电力系统自动化---第二章 同步发电机励磁自动控制系统.ppt

第一节 概述 2.1 概 述 本节内容： 同步发电机励磁自动控制系统的组成 励磁控制系统的基本任务 对励磁系统的基本要求 一、同步发电机励磁自动控制系统组成 一、同步发电机励磁自动控制系统组成 二、励磁控制系统的基本任务 电压调节 无功分配 提高发电机运行稳定性 改善电力系统运行条件 水轮发电机组要求实现强行减磁 1. 电压调节 单机运行: 1. 电压调节 一般 很小，可近似认为 ，于是，可得简化的运算式为 上式说明，负荷的无功电流是造成发电机电势和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。 1. 电压调节 2. 无功功率的分配 （1）发电机与无穷大系统母线并联 ① 接线图 ② 解析式 2. 无功功率的分配 ③ IEF对无功功率的控制 （2）并联运行的发电机间的无功功率分配 ① 无励磁调节 （2）并联运行的发电机间的无功功率分配 ② 有励磁调节 3. 提高同步发电机并联运行稳定性 （1）稳定性的概念 静态稳定：小干扰后恢复到原状态； （如：负荷波动） 暂态稳定：大干扰后恢复到原状态或新状态； （如：系统故障） 3. 提高同步发电机并联运行稳定性 励磁自动控制系统是通过改变励磁电流 从而改变空载电动势 值来改善系统稳定性的。 （2）励磁对静态稳定的影响 —系统总电抗，一般为发电机，两变压器，输电线电抗之和； —发电机空载电动势 和受端电压 间的相角。 3.提高同步发电机并联运行稳定性 3.提高同步发电机并联运行稳定性 （3）励磁对暂态稳定的影响 功角特性曲线I：对应于故障前双回线运行； 功角特性曲线II：对应于一回线故障时的运行状况； 功角特性曲线III：对应于故障切除后一回线运行。 加速面积abce小于减速面积defg，系统是暂态稳定的。 3.提高同步发电机并联运行稳定性 故障期间和故障切除后，励磁系统施加的作用是力图促使发电机的内电动势 上升而增加电功率输出，使 增加，功角特性曲线II和功角特性曲线III幅值增加，既减小了加速面积，又同时增加了减速面积。 快速响应=缩小励磁系统的时间常数+提高强行励磁的倍数 改善异步电动机的自起动条件 为发电机异步运行创造条件 提高继电保护装置工作的正确性 三、励磁系统的任务与要求 1.励磁调节器 三、励磁系统的任务与要求 2.励磁功率单元 第二节 同步发电机励磁系统 同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源。 （一）自励直流励磁机励磁系统 发电机转子绕组由专用的直流励磁机供电 调整励磁机磁场电阻，可改变励磁机励磁电流 （二）他励直流励磁机励磁系统 他励直流励磁机的励磁绕组是由副励磁机供电的，比自励多用了一台副励磁机 二、交流励磁机励磁系统 (一)他励交流励磁机励磁系统 （二）无刷励磁系统 （1）无炭刷和滑环，维护工作量可大为减少。 （2）发电机励磁由励磁机独立供电，供电可靠性高。并且由于无刷，整个励磁系统可靠性更高。 （3）发电机励磁控制是通过调节交流励磁机的励磁实现的，因而励磁系统的响应速度较慢。 （4）发电机转子及其励磁电路都随轴旋转，因此在转子回路中不能接入灭磁设备，发电机转子回路无法实现直接灭磁，也无法实现对励磁系统的常规检测（如转子电流、电压，转子绝缘等），必须采用特殊的测试方法。 （5）要求旋转整流器和快速熔断器等有良好的机械性能，能承受高速旋转的离心力。 （6）因为没有接触部件的磨损，所以也就没有炭粉和铜末引起的对电机绕组的污染，故电机的绝缘寿命较长。 三、静止励磁系统（发电机自并励系统） 静止励磁方式的主要优点： （1）励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用省，可靠性高。 （2）不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，减小基建投资。 （3）直接用晶闸管控制转子电压，励磁电压响应速度快。 （4）由发电机机端取得励磁能量。机端电压与机组转速的一次方成正比，故静止励磁系统输出的励磁电压与机组转速的一次方成比例。 第三节励磁系统中转子磁场 的建立和灭磁 建立：事故情况下，系统母线电压极度降低，系统无功缺额很大，要求有关的发电机转子磁场迅速增强，以弥补系统无功缺额，使系统迅速恢复正常。 两个指标：转子励磁电压的最大值，磁场建立的速度，即强励顶值与响应比。 灭磁：发电机绕组内部故障等，使转子磁场内存储的大量能量迅速消释，而不致在发电机内产生危险的过电压。 （一）他励直流励磁机时间常数 （二）自励直流励磁机时间常数 电压响应比反映了励磁机磁场建立速度的快慢。