求向同步發(fā)電

15、機轉(zhuǎn)子提供直流電流 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24/432022/10/11二 對勵磁系統(tǒng)的基本要求向同步25/432022/10/141 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(yīng)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)電機電壓的高低來維持發(fā)電機電壓在給定的水平3、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)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，具有高可靠性工作可靠，功能齊全，各種工況下性能優(yōu)越。25/43202

16、2/10/111 對勵磁調(diào)節(jié)器的要求1、具有26/432022/10/142 對勵磁功率單元的要求1、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。2、具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度。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，勵磁功率單元應(yīng)該具有較大的強勵能力和快速響應(yīng)能力。注：1、勵磁頂值電壓是勵磁功率單元在強行勵磁時可能提供的最高輸出電壓值。2、勵磁頂值電壓與額定勵磁電壓之比為強勵倍數(shù)，一般為1.6226/432022/10/112 對勵磁功率單元的要求1、要27/432022/10/14結(jié)后語勵磁機容量僅僅占發(fā)電機的0.250.5%但作用巨大電壓控制控制無功功率分配

17、提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行的穩(wěn)定性改善電力系統(tǒng)的運行條件改善異步電動機的自啟動條件為發(fā)電機異步運行創(chuàng)造條件提高繼電保護裝置工作的正確性水輪發(fā)電機組要求實行強行減磁27/432022/10/11結(jié)后語勵磁機容量僅僅占發(fā)電機的第二節(jié) 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)=基本知識點=直流勵磁機勵磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵磁）交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵磁）發(fā)電機自并勵系統(tǒng)（靜止勵磁系統(tǒng)）第二節(jié) 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)=基本知識點=1 原理一、直流勵磁機勵磁系統(tǒng)GIEEREEUEFIEFEGIEEUEFIEF自勵： REE IEE UEF勵磁機發(fā)電機他勵： REE IEE UEF 副勵主勵發(fā)電機1 原理一、直流勵磁機勵磁系統(tǒng)GIEEREE

18、UEFIE第五章同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)分解課件2特點優(yōu)點：控制方便缺點：有滑環(huán)、電刷易產(chǎn)生火花，可靠性不高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護3應(yīng)用中小容量機組（100MW）舊型機組2特點優(yōu)點：控制方便3應(yīng)用1 他勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng) （1）原理二、交流勵磁機勵磁系統(tǒng)500Hz副勵磁機 100Hz主勵磁機 50Hz發(fā)電機起勵電源副勵自勵恒壓調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器主勵交流發(fā)電機1 他勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng) （1）原理二、交流他勵交流勵磁機靜止整流勵磁系統(tǒng)他勵交流勵磁機靜止整流勵磁系統(tǒng)（2）特點優(yōu)點：響應(yīng)速度快（相對DC）； 容量較大（相對DC）缺點：有滑環(huán)、電刷 易產(chǎn)生火花，可靠性不高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護（3）應(yīng)用中

19、等容量機組（ 100MW 300MW ）我國舊型機組（2）特點（3）應(yīng)用（1）原理2 無刷勵磁系統(tǒng)副勵磁機：電樞靜止，磁極（勵磁）旋轉(zhuǎn)主勵磁機：電樞旋轉(zhuǎn)，磁極（勵磁）靜止發(fā)電機： 電樞靜止，磁極（勵磁）旋轉(zhuǎn)副勵勵磁調(diào)節(jié)器主勵交流發(fā)電機（1）原理2 無刷勵磁系統(tǒng)副勵磁機：電樞靜止，磁極（勵磁）2) 他勵交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流勵磁系統(tǒng)(無刷勵磁)2) 他勵交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流勵磁系統(tǒng)(無刷勵磁)（2）特點優(yōu)點：維護工作量少； 可靠性高 無接觸磨損，電機絕緣壽命長缺點：響應(yīng)速度慢 不能直接滅磁 對機械性能要求高（3）應(yīng)用大容量機組（ 600MW ）因為沒有滑動器件（2）特點（3）應(yīng)用因為沒有滑動器件三、靜

