600MW發(fā)電機勵磁系統(tǒng)

600MW發(fā)電機勵磁系統(tǒng)同步發(fā)電機是電力系統(tǒng)的主要設(shè)備，它是將旋轉(zhuǎn)形式的機械功率轉(zhuǎn)換成電磁功率的設(shè)備，為完成這一轉(zhuǎn)換，它本身需要一個直流磁場，產(chǎn)生這個磁場的直流電流稱為同步發(fā)電機的勵磁電流。專門為同步發(fā)電機提供勵磁電流的有關(guān)設(shè)備，即勵磁電壓的建立、調(diào)整和使其電壓消失的有關(guān)設(shè)備統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)。同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)是由勵磁調(diào)節(jié)器AER和勵磁功率系統(tǒng)組成。勵磁功率系統(tǒng)向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組提供直流勵磁電流。調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)電機端電壓變化控制勵磁功率系統(tǒng)的輸出，從而達到調(diào)節(jié)勵磁電流的目的。根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T7409.1～7409.3－1997“同步電機勵磁系統(tǒng)”的規(guī)定的定義，同步電機勵磁系統(tǒng)是“提供電機磁場電流的裝置，包括所有調(diào)節(jié)與控制元件，還有磁場放電或滅磁裝置以及保護裝置?！钡谝还?jié)概述早期的汽輪發(fā)電機主要采用直流勵磁機系統(tǒng)。直流勵磁機的容量受機械強度和換向電壓等電氣參數(shù)的影響。其最大功率只能做到600KW，顯然，對于勵磁功率大于600KW的汽輪發(fā)電機已無法采用同軸直流勵磁機系統(tǒng)。目前，通常采用它勵交流勵磁系統(tǒng)，自勵或自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)。同步電機勵磁系統(tǒng)的分類方法有多種。主要的方法有兩種，即按同步電機勵磁電源的提供方式分類和同步電機勵磁電壓響應(yīng)速度分類兩種分類方法。一、按同步電機勵磁電源的提供方式不同，同步電機勵磁系統(tǒng)可以分為直流勵磁機勵磁系統(tǒng)，他勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)和靜止勵磁機勵磁系統(tǒng)。（一）直流勵磁機勵磁系統(tǒng)（略）（二）他勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)他勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)，其勵磁功率電源可靠，不受機端短路故障的影響，即勵磁功率取自發(fā)電機以外的獨立的并與其同軸旋轉(zhuǎn)的交流勵磁機，故稱之為他勵。根據(jù)交流勵磁機的數(shù)量以及整流器是旋轉(zhuǎn)的還是靜止的，分為以下幾種：1、他勵靜止硅整流勵磁系統(tǒng)他勵靜止硅整流勵磁系統(tǒng)是一種有刷勵磁，適用于勵磁（滑環(huán)）電流小于8000～10000A的同步發(fā)電機。（1）他勵靜止硅整流勵磁系統(tǒng)，如圖4－1－1（a）所示。交流副勵磁機輸出電壓經(jīng)可控硅整流橋整流后給主勵磁機提供勵磁，而交流主勵磁機輸出電壓經(jīng)靜止的硅整流橋整流后，通過炭刷給發(fā)電機勵磁。圖4－1－1他勵交流勵磁機系統(tǒng)（a）他勵靜止硅整流勵磁系統(tǒng)；（b）他勵靜止可控硅整流勵磁系統(tǒng)；（c）他勵旋轉(zhuǎn)硅整流勵磁系統(tǒng)；（d）他勵旋轉(zhuǎn)可控硅整流勵磁系統(tǒng)；GS－同步發(fā)電機；G－交流勵磁機；GLE－同步發(fā)電機勵磁繞組；AER－調(diào)節(jié)器；U－可控硅整流橋；UF－硅整流橋；－旋轉(zhuǎn)部分；■－碳刷（2）他勵靜止可控硅整流勵磁系統(tǒng)，如圖4－1－1（b）所示。交流主勵磁機輸出電壓經(jīng)可控硅整流后，通過炭刷給發(fā)電機勵磁。而交流副勵磁機則采用自勵恒壓系統(tǒng)維持其端電壓。2、他勵旋轉(zhuǎn)硅整流勵磁系統(tǒng)在上述整流設(shè)備靜止的勵磁系統(tǒng)中，同步發(fā)電機的勵磁電流必須通過轉(zhuǎn)子滑環(huán)與炭刷引入轉(zhuǎn)子勵磁繞組。目前由于炭刷材料和壓力的影響，當(dāng)勵磁（滑環(huán)）電流超過8000～10000A時，就要取消滑環(huán)與炭刷，即采用無刷勵磁系統(tǒng)。為此，交流勵磁機的交流繞組和整流設(shè)備隨同主軸旋轉(zhuǎn)，而其直流繞組則是靜止的，這就構(gòu)成了他勵旋轉(zhuǎn)硅整流勵磁系統(tǒng)，其優(yōu)點是省去了炭刷維護工作。此系統(tǒng)適用于不同容量的發(fā)電機，并在現(xiàn)代大型同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中，獲得廣泛的應(yīng)用。（1）他勵旋轉(zhuǎn)硅整流勵磁系統(tǒng)，如圖4－1－1（c）所示。（2）他勵旋轉(zhuǎn)可控硅整流勵磁系統(tǒng)，如圖4－1－1（d）所示。圖4－1－2自勵和自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)（a）自勵可控硅勵磁系統(tǒng)（自并勵）；（b）相補償自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)；（c）交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)；（d）直流側(cè)并聯(lián)自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)；T－相復(fù)勵變壓器（三）自勵和自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)圖4－1－2示出自勵和自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)，其勵磁功率電源，采用發(fā)電機系統(tǒng)靜止的變壓器做為電壓源，采用發(fā)電機系統(tǒng)靜止的變流器作為電流源。由電壓源或由電流源構(gòu)成的勵磁系統(tǒng)，統(tǒng)稱為自勵靜止勵磁系統(tǒng)；由電壓源和電流源復(fù)合構(gòu)成的勵磁系統(tǒng)，稱為自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)。自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點是：具有相復(fù)勵作用，減輕了調(diào)節(jié)器的負(fù)擔(dān)，增加了快速性；取消了勵磁機，加快了調(diào)節(jié)速度，對提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性有利；整個系統(tǒng)沒有旋轉(zhuǎn)設(shè)備，維護簡單。根據(jù)電壓源、電流源的不同連接方式自勵和自復(fù)勵靜止勵磁系統(tǒng)分為：（1）自勵可控硅勵磁系統(tǒng)（自并勵）如圖4－1－2（a）所示。（2）相補償自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)如圖4－1－2（b）所示。（3）交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)如圖4－1－2（c）所示。（4）直流側(cè)并聯(lián)自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)如圖4－1－2（d）所示。二、按同步發(fā)電機勵磁電壓響應(yīng)速度的不同，同步電機勵磁系統(tǒng)可以分為常規(guī)勵磁系統(tǒng)、快速勵磁系統(tǒng)和高起始勵磁系統(tǒng)。1、常規(guī)勵磁系統(tǒng)常規(guī)勵磁系統(tǒng)是指勵磁機時間常數(shù)在0.5s左右及大于0.5s的勵磁系統(tǒng)。直流勵磁機勵磁系統(tǒng)，無特殊措施的交流勵磁機不可控整流器勵磁系統(tǒng)都屬于常規(guī)勵磁系統(tǒng)。2、快速勵磁系統(tǒng)快速勵磁系統(tǒng)是指勵磁機時間常數(shù)小于0.05s的勵磁系統(tǒng)，交流勵磁機可控硅整流勵磁系統(tǒng)，靜止勵磁機勵磁系統(tǒng)都屬于快速勵磁系統(tǒng)。3、高起始勵磁系統(tǒng)高起始勵磁系統(tǒng)是指發(fā)電機端電壓從100%下到80%時，勵磁系統(tǒng)達到頂值電壓與額定負(fù)載時同步電機磁場電壓之差的95%所需時間等于或小于0.1s的勵磁系統(tǒng)。這種勵磁系統(tǒng)主要是指采用了特殊措施的交流勵磁機不可控整流器勵磁系統(tǒng)。所采用的措施主要為加大副勵磁機容量和增加發(fā)電機磁場電壓（或交流勵磁機勵磁電流）硬負(fù)反饋。直流勵磁機勵磁系統(tǒng)在采用相應(yīng)措施后也可達到或接近高起始勵磁系統(tǒng)。三、大型發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器的分類及發(fā)展趨勢調(diào)節(jié)器按其構(gòu)成分為機電式、電磁式、半導(dǎo)體式調(diào)節(jié)器；按其控制量分為模擬式、數(shù)字式調(diào)節(jié)器；按其調(diào)節(jié)原理分為電壓偏差的比例調(diào)節(jié)和定子電流、功率因數(shù)的補償調(diào)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，自動勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)展趨勢是：1、數(shù)字式取代模擬式；2、雙重化或多重化。（1）有勵磁機的勵磁系統(tǒng)，一般采用雙通道并聯(lián)運行方式；（2）無勵磁機的自并勵勵磁系統(tǒng)，一般采用一個通道運行一個通道熱備用方式。四、同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中功率整流元件1、向高參數(shù)（電壓和電流）發(fā)展。2、在采用靜止整流器的勵磁系統(tǒng)中有熱管冷卻取代強迫冷卻的發(fā)展趨向。五、大型汽輪發(fā)電機的滅磁方式：1、自然滅磁：采用交流勵磁機不可控整流器勵磁系統(tǒng)的無刷勵磁系統(tǒng)汽輪發(fā)電機，均采用交流勵磁機滅磁，而發(fā)電機本身則采用自然滅磁；采用交流勵磁機不可控整流器勵磁系統(tǒng)的有刷勵磁系統(tǒng)汽輪發(fā)電機，也有采用這種滅磁方式的。2、逆變滅磁：將發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組的能量通過可控硅逆變至交流側(cè)，實現(xiàn)滅磁。3、線性電阻滅磁。4、非線性電阻滅磁：（1）氧化鋅滅磁：國內(nèi)采用直流開關(guān)＋氧化鋅滅磁方式。這種方式滅磁速度快，但存在消能元件轉(zhuǎn)移失敗的問題，尤其是在強勵工況下滅磁時。（2）碳化硅滅磁：國外采用直流（交流）開關(guān)＋可控硅跨接器＋碳化硅。滅磁速度較氧化鋅慢，但發(fā)生消能元件轉(zhuǎn)移失敗的可能性極低。六、關(guān)于勵磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和參數(shù)勵磁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和參數(shù)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定計算有重要的意義，按電廠上網(wǎng)安全性評價要求必須具有。