電力系統(tǒng)自動化-第5講-同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)及特性分析課件3

第五講同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)及特性分析（3）主講人：盛義發(fā)南華大學電氣工程學院UniversityofSouthChinapage22023/6/8第五節(jié)勵磁控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性勵磁調(diào)節(jié)器的最基本功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機的端電壓輸出用于控制勵磁功率單元常用的勵磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器主要輸入量是發(fā)電機端電壓UniversityofSouthChinapage32023/6/8比例式勵磁調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制在電力系統(tǒng)中運行的各種比例式勵磁調(diào)節(jié)器都具有負斜率調(diào)節(jié)特性這種調(diào)節(jié)器可以穩(wěn)定運行！UniversityofSouthChinapage42023/6/8自動勵磁調(diào)節(jié)器的構成環(huán)節(jié)UniversityofSouthChinapage52023/6/81勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性UniversityofSouthChinapage62023/6/8勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性的合成UniversityofSouthChinapage72023/6/8勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性的調(diào)整UniversityofSouthChinapage82023/6/8勵磁調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)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)器的主要指標之一勵磁調(diào)節(jié)器的總放大倍數(shù)是各單元放大倍數(shù)的乘積UniversityofSouthChinapage92023/6/82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)特性就是發(fā)電機轉子電流與無功負荷電流之間的關系勵磁機定子電流與勵磁機的勵磁電流之間是線性關系UniversityofSouthChinapage102023/6/8發(fā)電機無功調(diào)節(jié)特性發(fā)電機轉子電流直接用勵磁機的勵磁電流來表示a

a

a

b

b

b

UniversityofSouthChinapage112023/6/8發(fā)電機調(diào)差系數(shù)a

b

發(fā)電機帶有自動勵磁調(diào)節(jié)器后，無功電流變化時，發(fā)電機機端電壓基本維持不變調(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)調(diào)差系數(shù)表征了無功電流從零增加到額定值時發(fā)電機電壓的相對變化調(diào)差系數(shù)表征了勵磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機電壓的能力當調(diào)差單元退出運行時，其固有的無功調(diào)節(jié)特性也是下傾的，稱為自然調(diào)差系數(shù)UniversityofSouthChinapage122023/6/8發(fā)電機調(diào)節(jié)特性勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整是為了滿足運行要求：1、發(fā)電機投入和退出運行時，能夠平穩(wěn)地改變無功負荷，不致于發(fā)生無功功率的沖擊。2、保證并聯(lián)運行的發(fā)電機組間的無功功率的合理分配。在勵磁調(diào)節(jié)器中設置了電壓整定和調(diào)差單元UniversityofSouthChinapage132023/6/8發(fā)電機調(diào)節(jié)特性的平移通過調(diào)節(jié)特性的平移可以實現(xiàn)機組退出時無功功率的不突變UniversityofSouthChinapage142023/6/83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。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)定運行點不穩(wěn)定運行點正調(diào)差特性無差調(diào)節(jié)特性負調(diào)差特性一臺無差調(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)運行具有負調(diào)差特性的發(fā)電機是不能在公共母線上并聯(lián)運行的UniversityofSouthChinapage152023/6/8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UniversityofSouthChinapage162023/6/8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壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，與電壓整定值無關。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UniversityofSouthChinapage172023/6/8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。UniversityofSouthChinapage182023/6/84勵磁調(diào)節(jié)器的輔助控制勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)輔助控制滿足：1、發(fā)電機在進相運行時，發(fā)電機最小勵磁電流值應該限制在發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定極限和發(fā)電機定子端部發(fā)熱允許的范圍內(nèi)，為此需要設立“最小勵磁限制器”2、為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，勵磁系統(tǒng)具有高起始響應特性，勵磁電流過大，則會危及發(fā)電機的安全，故而需要限制強勵頂值電流，為此需要設置“瞬時電流限制器”輔助控制與正?？刂频膮^(qū)別在于：輔助控制不參與正常調(diào)節(jié)，僅在發(fā)生非正常工況時，特定的限制輔助功能才起作用。輔助控制包括：瞬時勵磁電流控制、最大勵磁限制器、最小勵磁限制器電壓/頻率限制與保護、發(fā)電機失磁監(jiān)控UniversityofSouthChinapage192023/6/8（1）瞬時勵磁電流控制為了滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，大容量發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)必須具有高起始響應的性能。通常采用高勵磁頂值的方法來提高勵磁機輸出電壓的起始增長速度高值勵磁電壓將會危及勵磁機及發(fā)電機的安全，為此設置了“瞬時勵磁電流控制器”具體控制——當勵磁電流超過發(fā)電機允許的勵磁頂值，立即限制勵磁電流為UniversityofSouthChinapage202023/6/8（2）最大勵磁限制器最大勵磁限制是為了防止轉子繞組長時間過勵磁而采取的措施。為了保證發(fā)電機轉子發(fā)熱的安全，勵磁系統(tǒng)強勵時間不允許超過規(guī)定值。若超過允許時間，勵磁電流仍然降不下來，則執(zhí)行最大勵磁限制。他有兩個設定值：1、強勵頂值電流限制值

2、連續(xù)運行允許的過熱限制值UniversityofSouthChinapage212023/6/8（2）最大勵磁限制器只要勵磁電流超過過熱限制值，勵磁調(diào)節(jié)器就會啟動一個過熱電力積分器：勵磁電流限制值為調(diào)節(jié)器按恒勵磁電流運行勵磁電流限制值為調(diào)節(jié)器按恒勵磁電流運行UniversityofSouthChinapage222023/6/8（3）最小勵磁限制器發(fā)電機在實現(xiàn)欠勵限制時，考慮留有一定的穩(wěn)定儲備后，限制值為一直線調(diào)節(jié)器發(fā)出欠勵限制信號，勵磁電流不再減少UniversityofSouthChinapage232023/6/8（4）電壓/頻率限制與保護通常情況下，并網(wǎng)發(fā)電機的電壓/頻率比不會超過限制值，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因：1、發(fā)電機甩負荷或者解列2、發(fā)電機組啟動時誤投勵磁開關3、系統(tǒng)故障使頻率降低在規(guī)定的時間內(nèi)，仍然，則跳主開關滅磁UniversityofSouthChinapage242023/6/8（5）發(fā)電機失磁監(jiān)控發(fā)電機“失磁”是指發(fā)電機在運行中全部或者部分失去勵磁電流，使轉子磁場減弱或者消失，這是發(fā)電機運行中可能發(fā)生的一種故障狀態(tài)。造成發(fā)電機失磁的原因：1、勵磁開關誤跳閘2、勵磁機或晶閘管勵磁系統(tǒng)元件損壞或發(fā)生故障3、自動滅磁開關誤跳閘4、轉子回路某處斷線及誤操作發(fā)電機組均配置有失磁保