20、止勵磁系統(tǒng)1 原理起勵電源勵磁調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機三、靜止勵磁系統(tǒng)1 原理起勵電源勵磁調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機3. 靜止勵磁系統(tǒng)(發(fā)電機自并勵系統(tǒng))3. 靜止勵磁系統(tǒng)(發(fā)電機自并勵系統(tǒng))2 特點優(yōu)點：維護工作量少； 可靠性高 主軸長度短，基建投資少 電壓響應(yīng)速度快 過電壓低缺點：發(fā)電機近端端路時，缺乏足夠的強勵能力 繼電保護的動作會受一定影響3 應(yīng)用大容量機組（ 600MW ）水輪機組因為沒有轉(zhuǎn)動勵磁2 特點優(yōu)點：維護工作量少；3 應(yīng)用因為沒有轉(zhuǎn)動勵磁41/222022/10/14勵磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立與滅磁 在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)母線電壓極度降低，系統(tǒng)無功缺額很大，需要在很短的時間內(nèi)補足無功缺額以

21、使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常，這就要求有關(guān)的發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場能夠迅速增強，達到盡可能高的數(shù)值。 在事故情況下，轉(zhuǎn)子勵磁電壓的最大值及其建立的速度（響應(yīng)速度）是兩個十分重要的指標 強勵頂值與響應(yīng)比。此外，為了使得發(fā)電機的勵磁效果及時發(fā)揮，需要考慮：1、勵磁機的響應(yīng)速度要快，勵磁機的時間常數(shù)小2、發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場的建立速度要快。轉(zhuǎn)子強勵問題41/222022/10/11勵磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立與滅磁42/222022/10/142 勵磁繞組滅磁 所謂滅磁，就是將發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組的磁場盡快地減弱為最小程度。 如果突然斷開轉(zhuǎn)子回路，勵磁繞組是個大電感，勵磁電流不能突變，必然會產(chǎn)生很高的過電壓，會危及到轉(zhuǎn)子繞組的絕

22、緣，因此，不能采用斷開轉(zhuǎn)子回路的辦法來滅磁。對于滅磁的要求：1、滅磁時間短2、滅磁過程中轉(zhuǎn)子電壓不應(yīng)超過允許值，即不超過額定值的45倍。42/222022/10/112 勵磁繞組滅磁 所43/222022/10/143 勵磁繞組滅磁方式滅磁原理耗能型滅磁(短弧滅弧柵， 前蘇聯(lián)曾使用)移能型滅磁（線性電阻滅磁/非線性電阻滅磁)逆變型滅磁不同機組情況（僅為部分舉例）水輪機直流勵磁機：線性電阻交流勵磁機：非線性電阻逆變滅磁）汽輪機無刷勵磁：GEW無法接入滅磁開關(guān)，按發(fā)電機時間常數(shù)自然滅磁，AE勵磁滅磁，三機勵磁：國外：主勵磁機勵磁繞組回路設(shè)置滅磁開關(guān)國內(nèi)：發(fā)電機主勵磁回路二或三斷口滅磁開關(guān)線性電阻滅

23、磁靜止自勵系統(tǒng)斷開晶閘管整流器交流側(cè)電源中性點進行滅磁（如GE）發(fā)電機勵磁繞組回路設(shè)置滅磁開關(guān)線性電阻滅磁（如日立）非線性滅磁電阻（ABB， 瑞典ASEA）43/222022/10/113 勵磁繞組滅磁方式滅磁原44/222022/10/144 勵磁繞組對恒定電阻放電滅磁在滅磁過程中，轉(zhuǎn)子繞組的端電壓可以被控制 R越大，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減越快，滅磁過程也就快，但是，轉(zhuǎn)子繞組端電壓也就越大 R越小，轉(zhuǎn)子繞組端電壓也就越小，但是，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減越慢，滅磁過程也就慢 端電壓45倍44/222022/10/114 勵磁繞組對恒定電阻放電滅磁45/222022/10/145 理想滅磁過程 理想的滅磁