電廠生產(chǎn)部門要及時向制造商索取，制造商有義務(wù)及時提交給運行單位。第二節(jié)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和基本要求一、勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要作用在電力系統(tǒng)正常運行和事故運行中，同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)起著重要的作用，優(yōu)良的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)不僅可以保證發(fā)電機安全運行，提供合格的電能，而且還能改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定條件。勵磁系統(tǒng)的主要作用有：（1）調(diào)節(jié)電壓以維持機端電壓為給定值。（2）調(diào)節(jié)并列運行各發(fā)電機間的無功功率分配。（3）提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性（靜態(tài)穩(wěn)定，暫態(tài)穩(wěn)定）。（4）改善電力系統(tǒng)的運行條件。（5）在發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度。（6）根據(jù)運行要求對發(fā)電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。（一）調(diào)節(jié)電壓電力系統(tǒng)正常運行時，負(fù)荷隨機波動，隨著負(fù)荷的波動，需要對勵磁電流進行調(diào)節(jié)，以維持機端或系統(tǒng)中某點電壓在給定水平，所以勵磁系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著維持電壓在給定水平的任務(wù)。為便于分析，這里討論單機運行系統(tǒng)，如圖4－2－1所示。發(fā)電機感應(yīng)電動勢EG與定子電壓UG關(guān)系為：EG＝UG＋jIGXd（1－1）式中IG－－發(fā)電機定子電流；Xd－－發(fā)電機直軸同步電抗。由圖4－2－1（c）可將EG與UG的幅值關(guān)系表示為：EGcosδ＝UG＋IQ.GXd（1－2）式中δ－－EG與UG間的相角，即發(fā)電機的功率角；IQ.G－－發(fā)電機的無功電流。在δ值很小時，可近似認(rèn)為cosδ≈1，則：EG≈UG＋IQ.GXd（1－3）式（l－3）表明，在勵磁電流不變的情況下（即ΔEG=0），無功負(fù)荷的變化是造成機端電壓變化的主要原因。由式（1－3）可作出發(fā)電機的外特性如圖4－2－1（d）所示，外特性的斜率為：ΔUG／ΔIQ.G＝－Xd（1－4）式（1－4）中的負(fù)號表示無功電流增加時，發(fā)電機端電壓下降。當(dāng)IQ.G從IQ.G1增大到IQ.G2時，相應(yīng)的機端電壓UG從UGl降低到UG2。如果要維持UG1值不變，則應(yīng)手動增加勵磁，使外特性向上平移。當(dāng)利用調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)勵磁電流［如圖4－2－1（e）］時，當(dāng)機端電壓下降到UG2后，調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使UG2回升到UG2′穩(wěn)定運行。圖4－2－1（e）中虛線為調(diào)節(jié)器動作前的外特性，同圖4－2－1（d）曲線；實線2為調(diào)節(jié)器動作后的外特性，其斜率為：ΔUG／ΔIQ.G＝－Xd／（1+KΣ）（1－5）式中KΣ－－勵磁控制系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)圖4－2－1單機運行特性（a）一次電路；（b）等值電路；（c）相量圖；（d）同步發(fā)電機的外特性；（e）具有調(diào)節(jié)器的外特性；GLE－同步發(fā)電機的勵磁繞組綜上所述，對于單機運行的發(fā)電機，引起機端電壓變化的主要原因是無功負(fù)荷的變化，要保持機端電壓不變，必須相應(yīng)的調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。（二）調(diào)節(jié)無功功率的分配為了便于分析，設(shè)同步發(fā)電機與無限大容量母線并聯(lián)運行。如圖4－2－2所示，發(fā)電機端電壓不隨負(fù)荷變化，是一個恒定值，系統(tǒng)等值電抗為零。由于發(fā)電機輸出的有功功率只受調(diào)速器控制，與勵磁電流的大小無關(guān)。所以，當(dāng)勵磁電流變化，并忽略定子電阻損失時，發(fā)電機輸出的有功功率等于發(fā)電機的電磁功率P，即：P＝UGIGcosφ＝常數(shù)（1－6）式中φ－－功率因數(shù)角。發(fā)電機輸出的有功功率又可表式為：P＝EGUG／Xd×sinδ＝常數(shù)（1－7）由式（1－6）、（1－7）和圖4－2－2可知，當(dāng)UG為常數(shù)，P為常數(shù)，Xd不變時，勵磁電流變化，將引起EG、δ、IG、φ、Q等電氣量的變化。圖4－2－2同步發(fā)電機接于無限大容量母線運行（a）一次電路；（b）相量圖（P＝常數(shù)）圖4－2－2示出四種不同勵磁電流值時的相應(yīng)各電氣量。當(dāng)勵磁電流變化時，在P為常數(shù)的條件下，EG終端變化軌跡為平行于UG的A1A4線段，相應(yīng)定子電流的變化軌跡為D＇D線段。同時，由圖4－2－2看出，電壓降相量IGXx在ds和qs軸上的投影分別正比于發(fā)電機輸出的有功功率和無功功率，即A1C在ds和qs軸上的投影分別為A1B和BC線段。由上式可知，在P為定值而勵磁電流變化時，電抗Xd上的壓降（IGXd）相量在ds軸上投影A1B等于KP不變。所以，EG終端變化軌跡是平行于UG且與UG距離為KP的直線?？梢?，BC線段正比于發(fā)電機輸出的無功功率，它隨勵磁電流IF的變化而變化。發(fā)電機接于無限大容量系統(tǒng)時，調(diào)節(jié)它的勵磁電流只能改變其輸出的無功功率。勵磁電流過小，發(fā)電機將從系統(tǒng)吸收無功功率。在實際運行中，發(fā)電機并聯(lián)的母線并不是無窮大系統(tǒng)，系統(tǒng)電壓隨著負(fù)荷波動而變化，改變其中一臺發(fā)電機的勵磁電流不但影響其本身的電壓和無功功率，而且也影響與其并聯(lián)運行機組的無功功率，影響程度與系統(tǒng)情況有關(guān)。因此，同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)還擔(dān)負(fù)著并聯(lián)運行機組間無功功率合理分配的任務(wù)。（三）提高電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性同步發(fā)電機穩(wěn)定運行是保證電力系統(tǒng)可靠供電的首要條件，電力系統(tǒng)在運行中隨時都可能遭受各種干擾，在這些擾動后，發(fā)電機組能夠恢復(fù)到原來的運行狀態(tài)，或者過渡到另一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。電力系統(tǒng)穩(wěn)定通常分為靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定兩種。1、勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影響靜態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下，經(jīng)受微小擾動后恢復(fù)到原來運行狀態(tài)的能力。圖4－2－3為單機經(jīng)連接電抗Xs向無限大容量母線送電，母線電壓Us恒定不變。圖4－2－3單機經(jīng)連接電抗Xs向無限大容量母線送電（a）一次電路；（b）等值電路；（c）進相運行向量圖δ－功率角；δG－內(nèi)功率角；φ－功率因數(shù)角；ψ－EG與IG夾角（1）發(fā)電機經(jīng)連接電抗Xs向無限大容量母線送電的功角特性：P＝EGUG／XΣ×Sinδ其中XΣ＝Xd+Xs式中Xs－－聯(lián)系電抗，即變壓器和輸電線路電抗。對應(yīng)于某個固定的電動勢EG時，輸出的有功功率P是功率角δ的正弦函數(shù)。如圖4－2－4所示，稱之為同步發(fā)電機的功率特性或功角特性。當(dāng)δ小于90°時（圖中a點），發(fā)電機是穩(wěn)定的；當(dāng)δ大于90°時（圖中b點），發(fā)電機是不穩(wěn)定的；當(dāng)δ等于90°時，為穩(wěn)定的極限。所以，輸出功率極限為：Pmax=EGUG／XΣ實際運行中，為了留有一定的裕度，δ總是小于90°。靜態(tài)穩(wěn)定極限Pmax與發(fā)電機電動勢EG成正比，而EG與勵磁電流成正比，改變勵磁電動勢又能改變發(fā)電機輸出的無功功率。所以，EG的大小又能反應(yīng)無功功率的大小。（2）功率極限圖:從上式可以看出，視在功率靜態(tài)穩(wěn)定極限的軌跡是一個圓，圓心O＇在Q軸上，距圓點為UG2／2（1／Xs－1／Xd），半徑R為UG2／2（1／Xs＋1／Xd）。發(fā)電機運行點只要落在圓內(nèi)，就能穩(wěn)定運行。在無功功率QA保持不變時：B＇點對應(yīng)的有功功率是靜穩(wěn)極限功率PmA，A點是穩(wěn)定運行點（因為PA＜PmA＝；B點是不穩(wěn)定運行點（因為PB＞PmA）。同理，有功功率PA保持不變時，減小勵磁，發(fā)電機由于電動勢下降將吸收系統(tǒng)的無功功率，工作點沿AC線段向下移動，C＇點是靜穩(wěn)極限點，C點是不穩(wěn)定運行點。所以，圓外是不穩(wěn)定的失步區(qū)。所謂失步，就是當(dāng)勵磁減小到某值時，使功率角δ增大到大于90°，發(fā)電機轉(zhuǎn)子被加速而超出同步轉(zhuǎn)速運行。圖4－2－5中圓1是在發(fā)電機沒有調(diào)節(jié)器，靜穩(wěn)極限角δSS＝90°情況下得到的。當(dāng)發(fā)電機裝有調(diào)節(jié)器，δSS＞90°使功率極限軌跡擴大，如圖4－2－5中圓2所示，所以調(diào)節(jié)器能有效地提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的功率極限。綜上所述，發(fā)電機勵磁電流不能任意減小，必須受靜態(tài)穩(wěn)定條件的約束，此外還受發(fā)電機定子端部發(fā)熱條件的限制，也就是說運行中進相不能太多，其限制值與P的大小有關(guān)。為此，在大型發(fā)電機自動勵磁調(diào)節(jié)器中，設(shè)置低勵限制功能，往往按進相運行功率曲線進行整定，如圖4－2－5中虛線圓3所示。3）具有調(diào)節(jié)器時發(fā)電機的功角特性圖4－2－4所示的發(fā)電機功角特性，是對應(yīng)某一個EG值，稱之為內(nèi)功角特性曲線。發(fā)電機安裝有調(diào)節(jié)器就意味著隨著負(fù)載的變化，勵磁電流可以自動調(diào)節(jié)，此時電動勢EG為變值。假定調(diào)節(jié)器無慣性，并在負(fù)載變化時可保持機端電壓UG恒定，則隨著負(fù)載的增加，自動增大勵磁電流使EG值升高，此時功角特性已不是一條正弦曲線，而是由一組EG等于不同恒定值的正弦曲線族上相應(yīng)工作點所組成，如圖4－2－6曲線Ⅵ所示，稱之為外功角特性。（圖4—2—6具有調(diào)節(jié)器時發(fā)電機功角特性當(dāng)自動調(diào)節(jié)勵磁時，發(fā)電機的功角特性由內(nèi)功角特性變?yōu)橥夤翘匦?。例如發(fā)電機初始工作點在內(nèi)功角特性曲線Ⅰ的a點，功率角為δa，輸出功率為Pa。當(dāng)輸入的機械功率由Pa增加到Pb時，由于勵磁調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)勵磁維持UG不變的結(jié)果，使發(fā)電機電動勢EG1增加到EG2，相應(yīng)工作點也由內(nèi)功角特性曲線Ⅰ的a點移到內(nèi)功角特性Ⅱ的b點，功率角為δb。依次，當(dāng)功率變化時，工作點將沿著外功角特性曲線VIa、b、c、d而變化?？梢?，對于外功角特性，最大功率值不是出現(xiàn)在δ＝90°，而是出現(xiàn)在δ＞90°。因為外功角特性曲線段是借助于勵磁調(diào)節(jié)而工作在此曲線上，所以稱其為相應(yīng)工作段為人工穩(wěn)定區(qū)。2、勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響暫態(tài)穩(wěn)定是指系統(tǒng)受到大擾動（例如各種短路、接地、斷線故障以及切除故障線路）后，系統(tǒng)保持穩(wěn)定（同步）運行的能力。這一穩(wěn)定性主要涉及發(fā)生故障后，發(fā)電機轉(zhuǎn)子第一次搖擺時功率角是否小于180°的問題?，F(xiàn)以圖4－2－3（a）為例，分析在一條線路上發(fā)生短路故障時，功角特性的變化如圖4－2－7所示。圖4－2－7中曲線Ⅰ表示正常（雙回線路供電）運行時功角特性，其幅值為：其中式中U－－系統(tǒng)母線電壓曲線Ⅱ表示在短路故障中（發(fā)電機尚未強行勵磁時）的功角特性，由于U的下降使Pmax2減小。曲線Ⅲ表示故障切除后（發(fā)電機強勵未動作時）的功角特性，其幅值減小為：如果發(fā)電機初始工作點在曲線Ⅰ的a點，短路瞬間，由于慣性的影響，轉(zhuǎn)速維持不變，功率角δ仍為δ0，工作點由a點移到b點；其后，由于輸出電磁功率減小，轉(zhuǎn)子開始加速，功率角開始增大，當(dāng)達到δ1時故障被切除，工作點由c移到e點；又由于慣性的影響，轉(zhuǎn)子沿著功角特性曲線Ⅲ繼續(xù)加速到f點，對應(yīng)的功率角為δ2；經(jīng)過反復(fù)振蕩，最后穩(wěn)定在g點運行。其所以能穩(wěn)定在g點運行，因為減速面積Sdef大于加速面積Sabcd。顯然，當(dāng)故障切除較慢時，δ1將增大，加速面積Sabcd也增大，如果加速面積大于減速面積，則造成加速失調(diào)，失去暫態(tài)穩(wěn)定。提高暫態(tài)穩(wěn)定的方法，通常有兩種方法，一是加快故障被切除的時間；二是在提高勵磁電壓響應(yīng)比及強行勵磁電壓倍數(shù)，使發(fā)電機電動勢EG在故障中和故障切除后，迅速上升，增加輸出功率，以達到減小加速面積、增大減速面積的目的。如圖4－2－7曲線Ⅱ＇和Ⅲ＇所示。正常運行時發(fā)電機的工作點在曲線Ⅰ的a點，當(dāng)發(fā)生短路故障時，相應(yīng)的功角特性為曲線Ⅱ。如果此時發(fā)電機強行勵磁，迅速提高發(fā)電機電動勢EG，使功角特性曲線由bc段升高為bc＇段，由此減小了加速面積（由曲線Ⅱ的abcd減小到曲線Ⅱ＇的abc＇d）。在δ１時故障初切除后，由于發(fā)電機強行勵磁的結(jié)果，工作點由c＇移到e＇，若減速面積Sde＇h＇f＇，等于面積Sdef時，則發(fā)電機轉(zhuǎn)子第一次搖擺最大功率角由δ2降到δ＇2，明顯地提高了暫態(tài)穩(wěn)定性。圖4－2－8時間常數(shù)與暫態(tài)穩(wěn)定圖4－2－9強勵倍數(shù)與暫態(tài)穩(wěn)定功率極限的關(guān)系功率極限的關(guān)系可見，發(fā)電機勵磁電壓響應(yīng)比（即勵磁電壓上升速度）越大，勵磁頂值電壓就越高，對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的效果越明顯。圖4－2－8表示勵磁系統(tǒng)時間常數(shù)Te與暫態(tài)穩(wěn)定功率Pmax的關(guān)系。Te在0.3s以下時，提高強勵倍數(shù)Kef對提高暫態(tài)穩(wěn)定功率極限有明顯效果。Te較大時，效果就不明顯。圖4－2－9表示強勵倍數(shù)Kef與暫態(tài)穩(wěn)定功率極限Pmax的關(guān)系綜上所述，發(fā)電機勵磁系統(tǒng)既有快速響應(yīng)特性又有高強勵倍數(shù)時，才對改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定有明顯的作用。（四）改善電力系統(tǒng)的運行條件1、加速系統(tǒng)電壓恢復(fù)過程和改善異步電動機的自啟動條件電力系統(tǒng)發(fā)生故障（短路，接地等）時，使系統(tǒng)電壓降低很多，大多數(shù)用戶的電動機處于制動狀態(tài)，故障切除后，由于電動機的自啟動需要吸收大量的無功功率，會使電力系統(tǒng)電壓降低更多，以致延緩系統(tǒng)電壓的恢復(fù)過程。此時，由于自動勵磁調(diào)節(jié)器的自動調(diào)節(jié)，發(fā)電機可以加速系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，有效地改善電動機的運行條件。2、為發(fā)電機異步運行和自同步并列創(chuàng)造條件同步發(fā)電機失去勵磁時，需要從系統(tǒng)中吸收大量的無功功率，如果系統(tǒng)無功儲備不足，會造成系統(tǒng)電壓嚴(yán)重下降甚至危及系統(tǒng)的安全運行。此時，若系統(tǒng)中其它發(fā)電機能提供足夠的無功功率，以維持電壓水平，則失磁的發(fā)電機還可以在一定時間內(nèi)以異步運行方式維持運行。這不僅對系統(tǒng)安全運行有利，而且有利于機組廠用設(shè)備的運行。若發(fā)電機以自同步方式并列時，將造成系統(tǒng)電壓的突然下降，這時系統(tǒng)中其它發(fā)電機能迅速增加勵磁電流，以保證系統(tǒng)電壓的恢復(fù)和縮短機組的自同步并列時間。二、對勵磁系統(tǒng)的基本要求（－）對調(diào)節(jié)器的要求調(diào)節(jié)器的主要任務(wù)是檢測和綜合系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息，以產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。信號經(jīng)放大后控制勵磁功率系統(tǒng)的輸出，以得到所需的勵磁電流。對調(diào)節(jié)器的要求是；（1）系統(tǒng)正常運行時，調(diào)節(jié)器應(yīng)有足夠的調(diào)壓范圍（0.8～1.２UG.N），并能合理的分配機組間無功功率。（2）系統(tǒng)故障時，調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速地強行勵磁，以提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)的運行條件。（3）調(diào)節(jié)器應(yīng)無失靈區(qū)，保證機組在人工穩(wěn)定區(qū)內(nèi)運行，即δ＞90°。（4）調(diào)節(jié)精確。（5）具有較小的時間常數(shù)，即反應(yīng)速度快（6）結(jié)構(gòu)簡單、可靠、操作維護方便。（二）對勵磁功率系統(tǒng)的要求１、勵磁功率系統(tǒng)應(yīng)有足夠的調(diào)節(jié)容量，以適應(yīng)各種運行工況的要求。２、具有足夠的強行勵磁頂值電壓倍數(shù)和勵磁電壓響應(yīng)比（電壓上升速度）。前面提到，從改善電力系統(tǒng)運行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性出發(fā)，希望勵磁功率系統(tǒng)具有較大的強勵能力和快速的響應(yīng)能力。因此，勵磁頂值電壓倍數(shù)和勵磁電壓上升速度是勵磁系統(tǒng)的兩項重要技術(shù)指標(biāo)。（1）強行勵磁頂值電壓倍數(shù)強行勵磁頂值電壓倍數(shù)，用于衡量勵磁系統(tǒng)的強勵能力，一般是指在強勵作用下勵磁功率單元輸出的最大勵磁電壓倍數(shù)（頂值電壓UFmax與額定勵磁電壓UFN的比值），可用下式表示：Kef＝UFmax／UFN現(xiàn)代同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，強勵倍數(shù)一般為1.5～2.0。強勵倍數(shù)越高，越有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。強勵倍數(shù)的大小，涉及制造成本等因素。大容量發(fā)電機受過載能力約束，一般承受強勵倍數(shù)能力較中小容量發(fā)電機低，但在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性要求嚴(yán)格的場合，即使是大容量發(fā)電機也應(yīng)按需要選取較高的強勵倍數(shù)。（2）勵磁電壓上升速度－－電壓響應(yīng)比勵磁電壓上升速度是勵磁系統(tǒng)重要性能指標(biāo)之一。隨著機組容量增大、勵磁方式的改進和發(fā)展，勵磁電壓上升速度衡量的定義有所變化。對于具有直流勵磁機的勵磁系統(tǒng)，在繼電強勵裝置動作后，勵磁電壓上升速度曲線一般如圖4－2－10所示。在起始電壓（為額定勵磁電壓UFN）處作一水平線ab，再作一斜線ac，使它在最初0.5s時間間隔內(nèi)與ab線所覆蓋的面積（三角形acb）等于同一時段內(nèi)實際勵磁電壓上升線ad與ab線所覆蓋的面積，換句話說，使圖中畫陰影的兩部分面積相等，則勵磁電壓響應(yīng)比RP可表示為：RP=（UC－UFN）／0.5UFN隨著單機容量不斷增大，大容量的汽輪發(fā)電機廣泛地采用了同軸交流勵磁機或無同軸交流勵磁機的半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)，其勵磁電壓上升的動態(tài)過程與采用同軸直流勵磁機的勵磁系統(tǒng)有所不同。目前一般采用勵磁機等效時間常數(shù)法來確定勵磁電壓上升速度。勵磁電壓上升速度定義為：當(dāng)強勵作用時，在時間間隔為勵磁機等效時間常數(shù)Te之內(nèi)，頂值勵磁電壓與額定勵磁電壓差值（UFmax－UFN）的0.632倍的平均上升速度對額定勵磁電壓UFN之比，稱為“電壓響應(yīng)比”，可用公式表示為：RP＝0.632（UFmax－UFN）／UFNTe（1／s）或RP＝0.632（Kef－1）／Te對于勵磁電壓按指數(shù)規(guī)律上升的特性，電壓響應(yīng)比的含義如圖4－2－11（用標(biāo)么值表示）。在強勵作用后第一個Te的瞬時勵磁電壓從UFN已上升到差值（UFmax－UF）的0.632倍。目前還采用另一個反映響應(yīng)速度快慢的指標(biāo)，即勵磁電壓上升響應(yīng)時間。其定義是：勵磁電壓從額定值UFN上升到95％UFmax的時間，稱為勵磁電壓上升響應(yīng)時間。對于響應(yīng)時間小于0.1s的勵磁系統(tǒng)，通常稱其為高起始響應(yīng)勵磁系統(tǒng)。三、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS在前面的發(fā)電機輸出電磁功率的表達式中，只計及發(fā)電機在同步轉(zhuǎn)速時發(fā)出的同步有功功率。實際上，當(dāng)發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)之間Δδ和Δω發(fā)生振蕩（即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時快時慢）時，在發(fā)電機的轉(zhuǎn)子回路中，特別是在阻尼繞組中將有感應(yīng)電流，此電流在定子繞組中形成阻尼功率ＰrＰr＝ＤΔω式中D－－功率阻尼系數(shù)圖4－2－12阻尼功率對振蕩的影響圖4－2－12示出阻尼功率對振蕩的影響。當(dāng)發(fā)電機受到微小擾動后，若D等于零，Δδ隨時間的變化規(guī)律（功率角變化的幅度）為不衰減的等幅振蕩，即運行點在功角P－δ平面上沿功角特性曲線，以原始運行點a為中心作往返等距離的運動。