24、過程就是整個滅磁過程中始終保持轉(zhuǎn)子繞組GEW的端電壓為最大允許值不變，直至勵磁回路斷開為止 在滅磁過程中，轉(zhuǎn)子回路的電流始終以等速減少，而不再以指數(shù)曲線減少，直至為零。曲線1滅磁，滅磁速度越來越慢。曲線2滅磁，勵磁電流等速減少，在t時刻降為零，過程中端電壓始終為額定值。45/222022/10/115 理想滅磁過程 46/222022/10/146 交流勵磁機系統(tǒng)的逆變滅磁1、逆變過程中的逆變角取40度，以保證逆變成功2、逆變過程中交流電源不能消失，否則就無法實現(xiàn)有源逆變滅磁。3、兩個過程：對于逆變滅磁，當逆變進行到發(fā)電機勵磁繞組中剩余磁場能量不能再維持逆變時，則逆變結(jié)束，剩余能量向并聯(lián)電阻放

25、電，直至轉(zhuǎn)子勵磁電流衰減為零。在這種情況下，滅磁電阻可以采用容量小、阻值大的電阻。 在采用晶閘管整流橋向轉(zhuǎn)子供應(yīng)勵磁電流時，可以用晶閘管的有源逆變特性來快速滅磁，可以實現(xiàn)在轉(zhuǎn)子主回路中不添加設(shè)備就可以進行滅磁。46/222022/10/116 交流勵磁機系統(tǒng)的逆變滅磁15.3 勵磁調(diào)解裝置的基本原理5.3 勵磁調(diào)解裝置的基本原理5.3 勵磁調(diào)解裝置的基本原理5.3 勵磁調(diào)解裝置的基本原理基本原理框圖基本原理框圖 5.3.2 ZTL型勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成與工作原理 5.3.2 ZT1. 電壓測量比較單元電壓測量比較單元的作用是測量發(fā)電機端電壓G 并轉(zhuǎn)為與其成正比的直流電壓，與給定的基準電壓相比較，得

26、到電壓的偏差信號。測單元由電壓測量和比較整定環(huán)節(jié)組成。(1) 電壓測量電路電壓測量電路的作用是將發(fā)電機端電壓降壓、整流、濾波后轉(zhuǎn)換成一直流電壓。測量變壓器的作用是將電壓互感器二次側(cè)電壓降低為適用于整流電路所需的值。其次級接三相全橋整流元件，再經(jīng)過RC 濾波器濾波后，得到正比于機端電壓的直流電壓信號。（2）比較整定電路比較整定電路的作用：一是將測量輸出的電壓U C 與給定電壓U gd 相比較，輸出一個表征發(fā)電機與其給定值偏差的直流電壓U b ；二是通過調(diào)節(jié)發(fā)電機給定電壓值U gd 去調(diào)節(jié)U b 的大小，進而調(diào)節(jié)發(fā)電機端電壓或無功功率。給定值的調(diào)節(jié)可以本地手動調(diào)節(jié)，也可以遠方手動調(diào)節(jié)或通過自動調(diào)節(jié)

27、裝置調(diào)節(jié)。1. 電壓測量比較單元第五章同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)分解課件（3) 發(fā)電機端電壓整定過程發(fā)電機端電壓整定是指確定發(fā)電機端電壓穩(wěn)定工作電壓。它是通過調(diào)整圖5.18 中電位器W的阻值WR來實現(xiàn)的。W 的阻值可以在本地手動調(diào)整，也可以在控制室通過控制電動機D 的正、反轉(zhuǎn)進行遠方調(diào)整。2. 綜合放大單元1) 綜合放大單元的作用(1) 綜合放大各種勵磁控制信號。 (2) 改善勵磁自動控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能指標。 (3) 輸出移相單元所需的輸入電壓。（3) 發(fā)電機端電壓整定過程2) 對綜合放大單元的基本要求(1) 能線性無關(guān)地綜合、放大各輸入信號。所謂線性無關(guān)地放大各輸入信號，是指輸出與輸入