如圖4－2－12（a）所示。當(dāng)D不等于零時，由于增加了一項與角速度偏差Δω成正比的阻尼功率，情況將有所不同：①若D大于零時，Δδ隨時間的變化規(guī)律為減幅振蕩，如4－2－12（b）所示，其特征是運行點在P－δ平面上順時針移動，最后回到原始運行點，D值正得愈大，系統(tǒng)（或發(fā)電機）的靜態(tài)穩(wěn)定性愈好。②若Ｄ小于零時，Δδ的變化規(guī)律為增幅振蕩，如圖4－2－12（c）所示，其特征是運行點在P－δ平面上逆時針移動，逐漸遠離原始運行點a，形成了所謂的自發(fā)振蕩，則功率角的變化幅度欲來欲大，最后必將導(dǎo)致發(fā)電機與電網(wǎng)之間失步，D值負(fù)的欲多，系統(tǒng)的穩(wěn)定性欲差。一般情況下，在不計自動勵磁調(diào)節(jié)器時，功率阻尼系數(shù)是正值。在D＞0時，若Δω大于0轉(zhuǎn)子加速（轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速）時，阻尼功率Pr為正值，發(fā)電機多發(fā)有功功率，阻止轉(zhuǎn)速升高；反之，Δω小于0時轉(zhuǎn)子減速時，Pr為負(fù)值，阻止轉(zhuǎn)速進一步降低。按電壓負(fù)反饋原理構(gòu)成的勵磁調(diào)節(jié)器，從本質(zhì)上削弱了機組平息振蕩的能力，即具有降低功率阻尼系數(shù)的弱點；而且當(dāng)勵磁調(diào)節(jié)器開環(huán)放大倍數(shù)KΣ高達一定值后，功率阻尼系數(shù)D變?yōu)樨?fù)值，此時發(fā)電機受到微小擾動，就可能激發(fā)低頻震蕩，這種現(xiàn)象不論對哪種勵磁控制系統(tǒng)都是存在的。但對于快速（指可控硅直接作用于發(fā)電機勵磁繞組中的系統(tǒng)）勵磁控制系統(tǒng)，只有遠距離送電，無地方負(fù)荷的情況下，當(dāng)負(fù)荷較重，功率角δ較大時，才會發(fā)生振蕩失步；而對于常規(guī)勵磁控制系統(tǒng)，不僅在重負(fù)荷情況下，就是在輕負(fù)荷下，也會發(fā)生震蕩失步。根據(jù)勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定的要求，如果KΣ大于允許值時，就必須采用補償措施，否則可能出現(xiàn)小干擾下的不穩(wěn)定問題。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）是一種有效的補償措施。PSS能提供一個附加阻尼，相當(dāng)于提高功率阻尼系數(shù)D，使轉(zhuǎn)子振蕩的阻尼比達到一個理想的數(shù)值，響應(yīng)特性就能較快達到穩(wěn)態(tài)值，提高了電力系統(tǒng)（或發(fā)電機）的靜態(tài)穩(wěn)定。PSS是通過勵磁控制系統(tǒng)，抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩（或抑制發(fā)電機有功功率擺動）的裝置。它的輸入信號可以是轉(zhuǎn)速偏差Δω、或是有功功率的偏差ΔP或是頻率的偏差Δf。試驗結(jié)果表明，這三種輸入信號中，ΔP信號最好，其次是Δω信號，Δf信號效果最差。它的輸出信號接至勵磁調(diào)節(jié)器電壓反饋K1UG和電壓給定Uset的加法器上，如圖4－2－13所示。PSS在轉(zhuǎn)速恒定不變時，輸出為零，不起作用，這是因為發(fā)電機正常運行中，不希望穩(wěn)定器對機端電壓產(chǎn)生持續(xù)的影響。只有在轉(zhuǎn)速或有功功率或頻率變化時，才起作用，作用的結(jié)果如圖4－2－12（b）所示。比如，運行點a由擾動偏移到b點后，轉(zhuǎn)子加速，Δω大于零，增加發(fā)電機的勵磁電流，使EG增大，增發(fā)有功（電磁）功率，使運行點由b點向上移動過程中，正向偏離了原來的功角特性bac，形成了boa＇c弧線，阻止轉(zhuǎn)速升高；到c點Δω等于零，但由于機械功率小于電磁功率，使運行點由c點順時針沿co＇a＂d弧線向下移動，而不是cab，阻止轉(zhuǎn)速下降。如此反復(fù)，形成了衰減振蕩，直至回到原始運行點a穩(wěn)定運行后，PSS才不起作用。（a）D＝0時等幅振蕩；（b）D＞0時減幅振蕩；（c）D＜0時增幅振蕩第三節(jié)勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性是由勵磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)決定的，發(fā)電機負(fù)載運行時的傳遞函數(shù)是相當(dāng)復(fù)雜的。在這里不做探討。隨著全國連網(wǎng)步伐的加快，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題尤為突出。勵磁控制系統(tǒng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)電機穩(wěn)定具有很大的作用，勵磁控制系統(tǒng)的品質(zhì)是由勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動態(tài)特性決定的。一、勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性勵磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)特性，是指發(fā)電機在外界負(fù)荷干擾消失，并經(jīng)過足夠長的時間，待勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定后，發(fā)電機端電壓（被調(diào)量）UG與定子無功負(fù)荷（外力）IQ.G之間的關(guān)系（見圖4－3－3），通常稱之為發(fā)電機靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)特性，或發(fā)電機的外特性。此特性表明，隨著無功負(fù)荷IQ.G的增大，機端電壓UG下降，其下降的程度用調(diào)差系數(shù)δ加以描述。而調(diào)差系數(shù)δ與自然調(diào)差系數(shù)δn和調(diào)差電阻有關(guān)，δn又與勵磁控制系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)KΣ和發(fā)電機的同步電抗Xd有關(guān)。下面利用勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)（s＝0）框圖分析他們之間的關(guān)系。（一）勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)框圖（靜態(tài)框圖如圖4－3－1所示）。圖4－3－1勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)（S=0）框圖式中KAER――調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)；KΣ――勵磁控制系統(tǒng)開環(huán)放大倍數(shù)。（二）自然電壓調(diào)節(jié)特性在不考慮無功調(diào)差環(huán)節(jié)時，發(fā)電機機端電壓UG與無功負(fù)荷IQ.G之間的關(guān)系，稱為發(fā)電機自然電壓調(diào)節(jié)特性，如圖4－3－2所示。此特性表明，UG隨IQ.G的增大而下降，其下降的程度用自然調(diào)差率Krd.n或自然調(diào)差系數(shù)δrd.n來描述。1、機端電壓UG與無功負(fù)荷電流IQ.G的關(guān)系由圖4－3－1可知：ΔU1＝K1UG（3－1）ΔUA＝KAΔU2（3－2）ΔUB＝KBΔUA（3－3）ΔU3＝KCΔUB（3－4）ΔEG＝KGΔU3（3－5）這里只考慮IQ.G的變化，而不考慮改變整定值，即ΔUset＝0，所以作用誤差信號ΔU2與反饋信號ΔU1之間的關(guān)系為：綜合式（3－1）～式（3－5）得出電動勢增量為：（3－6）（3－7）（3－8）將式（3－7）代入式（3－8），得：（3－9）當(dāng)發(fā)電機未裝調(diào)節(jié)器（AER），即ΔEG＝0時，式（3－8）可改寫為：ΔUG＝－ΔIQ.GXdΔUG／ΔIQ.GXd＝－1（3－10）式（3－10）表明：發(fā)電機未裝AER（可見KΣ＝0）時，機端電壓與額定值的偏差恰好等于無功負(fù)荷電樞反應(yīng)壓降。式（3－9）表明發(fā)電機裝有AER（KΣ≠0）時，機端電壓的偏差比式（3－10）縮小了1＋KΣ倍，KΣ愈大，偏差愈小。兩式中的負(fù)號表明無功負(fù)荷電流增加，機端電壓下降。2、自然調(diào)差率自然調(diào)差率Krd.n，是不計無功調(diào)差環(huán)節(jié)時，發(fā)電機端電壓變化量的絕對值與無功負(fù)荷變化量的絕對值之比，也就是發(fā)電機自然電壓調(diào)節(jié)特性曲線的斜率，如圖3－2中曲線1和2的斜率。曲線1的斜率為：圖4—3—2發(fā)電機自然電壓調(diào)節(jié)特性圖4－3－2曲線1表明，調(diào)節(jié)器作用的結(jié)果，補償了發(fā)電機同步電抗Xd的大部分（相當(dāng)于減小了同步電抗，縮短了發(fā)電機與系統(tǒng)間的電氣距離），提高了系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性。其補償程度取決于KΣ的大小，KΣ愈大，補償度愈強。從這一觀點出發(fā)，似乎KΣ愈大愈好，但是KΣ過大常會引起發(fā)電機振蕩失步。3、自然調(diào)差系數(shù)自然調(diào)差系數(shù)δrd.n是指不計入無功調(diào)差環(huán)節(jié)時，發(fā)電機無功負(fù)荷IQ.G零變化到額定值時，發(fā)電機端電壓UG降落的相對值：自然調(diào)差系數(shù)也可如下表示：（3－11）如果KΣ＝0，δrd.n＝Xd*sinφN，相當(dāng)于未裝AER（或AER未調(diào)節(jié)之前）；當(dāng)KΣ→∞，δrd.n→0，此時發(fā)電機自然電壓調(diào)節(jié)特性為一水平線，即無功負(fù)荷變化時機端電壓保持不變，為無差調(diào)節(jié)。實際上，KΣ不可能趨近于無窮大，所以無功負(fù)荷增大時，機端電壓要降低，δrd.n愈小，機端電壓隨無功負(fù)荷的變化愈小。AER的放大倍數(shù)KAER愈大，δrd.n愈小。三）靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)特性靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)特性（或稱外特性）如圖4－3－3所示。下面討論發(fā)電機靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)特性方程。任一無功負(fù)荷IQ.G及其相對應(yīng)的機端電壓UG與發(fā)電機調(diào)差系數(shù)δrd的關(guān)系，稱為發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)方程。（圖4－3－3發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性圖4－3－4發(fā)電機靜態(tài)調(diào)壓特性調(diào)差系數(shù)δrd是指計入無功調(diào)差環(huán)節(jié)，發(fā)電機無功負(fù)荷從零變化到額定值時，發(fā)電機機端電壓降落的相對值，即：當(dāng)正調(diào)差（δrd＞0）時，圖4－3－3曲線上各點斜率相同，即：式中δrd－－發(fā)電機無功調(diào)差系數(shù)，即考慮無功調(diào)差環(huán)節(jié)時，無功負(fù)荷從零變化到額定值時，機端電壓降落的相對值，δrd＝δrd.n＋R*sinφN；R*－－調(diào)差電阻R的標(biāo)么值（以發(fā)電機額定阻抗為基準(zhǔn)），R*＝R／（UN.G／IN.G）。