28、之間呈線性關(guān)系，而且改變輸入信號的任何一個信號的放大倍數(shù)，不影響其他輸入信號的放大倍數(shù)。(2) 要有足夠的運算精度和放大系數(shù)，且放大系數(shù)可調(diào)。(3) 要有足夠的響應(yīng)速度，即時間常數(shù)要小。(4) 工作穩(wěn)定可靠，輸出阻抗低。即要求零點漂移小，負載能力強，保證綜合放大單元的輸出電壓不受移相觸發(fā)單元工作的影響。(5) 輸出電壓范圍應(yīng)滿足移相觸發(fā)單元的要求。2) 對綜合放大單元的基本要求3) 綜合放大單元的工作原理及特性3) 綜合放大單元的工作原理及特性3. 晶閘管整流電路1) 晶閘管整流電路的作用2) 晶閘管整流電路的工作原理及特性3. 晶閘管整流電路工作原理(1) 整流元件的通斷。(2) 整流元件的

29、導(dǎo)通次序。(3) 晶閘管的控制角。(4) 晶閘管的導(dǎo)通角 。(5) 整流電路的輸入電壓。(6) 整流電路的輸出電壓。(7) 續(xù)流管的作用。工作原理第五章同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)分解課件4. 同步和移相觸發(fā)單元1) 對移相觸發(fā)單元的要求(1) 晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)與晶閘管陽極電壓同步。 (2) 觸發(fā)脈沖的移相范圍要符合相應(yīng)可控整流電路的要求。(3) 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率以保證晶閘硅可靠地導(dǎo)通。 (4) 觸發(fā)脈沖上升沿要陡。 (5) 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的寬度。 (6) 保證各相晶閘管的控制角 一致。 (7) 觸發(fā)脈沖應(yīng)與主電路相互隔離。4. 同步和移相觸發(fā)單元1) 對移相觸發(fā)單元的要求移相觸發(fā)電路

30、的工作原理及特性圖5.24 是移相觸發(fā)單元的構(gòu)成框圖。其包括同步、移相、脈沖形成和脈沖放大等幾個部分。移相觸發(fā)電路的工作原理及特性圖5.24 是移相觸發(fā)單元的構(gòu)成第五章同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)分解課件61/222022/10/14勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)的陡度是調(diào)節(jié)器的主要指標之一61/222022/10/11勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)62/222022/10/14勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性及調(diào)整62/222022/10/11勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性及調(diào)整63/222022/10/142 發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性： IEF= f（IQ

31、）發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流IEFvs.無功負荷電流IQ勵磁機定子電流IEF 與勵磁機的勵磁電流IEE 之間是線性關(guān)系63/222022/10/112 發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的靜64/222022/10/14發(fā)電機無功調(diào)節(jié)特性發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流直接用勵磁機的勵磁電流來表示a a a b b b 無功調(diào)節(jié)特性曲線特征：稍有下傾64/222022/10/11發(fā)電機無功調(diào)節(jié)特性發(fā)電機轉(zhuǎn)子電65/222022/10/14發(fā)電機調(diào)差系數(shù)a b 調(diào)節(jié)特性下傾的程度表征了發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)運行特性的一個重要參數(shù)調(diào)差系數(shù)無功電流從零增加到額定值時發(fā)電機電壓的相對變化空載額定無功 多臺發(fā)電機綜合調(diào)差系數(shù)？65/222022/1

32、0/11發(fā)電機調(diào)差系數(shù)a b 調(diào)66/222022/10/143 并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配 多臺發(fā)電機并聯(lián)運行時，改變?nèi)魏我慌_機組的勵磁電流不僅影響本機組的無功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機組的無功電流，母線電壓也發(fā)生變化，這些變化與機組的調(diào)差特性有關(guān)。1、一臺無差調(diào)節(jié)特性機組與有差調(diào)節(jié)特性機組并聯(lián)運行穩(wěn)定運行點正調(diào)差特性無差調(diào)節(jié)特性 一臺無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機可以和多臺正調(diào)差特性的發(fā)電機并聯(lián)運行 平移調(diào)差特性曲線，可以改變無功分配 平移調(diào)差特性曲線，可以改變電壓66/222022/10/113 并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配67/222022/10/143 并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配無差負差負調(diào)

33、差特性的發(fā)電機不能在公共母線上并聯(lián)運行的不穩(wěn)定運行點無差調(diào)節(jié)特性負調(diào)差特性 小擾動使得無功增加 IEF增加以增加Q 無功進一步增加負調(diào)差特性機組67/222022/10/113 并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配68/222022/10/14并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配2、兩臺無差調(diào)節(jié)特性機組并聯(lián)運行無差調(diào)節(jié)特性1無差調(diào)節(jié)特性2兩條曲線分離則無交點，實際運行又很難做到曲線重合，因此，兩臺無差調(diào)節(jié)特性機組是不能并聯(lián)運行68/222022/10/11并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配2、69/222022/10/14并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配3、多臺正調(diào)差特性機組并聯(lián)運行1、母線電壓波動時，發(fā)電機的無功電流增量與電

34、壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，與電壓整定值無關(guān)。2、在同一母線上并聯(lián)發(fā)電機，無功負荷波動時，電壓偏差相同，調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機承擔多的無功電流增量GU1MU2MUQI1QI2QI1QI2QI1G2G2QID1QID69/222022/10/11并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配3、70/222022/10/14并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配3、為了滿足各臺發(fā)電機無功負荷的波動量與他們的額定容量成正比，則要求并聯(lián)發(fā)電機組具有相同的調(diào)差系數(shù)。4、需要改變發(fā)電機組的無功負荷時，調(diào)整調(diào)節(jié)器的整定元件，使得特性曲線上下移動即可。70/222022/10/11并聯(lián)發(fā)電機組的無功功率分配3、5.4 同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器

35、靜態(tài)特性的調(diào)整5.4.1 同步發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性的調(diào)整同步發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性是指在沒有人工參與調(diào)節(jié)的情況下，發(fā)電機端電壓 U G與發(fā)電機電流的無功分量 I q之間的靜態(tài)特性，亦稱電壓調(diào)差特性。對同步發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性進行調(diào)整，主要是為了滿足運行方面的要求。這些要求是：(1) 保證并列運行發(fā)電機組間無功功率的合理分配(通過調(diào)整各發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)，使其相等即可實現(xiàn))；(2) 保證發(fā)電機能平穩(wěn)地投入和退出運行，而不發(fā)生沖擊現(xiàn)象(通過上下平移發(fā)電機調(diào)節(jié)特性曲線即可實現(xiàn))。5.4 同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性的調(diào)整5.4.1 同步發(fā)第五章同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)分解課件第五章同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)

36、分解課件第五章同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)分解課件5.4.2 發(fā)電機調(diào)節(jié)特性的平移發(fā)電機投入或退出電網(wǎng)運行時，要求能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移負荷，不要引起對電網(wǎng)的沖擊。當一臺帶有自動勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機接入無限大容量電網(wǎng)運行時的運行圖如圖所示。5.4.2 發(fā)電機調(diào)節(jié)特性的平移5.5 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的動態(tài)特性5.5.1 概述同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)是一個反饋自動控制系統(tǒng)，其動態(tài)特性是指在外部干擾信號作用下，該系統(tǒng)從一個穩(wěn)定運行狀態(tài)變化到另一個穩(wěn)定運行狀態(tài)的時間響應(yīng)特性。圖5.35是同步發(fā)電機在額定轉(zhuǎn)速下突然加入勵磁時發(fā)電機電壓從零升至額定值時的時間響應(yīng)曲線。5.5 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的動態(tài)特性5.5.1 概述5.5.2 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)5.5.2 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)4. 同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)4. 同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)5.6 微機型勵磁調(diào)節(jié)器5.6 微機型勵磁調(diào)節(jié)器1. 模擬量輸入和電量變送器微機型勵磁調(diào)節(jié)裝置的輸入為發(fā)電機的端電壓U G 、輸出電流I G 。有的產(chǎn)品還輸入發(fā)電機有功功率P