用標(biāo)么值表示上式（3－12），得：（3－12）（3－13）無功負(fù)荷增量為：ΔIQ.G*＝0－IQ.G*＝－IQ.G*將上式代入（3－13）得出發(fā)電機靜態(tài)電壓調(diào)節(jié)方程為：ΔUG*＋ΔIQ.G*δrd＝0上式表明，當(dāng)機端電壓變化時，調(diào)節(jié)器進行自動調(diào)節(jié)，當(dāng)滿足此方程時就停止調(diào)節(jié)。（四）、靜態(tài)調(diào)壓精度調(diào)壓精度K是指發(fā)電機單機運行時，給定電壓不變（ΔUset＝0）時，發(fā)電機負(fù)荷（定子全電流）IG由零變化到額定值IN.G時，發(fā)電機端電壓降落的相對值，如圖3－4所示。（3－14）由K定義并將圖4－3－1中IQ.G改寫為IN.G后，式（3－8）可改寫為：（3－15）式（3－14）用下式表示：將式（3－15）代入上式，K用有名值表示為：由于則K用標(biāo)么值表示為：（3－16）對于有差調(diào)節(jié)的勵磁控制系統(tǒng)，調(diào)壓精度K與δrd.n的關(guān)系，由式（3－11）和式（3－16）可得：δrd.n＝KsinφN調(diào)節(jié)精度K一般應(yīng)取0.5％～l％。希望K愈小愈好，這就要求KΣ愈大愈好，但KΣ過大將破壞電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定。所以，KΣ要通過勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定計算后確定。三、勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)特性勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)特性是指受到外界（無功負(fù)荷突變）擾動或者給定值Uset改變時，此系統(tǒng)從一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個狀態(tài)的過渡過程，如圖4－3－5所示。勵磁控制系統(tǒng)是由發(fā)電機、勵磁機以及其它慣性環(huán)節(jié)組成。這些慣性環(huán)節(jié)都存在時間常數(shù)，也就是說輸入量（外界擾動或給定值）變化時，輸出量不能及時的反映這個變化，而要經(jīng)過一段時間，輸出量才能跟得上變化。輸出量UG在這段時間內(nèi)隨時間t的變化過程，稱為過渡過程。（一）勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性為分析方便，假設(shè)可控硅整流橋輸出平均電壓Uav直接給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組提供勵磁電流，即Uav等于發(fā)電機的勵磁電壓UF，并假定發(fā)電機單機運行在額定工況下。UG≈EG－IQ.GXd在某一時間t1無功負(fù)荷突增（ΔIQ.G），如圖4－3－5（a）所示，在AER未調(diào)節(jié)時EG不變，而IQ.G突增勢必導(dǎo)致端電壓UG下降。下降到UG1時AER感受到降低的偏差信號后，馬上調(diào)節(jié)使可控硅控制角α減小，可控硅整流橋輸出平均電壓Uav（UF）增加。由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組是個感性元件，存在時間常數(shù)TE，所以發(fā)電機勵磁電流IF經(jīng)過TE延時后才能增長，隨之發(fā)電機端電壓UG才逐漸回升。圖4－3－5輸入量變化時UG的過渡過程（a）無功負(fù)荷IQ.G突增；（b）給定值Uset突增隨著端電壓UG逐漸回升，AER的輸出電壓Uav（UF）也逐漸變小。在Uav（UF）逐漸變小的過程中，勵磁電流IF總是滯后于勵磁電壓UF的變化，而按原先較大的增長速度在增加。所以，當(dāng)機端電壓回升到額定值UN.G瞬間而出現(xiàn)超調(diào)（M0）現(xiàn)象，使得發(fā)電機端電壓超過額定值。當(dāng)發(fā)電機端電壓超過額定值時，對AER來說又感受到一個升高的電壓偏差，則Uav（UF）減小，促使IF隨之減小。由于IF減小速度小于UF的減小速度，因此發(fā)電機端電壓瞬間出現(xiàn)低于額定值的現(xiàn)象。可見，發(fā)電機在外界負(fù)荷IQ.G干擾的過渡過程中，發(fā)電機端電壓忽高忽低，在額定值上下振蕩。其振蕩的主要原因是AER能快速的反映機端電壓的變化，而發(fā)電機勵磁電流IF不能及時跟上AER的變化；也就是說，是由于AER的時間常數(shù)小于發(fā)電機勵磁繞組的時間常數(shù)TE所引起的。穩(wěn)定的勵磁控制系統(tǒng)，在外界擾動情況下，被調(diào)量UG偏離原來的給定值，產(chǎn)生初始偏差，擾動消失后這個偏差在AER的作用下，隨著時間的增長而逐漸的減?。ㄋp），經(jīng)過足夠時間ts以后此偏差為：ΔUG*＝ΔIQ.G＊δrd。若這個偏差不衰減或增大，這個控制系統(tǒng)就不穩(wěn)定。（二）勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)圖4－3－5有三個量描述動態(tài)指標(biāo)：超調(diào)量M0、上升時間tr和調(diào)整時間ts。1、超調(diào)量M0：是階躍擾動中,被控量的最大值與最終穩(wěn)態(tài)值之差相對階躍量的百分?jǐn)?shù)。2、上升時間tr：是階躍擾動中,被控量從10％到90％階躍量的時間。3、調(diào)整時間ts：是控制系統(tǒng)受到干擾以后。從一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間。另一個穩(wěn)定狀態(tài)是輸出量與穩(wěn)態(tài)值之差達到了，而且不再超過某一允許誤差范圍，此范圍通常為穩(wěn)態(tài)值的5％。4、振蕩次數(shù)n：被控量第一次達到最終穩(wěn)定值時，到被控量達到最終穩(wěn)態(tài)值之差的絕對值不超過5％穩(wěn)態(tài)改變量時，被控量波動的次數(shù)。期望上述指標(biāo)盡可能小。一般用發(fā)電機空載階躍響應(yīng)（5％階躍響應(yīng)）和突甩額定無功負(fù)荷試驗的方法來控制。勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)指標(biāo)應(yīng)符合下述要求：1、5％階躍試驗時（1）超調(diào)量M0：小于階躍量的30％。（2）調(diào)整時間ts：三機小于10s；自并勵小于5s。（3）振蕩次數(shù)n：不大于3次。（4）勵磁電壓上升時間tr：三機不大于0.8s；自并勵不大于0.6s。2、發(fā)電機額定負(fù)載時階躍響應(yīng)階躍量為額定電壓的2％～4％，有功功率波動次數(shù)不大于5次，阻尼比大于0.1，調(diào)節(jié)時間不大于10s。（如圖4－3－6所示）（三）勵磁控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷勵磁控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷方法有多種，其中根軌跡法在工程中廣泛應(yīng)用。因為根軌跡法可以在不解特征方程的情況下，就可求出根的變化軌跡，然后利用根軌跡，分析開環(huán)放大倍數(shù)KΣ的變化，對勵磁控制系統(tǒng)的影響。12π根軌跡法具體方法是，先建立勵磁控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)框圖，再找出其閉環(huán)傳遞函數(shù)特征方程的根軌跡，然后利用圖表來判斷此系統(tǒng)是否穩(wěn)定。這種方法最后也是利用阻尼比來判斷勵磁控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，算法復(fù)雜，在這里不做探討。現(xiàn)場采用階躍擾動試驗的方法測算阻尼比ξ：ξ＝lnΔP1、ΔP2－－分別是有功功率擾動第一、第二峰值。ΔP1ΔP2當(dāng)ξ＜0時系統(tǒng)不穩(wěn)定，不可采用；ξ＝0時無阻尼情況，也不可采用；ξ≥1時，雖然是按指數(shù)規(guī)律衰減，但反映較慢，不理想；通常在0＜ξ＜1的范圍內(nèi)，取一個理想的阻尼比。（四）勵磁控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的改善為改善勵磁控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在自動勵磁調(diào)節(jié)器中經(jīng)常采用如下方法：1、采用比例－－微分－－積分（PID）串聯(lián)補償；2、采用轉(zhuǎn)子勵磁電壓（電流）微分負(fù)反饋；3、加裝PSS電力系統(tǒng)穩(wěn)定器。圖4－3－6擾動響應(yīng)曲線第四節(jié)并列發(fā)電機組間的無功功率分配電力系統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)和無功功率分配密切相關(guān)。調(diào)整發(fā)電機母線電壓水平是電力系統(tǒng)調(diào)壓的一個重要手段。當(dāng)系統(tǒng)調(diào)度給定了發(fā)電廠母線電壓曲線或無功負(fù)載曲線后，保證維持給定的母線電壓水平和穩(wěn)定合理地分配機組間的無功功率，就是各個機組自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的任務(wù)。機組間能否合理穩(wěn)定地分配無功功率，與發(fā)電機的調(diào)壓特性直接有關(guān)。一、發(fā)電機的調(diào)壓特性從上節(jié)勵磁系統(tǒng)靜態(tài)特性的分析可知，發(fā)電機正常運行時，由于在同步電抗Xd上產(chǎn)生壓降，若保持勵磁電流為某一定值不變，則發(fā)電機端電壓將隨負(fù)荷電流的變化而顯著變化。汽輪發(fā)電機在額定負(fù)載功率因數(shù)（電感性）和額定勵磁電流下，從空載到額定負(fù)載時的電壓變化，一般達額定電壓的30％～50％或更大。為了保證系統(tǒng)電壓的質(zhì)量，現(xiàn)代同步發(fā)電機都裝有自動勵磁調(diào)節(jié)器，它能根據(jù)端電壓的變化，自動調(diào)節(jié)勵磁電流，使發(fā)電機端電壓保持在給定水平或基本不變。發(fā)電機負(fù)荷變化時，端電壓的變化主要是由定子電流無功分量IQ.G變化引起，所以通常以發(fā)電機端電壓UG隨無功電流IQ.G的變化，來分析帶自動勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)問題，并稱UG＝f（IQ.G）特性曲線為發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)特性（亦稱調(diào)壓特性）。圖4－4－1所示為發(fā)電機調(diào)壓特性的三種類型。發(fā)電機端電壓隨無功電流增大而降低的δ＞0稱為正調(diào)差特性；發(fā)電機端電壓隨無功電流增大而升高的，δ＜0稱為負(fù)調(diào)差特性；發(fā)電機端電壓不隨無功電流變化，而一直保持不變的，δ＝0稱為無差特性。前兩種δ≠0的統(tǒng)稱為有差調(diào)節(jié)特性。調(diào)差系數(shù)δ為：δ＝－ΔUG*／ΔIQ.G*（4－1）式中負(fù)號表示，在δ＞0時無功電流增長將引起機端電壓下降。二、機端并列運行機組間無功功率的分配1、正調(diào)差特性的發(fā)電機并列運行假設(shè)兩臺具有正調(diào)差特性（δ＞0）的發(fā)電機在電壓母線上并列運行，它們的調(diào)節(jié)特性如圖4－4－2所示。由于機端并列運行時兩臺發(fā)電機的端電壓是相同的，等于機端母線電壓，設(shè)為U1。此時，每臺發(fā)電機所負(fù)擔(dān)的無功電流是確定的，分別為IQⅠ和IQⅡ?，F(xiàn)假定母線上的無功負(fù)荷增加，根據(jù)圖示特性（δ＞0），兩臺發(fā)電機的無功電流分別增至和I＇QⅠ，I＇QⅡ。機端母線電壓降至U2。由圖4－4－2可見，機端母線無功總負(fù)荷增加后，調(diào)節(jié)特性下傾程度較?。ㄕ{(diào)差系數(shù)δ較?。┑?，無功電流增加較多，而下傾程度較大（δ較大）的，無功電流增加較少。由于機端電壓變化相同，兩臺機的電流變化有如下關(guān)系：ΔU*＝－δⅠΔIQⅠ*＝－δⅡΔIQⅡ*ΔIQⅠ*／ΔIQⅡ*＝δⅡ／δⅠ（4－2）可見，當(dāng)機端母線負(fù)荷無功電流變化時，各臺發(fā)電機無功電流變化量與各臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)δ（即傾斜度）成反比。通常要求機端母線上總無功負(fù)荷按機組容量大小成比例地分配給各臺發(fā)電機。并要求母線無功總負(fù)荷發(fā)生波動時，各臺發(fā)電機無功負(fù)荷的波動量與它們的額定容線上并聯(lián)運行的發(fā)電機具有相同的調(diào)差系數(shù)。從圖4－4－2中還可看出，機端母線總無功負(fù)荷增加后，母線電壓下降了，欲維持母線電壓為原給定值（U1）并保持無功分配不變，則必須相應(yīng)地同時使兩特性曲線往上移（調(diào)節(jié)電壓給定值）。即便兩臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)相同時，也需如此。2、無差調(diào)節(jié)與有差調(diào)節(jié)機組并列運行如圖4－4－3所示，其中第一臺發(fā)電機為無差調(diào)節(jié)特性，即δ＝0的曲線I，第二臺發(fā)電機為有差調(diào)節(jié)特性，調(diào)差系數(shù)δ＞0，特性如圖中曲線Ⅱ。這時機端母線電壓由具有無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機來決定，并保持恒定值U1不變，第二臺發(fā)電機的無功電流等于兩特性交點處的電流IQⅡ，母線總無功負(fù)荷IQΣ（＞IQⅡ）的其余部分由無差特性機組承擔(dān)。母線無功負(fù)荷變化時也如此，變化量由無差特性機組承擔(dān)，第二臺發(fā)電機的無功負(fù)荷仍保持IQⅡ不變，母線電壓也保持Ul不變。移動第二臺發(fā)電機的特性曲線Ⅱ（向上或向下移動），可改變發(fā)電機之間無功負(fù)荷的分配。如需要改變母線電壓，可向上或向下移動調(diào)節(jié)特性曲線I（δ＝0）。由以上分析可知：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。但由于具有無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機將承擔(dān)全部無功功率變化量，使機組間的無功功率分配不合理，故一般不采用這種運行方式。如果第二臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)δ＜0（即特性上翹），那么，雖然兩臺機組調(diào)節(jié)特性也有交點，但它不是穩(wěn)定運行點。若因偶然因素使第二臺機組輸出的無功電流增加，則根據(jù)其機組特性（圖中虛線所示），勵磁調(diào)節(jié)器將增大發(fā)電機的勵磁電流，力圖使其端電壓升高，從而導(dǎo)致發(fā)電機輸出的無功電流進一步增加，而第一臺機組則力圖維持端電壓使其勵磁電流減小，于是輸出無功電流也將減小，這個過程將一直進行下去，以致不能穩(wěn)定運行。3、兩臺無差調(diào)節(jié)特性的機組不能并聯(lián)運行如果兩臺發(fā)電機都是無差調(diào)節(jié)特性，則不能在機端母線上并聯(lián)運行，因為母線無功負(fù)荷的任何變動可在兩臺發(fā)電機之間任意分配，即母線總無功負(fù)荷在兩臺發(fā)電機之間不能穩(wěn)定地分配，并可能導(dǎo)致一臺發(fā)電機遲相運行，另一臺發(fā)電機進相運行。4、負(fù)調(diào)差特性機組在機端并聯(lián)運行問題兩臺有負(fù)調(diào)差特性的機組，它們的調(diào)節(jié)特性如圖4－4－4所示。母線上的總無功負(fù)荷由IQΣ＝IQⅠ十IQⅡ增加到I′QΣ＝I′QⅠ＋I′QⅡ時，母線電壓從U2升到U1，兩臺發(fā)電機間有確定的負(fù)荷分配。若兩臺發(fā)電機的負(fù)調(diào)差系數(shù)相同（δⅠ＝δⅡ＜0），機組間的無功功率分配也能達到合理。負(fù)調(diào)差系數(shù)機組并聯(lián)運行與正調(diào)差系數(shù)機組并聯(lián)運行比較，兩者不同之處是：當(dāng)機端總無功負(fù)荷增大時，前者使母線電壓升高，而后者使母線電壓降低。這還不能直接說明哪一種較好。實際運行時，要從發(fā)電機和負(fù)荷構(gòu)成的系統(tǒng)角度來看。要區(qū)分調(diào)節(jié)特性的優(yōu)劣，至少還必須考慮負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性IQ.G＝f（U）。一般電感性無功負(fù)荷IQL都隨供電母線電壓US的升高而增大，如圖4－4－5所示。為了便于比較正調(diào)差系數(shù)機組并聯(lián)運行與負(fù)調(diào)差系數(shù)機組并聯(lián)運行，可利用它們各并聯(lián)的等值機的調(diào)差系數(shù)來進行分析。見圖4－4－6，下傾斜直線1代表δ＞0的等值機調(diào)節(jié)特性，上傾斜直線2代表δ＜0等值機調(diào)節(jié)特性。假定｜δ1｜＝｜δ2｜，在額定電壓UN下工作，兩者的無功出力都等于額定電壓下的負(fù)荷電流IQ1，此時的無功負(fù)荷靜態(tài)電壓特性IQl＝f（U）與兩種調(diào)節(jié)特性的交點為a（正常工作點）?，F(xiàn)假設(shè)在額定電壓下的無功負(fù)荷增加ΔIQ，即無功負(fù)荷靜態(tài)特性由IQl＝f（U）向右移至IQ2＝f（U），若自動勵磁調(diào)節(jié)后能保持額定電壓不變，則工作點應(yīng)從a變到d，相應(yīng)的負(fù)荷電流應(yīng)為IQ2。但在有差調(diào)節(jié)特性作用下，實際的工作點決定于發(fā)電機的調(diào)差特性與負(fù)荷靜態(tài)電壓特性IQ2＝f（U）的交點。由圖4－4－6可見，無功負(fù)荷增大后，IQ2＝f（U）與δ＞0的特性相交于b點，母線電壓降低至U1，實際的總無功負(fù)荷增量為ΔI＇Q，比ΔIQ??；而IQ2＝f（U）與δ2＜0的特性相交于c點，母線電壓則升高至U2，實際的總無功負(fù)荷增量為ΔI＂Q，比ΔIQ大，而且ΔI＂Q＞ΔI＇Q。由此可知：當(dāng)負(fù)荷變化時，正調(diào)差特性（δ＞0）機組力圖減小負(fù)荷變化，而負(fù)調(diào)差特性（δ＜0）機組則會助長負(fù)荷變化。另一方面，在｜δ1｜＝｜δ2｜的條件下，無功負(fù)荷變化時，具有正調(diào)差特性的機組產(chǎn)生的電壓變化量也小于具有負(fù)調(diào)差特性機組的產(chǎn)生的電壓變化量。因此，從系統(tǒng)運行電壓和無功分配的穩(wěn)定性來看，機端并聯(lián)運行的機組都應(yīng)為正調(diào)差特性（δ＞0）。從以上分析可知，當(dāng)系統(tǒng)總無功負(fù)荷變化時，為了在并聯(lián)運行的各臺發(fā)電機間合理地分配無功負(fù)荷，各臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)應(yīng)相同；為了既合理又穩(wěn)定地分配并聯(lián)運行的各臺發(fā)電機所帶的無功負(fù)荷，各臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)不應(yīng)為零或接近于零。對于并聯(lián)運行于發(fā)電機電壓母線上的發(fā)電機，通常要求調(diào)差系數(shù)為＋2％～＋5％。三、發(fā)電機經(jīng)升壓變壓器后并聯(lián)工作時的無功功率分配裝設(shè)600MW機組的發(fā)電廠，通常都采用發(fā)電機－變壓器組單元接線，在升壓變壓器高壓側(cè)母線上并聯(lián)運行。圖4－4－7表示兩臺發(fā)電機G1及G2分別經(jīng)雙繞組升壓變壓器T1及T2在高壓側(cè)母線上并聯(lián)運行。為了簡化討論，先假定兩臺發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)均為零，同時忽略發(fā)電機和升壓變壓器的電阻，只考慮電抗，并把高壓母線電壓US、變壓器電抗XT，升壓變壓器中的電流均已折算到發(fā)電機電壓側(cè)。若用標(biāo)么值表示各量，則發(fā)電機電壓UG與高壓母線電壓有如下關(guān)系（省略標(biāo)么值記號）：US＝UG1－IQ1XTlUS＝UG2一IQ2XT2當(dāng)發(fā)電機為空載時，US＝UG。發(fā)電機帶上負(fù)荷電流IQ.G（IQ.G*＝IN.G*）時，根據(jù)假設(shè)條件，機端電壓UG不隨負(fù)荷電流而變化，所以母線電壓US隨負(fù)荷電流IQ增大而下降，US＝f（IQ）是正調(diào)差特性。也就是說，從母線側(cè)看，每一發(fā)電機－變壓器組單元接線等值機具有正調(diào)差特性。從以上分析可知，發(fā)電機經(jīng)升壓變壓器在高壓母線上并聯(lián)運行時，即使發(fā)電機是無差特性，也能保證各發(fā)電機間無功負(fù)荷分配的穩(wěn)定性，但系統(tǒng)總無功改變時，高壓側(cè)母線電壓US仍隨負(fù)荷變化較大。因此，為了保證高壓母線電壓維持在所希望的水平上，即補償負(fù)荷電流IQ.G在變壓器電抗XT上的壓降，這就要求發(fā)電機具有適當(dāng)?shù)呢?fù)的調(diào)差系數(shù)。發(fā)電機負(fù)調(diào)差系數(shù)的取值與變壓器的漏抗壓降有關(guān)，要使發(fā)電機－變壓器組單元的調(diào)差特性，即變壓器高壓側(cè)母線上的調(diào)差特性US＝f（IQ）適當(dāng)向下傾斜，具有一定的正調(diào)差系數(shù)，以保證機組間無功分配的穩(wěn)定性。變壓器額定負(fù)荷時的漏抗壓降：一般中小型變壓器為4％～10％，大容量變壓器為12％～15％。同前所述，為使并聯(lián)運行于高壓母線上的各發(fā)電機一變壓器組單元合理地分配無功負(fù)荷，則它們（各單元等值機）應(yīng)具有相同的調(diào)差系數(shù)。所要求的調(diào)差系數(shù)值需通過各發(fā)電機本身的自動勵磁調(diào)節(jié)裝置中的調(diào)差單元的調(diào)整來達到。第五節(jié)汽輪發(fā)電機低勵和失磁的危害一、汽輪發(fā)電機的進相（低勵）運行汽輪發(fā)電機的進相運行就是低勵磁運行。發(fā)電機在此工作狀態(tài)下運行時，它的功率因數(shù)是超前的，即它從系統(tǒng)中吸收感性無功功率（規(guī)定發(fā)電機發(fā)出感性無功為正，吸收感性無功為負(fù)）并發(fā)出有功功率。發(fā)電機通常是發(fā)出有功功率和電感性無功功率，以供給電感性負(fù)荷。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電壓等級的提高，輸電線路的加長，線路的電容電流也愈來愈大，它也相當(dāng)于發(fā)出電感性無功功率。在系統(tǒng)輕負(fù)荷，即電感性負(fù)荷輕時，線路上的電壓會上升，例如在節(jié)假日、午夜等低負(fù)荷的情況下，如果不能有效地減少或吸收剩余的無功電流（無功功率），樞紐變電所母線上的電壓就可能超過額定電壓15％～20％左右。此時，若利用部分發(fā)電機進相運行，以吸收剩余的無功功率，使樞紐點上的電壓保持在允許限額以內(nèi)，則可少裝設(shè)其他吸收剩余無功的調(diào)壓設(shè)施。發(fā)電機通常在過勵磁方式下運行，如果減小勵磁電流，使發(fā)電機從過勵磁運行轉(zhuǎn)為欠勵磁運行，即轉(zhuǎn)為進相運行，發(fā)電機就由發(fā)出無功功率轉(zhuǎn)為吸收無功功率。勵磁電流愈小，從系統(tǒng)吸收的無功功率愈大，功角δ也愈大。所以，在進相運行時，容許吸收多少無功功率，發(fā)出多少有功功率，靜穩(wěn)定極限是限制條件之一。此外，進相運行時，定子端部漏磁和轉(zhuǎn)子端部漏磁的合成磁通增大，引起定子端部發(fā)熱增加，因此，定子端部容許發(fā)熱值也是進相運行時的容許出力限制條件之一。二、汽輪發(fā)電機的失磁運行汽輪發(fā)電機的失磁運行，是指發(fā)電機失去勵磁后，仍帶有一定的有功功率，以低滑差與系統(tǒng)繼續(xù)并聯(lián)運行，即進入失磁后的異步運行。同步發(fā)電機突然部分的或全部的失去勵磁稱為失磁，是較常見的故障之一。引起發(fā)電機失磁的原因主要有以下幾種：（1）勵磁回路開路，如滅磁開關(guān)、自動勵磁開關(guān)誤跳閘、自動勵磁調(diào)節(jié)器的自動開關(guān)誤動、自動勵磁調(diào)節(jié)器失調(diào)、可控硅勵磁裝置中的元件損壞等。（2）勵磁繞組短路。（3）運行人員誤操作等。發(fā)電機失去勵磁以后，由于轉(zhuǎn)子勵磁電流IF或發(fā)電機感應(yīng)電動勢EG逐漸減小，使發(fā)電機電磁功率或電磁轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減小。當(dāng)發(fā)電機的電磁轉(zhuǎn)矩減小到其最大值小于原動機轉(zhuǎn)矩時，而汽輪機輸入轉(zhuǎn)矩還未來得及減小，因而在剩余加速轉(zhuǎn)矩的作用下，發(fā)電機進入失步狀態(tài)。當(dāng)發(fā)電機超出同步轉(zhuǎn)速運行時，發(fā)電機的轉(zhuǎn)子與定子三相電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場之間有了相對運動，于是在轉(zhuǎn)子繞組、阻尼繞組、轉(zhuǎn)子本體及槽模中，將感應(yīng)出頻率等于滑差頻率的交變電動勢和電流，并由這些電流與定子磁場相互作用而產(chǎn)生制動的異步轉(zhuǎn)矩。隨著轉(zhuǎn)差由小增大，異步轉(zhuǎn)矩也增大（在未達某一臨界轉(zhuǎn)差之前）。當(dāng)某一轉(zhuǎn)差下產(chǎn)生的異步轉(zhuǎn)矩與汽輪機輸入轉(zhuǎn)矩（其值因調(diào)速器在電機轉(zhuǎn)速升高時會自動關(guān)小汽門而比原先數(shù)值?。┲匦缕胶鈺r，發(fā)電機就進入穩(wěn)定的異步運行。發(fā)電機失磁后，雖然能過渡到穩(wěn)定的異步運行，能向系統(tǒng)輸送一定的有功功率，并且在進入異步運行后若能及時排除勵磁故障、恢復(fù)正常勵磁，亦能很快自動進入同步運行，對系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定有好處，但發(fā)電機失磁后能否在短時間內(nèi)無勵磁運行，受到多種因素限制。發(fā)電機失磁后，從送出無功功率轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅课障到y(tǒng)無功功率，這樣，在系統(tǒng)無功功率不足時，將造成系統(tǒng)電壓顯著下降。國內(nèi)外試驗資料表明，發(fā)電機失磁后吸收的無功功率，相當(dāng)于失磁前它所發(fā)出的有功功率的數(shù)量。由于失磁后發(fā)電機轉(zhuǎn)變成吸收無功功率，發(fā)電機定子端部發(fā)熱增大，可能引起局部過熱。發(fā)電機失磁異步運行時，轉(zhuǎn)子本體上的感應(yīng)電流引起的發(fā)熱更為突出，往往是主要限制因素。此外，由于轉(zhuǎn)子的電磁不對稱所產(chǎn)生的脈動轉(zhuǎn)矩將引起機組和基礎(chǔ)振動。因此，某一臺發(fā)電機能否失磁運行、異步運行時間的長短和送出功率的多少，只能根據(jù)發(fā)電機的型式、參數(shù)、轉(zhuǎn)子回路連接方式（與失磁狀態(tài)有關(guān)）以及系統(tǒng)情況等，進行具體分析，經(jīng)過試驗才能確定。對于大容量發(fā)電機，由于其滿負(fù)荷運行失磁后從系統(tǒng)吸收較大的無功功率，往往對系統(tǒng)的影響比較大，所以大型發(fā)電機不允許無勵磁運行。失磁后，通過失磁保護動作于跳閘，將發(fā)電機解列。國內(nèi)的600MW汽輪發(fā)電機都裝有失磁保護，當(dāng)出現(xiàn)失磁時，一般經(jīng)0.5～3s就動作于跳開發(fā)電機，也就是不允許其異步運行。三、失磁后勵磁電壓和勵磁電流的變化發(fā)電機失磁后，勵磁電流變?yōu)榱?，隨后擺動。勵磁電壓與勵磁回路故障類型和接線方式有關(guān)，若電壓表接在滅磁開關(guān)和勵磁繞組之間時，有以下幾種指示：（1）勵磁回路短路時，電壓表即刻下降為零；（2）若勵磁繞組經(jīng)硅整流閉路時，電壓表即刻下降為零，隨后忽正忽零擺動；（3）滅磁開關(guān)誤跳，勵磁繞組經(jīng)滅磁電阻（或消弧柵）閉路時，電壓表即刻下降為負(fù)值，隨后正、負(fù)擺動；（4）勵磁繞組經(jīng)備勵電樞繞組閉路時，電壓表慢慢下降為負(fù)值，隨后正、負(fù)擺動。四、低勵和失磁的危害發(fā)電機在失磁（或低勵）過程中，由于各個電氣量的變化，在一定條件下，將破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，威脅發(fā)電機本身的安全運行。（一）對電力系統(tǒng)的危害（1）低勵或失磁的發(fā)電機，要從電力系統(tǒng)中吸收無功功率，引起電力系統(tǒng)電壓下降。如果系統(tǒng)中無功功率儲備不足，將使系統(tǒng)中鄰近的某些點電壓低于允許值，還可能使系統(tǒng)因電壓崩潰而瓦解。（2）當(dāng)一臺發(fā)電機發(fā)生低勵或失磁后，由于系統(tǒng)電壓下降，將引起系統(tǒng)中其它發(fā)電機，在自動勵磁調(diào)節(jié)器的作用下，增加其無功輸出，從而使某些發(fā)電機、變壓器、線路過電流，其后備保護可能動作，擴大故障的波及范圍。（3）當(dāng)一臺發(fā)電機低勵或失磁后，由于該發(fā)電機有功功率的擺動，以及電力系統(tǒng)電壓下降，可能導(dǎo)致相鄰正常運行的發(fā)電機與系統(tǒng)之間或電力系統(tǒng)的各部分之間失步，使系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩。發(fā)電機的額定容量愈大，在低勵或失磁時，引起電力系統(tǒng)無功功率缺額愈大。電力系統(tǒng)的容量愈小，補償這一缺額的能力愈差。因此，發(fā)電機的單機容量與電力系統(tǒng)總?cè)萘恐扔?，對電力系統(tǒng)的影響就愈不利。（二）對發(fā)電機的危害（1）由于發(fā)電機低勵或失磁故障出現(xiàn)轉(zhuǎn)差，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路中出現(xiàn)差頻電流。此電流在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中產(chǎn)生的損耗，如果超出允許值，將使轉(zhuǎn)子過熱。流過轉(zhuǎn)子表層的差頻電流，還可能在轉(zhuǎn)子本體、槽楔、護環(huán)的接觸面上，發(fā)生嚴(yán)重的局部過熱甚至灼傷。（2）發(fā)電機低勵或失磁前所帶的有功功率愈大，進入異步運行之后，從電力系統(tǒng)中吸收的無功功率就愈大。因此，發(fā)電機在重負(fù)荷下失磁后，由于過電流，將使發(fā)電機定子過熱。（3）對于大型汽輪發(fā)電機，在重負(fù)荷下失磁運行，其轉(zhuǎn)矩和有功功率要發(fā)生劇烈的周期性擺動。轉(zhuǎn)差也作周期性變化，其最大值可能達到4％～5％，使發(fā)電機發(fā)生周期性的嚴(yán)重超速。這些都直接威脅機組的安全運行。（4）低勵或失磁運行時，定于端部漏磁增強，將使發(fā)電機定子端部的部件和邊段鐵芯過熱。第六節(jié)三相全控橋式整流電路三相全控橋式整流電路（以下簡稱全控橋）如圖4－6－1所示。它有整流、逆變兩種工作狀態(tài)。全橋?qū)τ|發(fā)脈沖提出較高的要求。一、對觸發(fā)脈沖的要求（1）可控硅VSO1～VSO6的觸發(fā)脈沖次序應(yīng)為VSO1、VSO2……VSO6。為保證后一可控硅觸發(fā)導(dǎo)通時前一可控硅處于導(dǎo)通狀態(tài)。所以，對于單脈沖（即每個可控硅在2π區(qū)間內(nèi)只獲得一個觸發(fā)脈沖）觸發(fā)，要求觸發(fā)脈沖的寬度為大于60°電角度的“寬脈沖觸發(fā)”；也可以在給后一可控硅觸發(fā)脈沖的同時，給前一個可控硅補發(fā)一觸發(fā)脈沖，形成“雙脈沖觸發(fā)”，即每個可控硅在2π區(qū)間能獲得兩個觸發(fā)脈沖，如表4－6－1所示。（2）VSO1～VSO6的觸發(fā)脈沖應(yīng)在圖4－6－2（a）中。ωtl、ωt2、ωt3、ωt4、ωt5、ωt6點為起點的180°區(qū)間發(fā)出，即觸發(fā)脈沖應(yīng)與相應(yīng)交流電源電壓保持同步。二、輸出電壓為便于分析，首先不考慮交流回路電感，即認(rèn)為可控硅換相是瞬間完成的。（一）整流工作狀態(tài)整流工作狀態(tài)就是在控制角α＜90°時，將輸入的交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，如圖4－6－2所示。當(dāng)α＝0°時，輸出電壓波形與三相不可控橋式整流電路相同。當(dāng)α＝30°時，在觸發(fā)脈沖ut1、ut6作用下，VSO1、VSO6導(dǎo)通，輸出電壓為uUV。經(jīng)60°電角度后，在從ut2、utl作用下，VSO1繼續(xù)導(dǎo)通，由于此時W相電壓低于V相電壓，VSO2導(dǎo)通，VSO6在反向電壓（uVW＞0）作用下關(guān)斷，輸出電壓uUW。又經(jīng)過60°電度角在ut3、ut2作用下，VSO2、VSO3導(dǎo)通，由于此時V相電壓高于U相電壓，VSO1在反向電壓uVU作用下關(guān)斷，輸出電壓uVW，依此類推，此時的輸出波形如圖4－6－2（b）所示。當(dāng)α＝60°時，各可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷情況與上類似，輸出電壓波形如圖4－6－2（c）所示。由圖4－6－2可知，當(dāng)控制角α小于60°時，共陰極組可控硅輸出的陰極電位在每一瞬間都高于共陽極組的陽極電位，故輸出電壓瞬時值uMN都大于零，波形是連續(xù)的。當(dāng)α大于60°時，輸出電壓瞬時值uMN將出現(xiàn)負(fù)的部分，如圖4－6－3（b）和（c）所示。其原因是電感性負(fù)載產(chǎn)生的反電動勢，維持負(fù)載電流連續(xù)流通所引起的。圖4－6－3（b）示出α＝80°時輸出電壓波形。在觸發(fā)脈沖ut1、ut6作用下，可控硅VSO1、VSO6導(dǎo)通，輸出電壓uUV，因uMN＝uUV＞0，則輸出電壓M端為正，N端為負(fù)，負(fù)載電流由M流向N。到ωt3時刻，uMN＝uUV＝0，負(fù)載電流有減小的趨勢，在負(fù)載電感L中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢eL阻止i的減小，eL極性如圖4－6－4（a）所示（N端為正，M端為負(fù)），電動勢eL對VSO6、VSO1來說是正向電壓，因i通過VSO6→T→VSO1流通。在ωt3以后，雖然V相電壓高于U相電壓，即uUV＜0，但負(fù)載電感L上的感應(yīng)電動勢eL的數(shù)值仍比uUV大，故VSO6、VSO1仍處在正向電壓下，保持導(dǎo)通狀態(tài)，因此在ωt3～ωt2＇區(qū)間內(nèi)，uMN＝uUV＜0呈負(fù)值狀態(tài)。到ωt2＇時刻，在觸發(fā)脈沖ut1、ut2作用下，VSO1仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，VSO2導(dǎo)通時VSO6受到uVW＞0的反向電壓作用下而關(guān)斷，輸出電壓uMN＝uUW。以后的工作狀態(tài)與上述類似?？梢姡敵鲭妷核矔r值，在60°＜α＜90°條件下，正值部分面積大于負(fù)值部分面積，總的平均值仍是正值。當(dāng)α＝90°時，正值部分面積和負(fù)值部分面積相等，如圖4－6－3（c）所示輸出電壓平均為零，即Uav＝0。綜上所述，三相全控橋整流電輸出電壓uMN波形，在電源電壓變化一個周期內(nèi)，分為均稱的六段，故輸出電壓平均值Uav是交流線電壓區(qū)間的平均值，參看圖4－6－2（b），得：由上式可畫出Uav與α的關(guān)系曲線。圖4－6－3全控橋60°＜α＜90°輸出線電壓波形圖4－6－4全控橋90°＜α＜180°輸出線電壓波形（a）相電壓波形；（b）α＝80°輸出線電壓波形；（a）相電壓波形；（b）α＝120°輸出線電壓波形；（c）α＝90°輸出線電壓波形（c）α＝150°輸出線電壓波形（二）逆變工作狀態(tài)逆變工作狀態(tài)就是在控制角α＞90°時，輸出電壓平均值Uav為負(fù)值，將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓。實際上就是將負(fù)載電感L中儲存的能量反饋給交流電源，使L中的磁場能量很快釋放掉。觀察圖4－6－3（b），在ωt3時刻雖然uUV過零開始變負(fù)，但電感L上阻止電流i減小的感應(yīng)電動勢eL較大，使eL－uVU仍為正，[參看圖4－6－4（a）]，VSO1和VSO6仍在正向陽極電壓下導(dǎo)通。這時eL與電流i的方向一致，直流側(cè)發(fā)出功率，即將原來在整流狀態(tài)下儲存在磁場的能量，釋放出來送回到交流側(cè)。交流側(cè)電壓瞬時值uVU與電流i的方向相反，交流側(cè)吸收功率，將能量送回交流電網(wǎng)。很明顯，當(dāng)電感L中剩余的能量不能維持逆變時，流經(jīng)可控硅的電流中斷，逆變過程才結(jié)束。所以，為了實現(xiàn)逆變，Uav應(yīng)為負(fù)值，控制角α應(yīng)大于90°。由圖4－6－4可知，當(dāng)α＝120°時，UMN沒有正值部分；當(dāng)α＝150°時，UMN負(fù)的部分增大；控制角α越大，uMN負(fù)得愈大，逆變過程就愈短。由以上分析可知，逆變的條件：（1）要實現(xiàn)逆變，負(fù)載必須是電感性的，并且原來處于整流工作狀態(tài)，即轉(zhuǎn)子繞組已儲存能量。（2）要實現(xiàn)逆變，α角應(yīng)大于90°和小于180°，輸出電壓平均值Uav為負(fù)值；（3）由于逆變是將直流側(cè)電感中儲存的能量向交流電源反送的過程，因而逆變時交流電源不能中斷。綜上所述，三相全控橋整流電路，在0°＜α＜90°時，全控橋處于整流工作狀態(tài)，改變α角，可以調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流；當(dāng)90°＜α＜180°時，全控橋處于逆變工作狀態(tài)，可以實現(xiàn)對發(fā)電機自動滅磁。也就是說，當(dāng)發(fā)電機發(fā)生內(nèi)部故障時，繼電保護動作后，給勵磁調(diào)節(jié)器一個信號，使控制角α由小于90°的整流工作狀態(tài)加大到大于90°的某一適當(dāng)?shù)慕嵌龋ㄈ?50°），進入逆變工作狀態(tài)，將發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組中儲存的能量迅速反饋給交流電源，使發(fā)電機電動勢迅速降低，實現(xiàn)逆變滅磁。三、整流電路的外特性和逆變顛復(fù)（一）整流電路的外特性圖4－6－5回路電感對整流電路輸出波形的影響（a）電路圖；（b）輸入相電壓；（c）觸發(fā)脈沖；（d）負(fù)載電流，（e）輸出電壓由于交流電源各相（U、V、W）回路中存在電感，可控硅的換流不能瞬間完成，即存在換流角γ。整流電路交流電源各相回路中的電感對整流電路輸出波形的影響如圖4－6－5所示。在ωt1＇時刻以前，VSO5與VSO6導(dǎo)通，輸出電壓瞬時值為uWV。在ωt1＇時給VSO1以觸發(fā)脈沖，由于交流回路電抗Xac的存在，電流不能突變。從ωt1＇瞬間開始，流經(jīng)VSO5的W相電流要從i5值逐漸降至零，流經(jīng)VSO1的U相電流要從零逐漸升至i1，如圖4－6－5（d）所示。經(jīng)歷了換流角γ之后，流經(jīng)負(fù)載的電流i才完全從W相的VSO5，轉(zhuǎn)移到U相的VSO1。在換流角γ期間，共陰極組的VSO1與VSO5是同時導(dǎo)通的。這時共陰極組的陰極電位則為U相與W相電位之和的平均值。如果在ωt1＇的瞬間突變換流（交流回路沒有電感的理想情況），則陰極電位立即上升到uU值。故計及換流電抗見Xac后，輸出電壓平均值下降，形成圖4－6－5（e）中的缺口面積。對于三相橋式電路，每個周期內(nèi)這樣的缺口共有六塊。所以考慮交流回路電抗Xac引起換流壓降損失后，三相全控橋輸出電壓平均值為：（6－2）式中Xac－－三相全控橋交流電源回路中，每相電抗，Xav＝ωL，L為交流回路中每相電感。如果再計入每個橋臂元件導(dǎo)通時正向壓降的平均值ΔU，若略去交流回路中電阻引起的壓降時，三相全控橋輸出電壓平均值為（6－3）在一定的供電電壓和控制角α下，2.34UPcosα為一確定的值，式（6－2）表示整流橋輸出給兩端平均電壓Uav與負(fù)載電流i的變化關(guān)系，稱之為三相全控橋整流電路的外特性，如圖（4－6－6）的直線1及直線2所示。外特性是一條向下傾斜的斜線，即輸出電壓隨負(fù)載電流的增大而降低。當(dāng)α改變時，特性將上下平移，α角減小時特性向上平移；反之向下平移。圖中曲線3是負(fù)載電阻的伏安特性，它與外特性的交點為該狀態(tài)的運行點。例如控制角為α1時，該負(fù)載電阻下輸出的平均電流為I1；當(dāng)控制角減小到α2時，相當(dāng)于將整流橋的外特性平行上移，輸出的負(fù)載電流增加到I2，相應(yīng)的輸出電壓平均值由Uav1提高到Uav2。（二）逆變顛復(fù)在全控橋中，常將β稱為逆變角（β＝180°－α），由于α＞90°時處于逆變狀態(tài)，因此，β＜90°。前面指出，由于交流電源各相回路存在電感，可控硅換流需要一定時間，因此出現(xiàn)換流角，另外可控硅關(guān)斷也需要時間。所以逆變角β不能太小，最小的逆變角βmin必須大于換流角γ與可控硅關(guān)斷時間對應(yīng)的電角度之和，通常βmin≈30°，則逆變時控制角90°＜α≤150°。若控制角α過大，會造成逆變失敗，或稱為逆變顛復(fù)。第七節(jié)自動勵磁調(diào)節(jié)裝置原理一、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的作用自動勵磁調(diào)節(jié)裝置是自動勵磁控制系統(tǒng)中的重要組成部分，見圖4－1－1、2。圖中表明，勵磁調(diào)節(jié)器檢測發(fā)電機的電壓、電流或其他狀態(tài)量，然后按給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則對勵磁電源設(shè)備發(fā)出控制信號，實現(xiàn)控制功能。自動勵磁調(diào)節(jié)器最基本的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機的端電壓。調(diào)節(jié)器的主要輸入量是發(fā)電機端電壓，它將發(fā)電機端電壓（被調(diào)量）與給定值（基準(zhǔn)值或稱參考值）進行比較，得出偏差值ΔU，然后再按ΔU的大小輸出控制信號，改變勵磁機的輸出（勵磁電流），使發(fā)電機端電壓達到給定值。勵磁控制系統(tǒng)（由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁電源裝置和發(fā)電機一起構(gòu)成）通過反饋控制（又稱閉環(huán)控制）達到發(fā)電機輸出電壓自動調(diào)節(jié)的目的。自動勵磁調(diào)節(jié)器，除輸入發(fā)電機端電壓進行反饋控制完成調(diào)壓任務(wù)外，還可輸入其他補償調(diào)節(jié)信號，例如自復(fù)勵系統(tǒng)中還加入定子電流作輸入信號，以補償由于定子電流變化引起的發(fā)電機端電壓的波動。此外，還可以補償輸入電壓變化速率（du／dt）信號，以獲得快速反應(yīng)（時間常數(shù)小）的效果；也可以輸入其他限制補償信號、穩(wěn)定補償信號等。總之，在本章第二節(jié)中所述勵磁系統(tǒng)的作用要通過自動勵磁調(diào)節(jié)器來參與完成。正如前述，自動勵磁調(diào)節(jié)器的基本任務(wù)是實現(xiàn)發(fā)電機電壓的自動調(diào)節(jié)，所以，通常又簡稱其為自動電壓調(diào)節(jié)器AVR（Automaticvoltageregulator）。二、對自動勵磁調(diào)節(jié)器的一般要求自動勵磁調(diào)節(jié)器除能參與完成本章第一節(jié)中所述的任務(wù)和要求外，還必須滿足下述要求：（1）具有較小的時間常數(shù)，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。（2）調(diào)節(jié)精確。自動勵磁調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電壓的精確度，是指發(fā)電機負(fù)荷、頻率、環(huán)境溫度及勵磁電源電壓等在規(guī)定條件內(nèi)發(fā)生變化時，受控變量（即被調(diào)的發(fā)電機端電壓）與給定值之間的相符程度。電壓調(diào)節(jié)精確度有如下兩個指標(biāo)。1）負(fù)荷變化時的電壓調(diào)節(jié)精確度。負(fù)荷變化時的電壓調(diào)節(jié)精確度（或稱穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率），是指在無功補償單元（即調(diào)差裝置）不投入的情況下，發(fā)電機負(fù)荷從零增長至額定值時端電壓變化率。此變化率即勵磁控制系統(tǒng)調(diào)壓特性曲線的自然調(diào)差系數(shù)δ0。調(diào)壓精確度的大小主要與勵磁控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓放大倍數(shù)有關(guān)。穩(wěn)態(tài)電壓放大倍數(shù)越大，自然調(diào)差系數(shù)δ0就越小，即調(diào)壓精確度越高。從發(fā)電機穩(wěn)定運行分析中可知，增大勵磁控制系統(tǒng)的電壓放大倍數(shù)，可顯著地提高發(fā)電機的同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)，有利于提高電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定。因此要求自動勵磁調(diào)節(jié)裝置必須保證一定的調(diào)壓精確度。對于現(xiàn)代的勵磁調(diào)節(jié)裝置，其調(diào)壓精確度即自然調(diào)差系數(shù)一般在±1％之內(nèi)。2）頻率變動時的電壓調(diào)節(jié)精確度。這是指發(fā)電機在空載狀態(tài)下，頻率在規(guī)定范圍內(nèi)變動1％時，發(fā)電機端電壓的變化率。對于現(xiàn)代的半導(dǎo)體型自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的勵磁系統(tǒng)，頻率變