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同步发电机励磁自动控制系统 概述 ◆同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。 ◆一、同步发电机的励磁控制系统的任务：（一）电压控制（二）控制无功功率的分配（三）提高同步发电机并联运行的稳定性（四）改善电力系统的运行条件 ◆二、对励磁系统的要求： （一）对励磁调节器的要求：①系统正常运行时，励磁调节器应能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平。②励磁调节器应能合理分配机组的无功功率，为此，励磁调节器应保证同步发电机端电压调差系数可以在10％以内进行调整。③励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件。 （二）对励磁功率单元的要求：①要求励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量；②具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。 第二节 同步发电机励磁系统 ◆一、直流励磁机励磁系统 （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 他励交流励磁机励磁系统（图2-11） 无刷励磁系统（图2-17） ◆静止励磁方式的主要优点是：（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，这样可减小基建投资。（3）直接利用晶闸管取得励磁能量，机端电压与机组转速的一次方成正比，故静止励磁输出的励磁电压与机组转速的一次方成比例。而同轴励磁机励磁系统输出的励磁电压与转速的平方成正比。这样，当机组甩负荷时静态励磁系统机组的过电压就低。 第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁 ◆四、理想的灭磁过程：理想的灭磁过程，就是在整个灭磁过程中始终保持转子线圈GEW的端电压为最大允许值不变，直至励磁回路断开为止。 由于（式中LGEW为转子回路的电感）使eGEW不变也就是di/dt=常数。这就是说，在灭磁过程中，转子回路的电流应始终以等速减小，直至为零（而不是按曲线减小了）。 电力系统频率及有功功率的自动调节 一、概述：◆并列运行的每一台发电机的转速与系统频率的关系为f=Pn /60，式中P——发电机转子极对数；n——发电机组每分钟的转数，r/min；f——电力系统频率，Hz。显然，电力系统的频率控制实际上就是调节发电机组的转速。 ◆负荷的变动情况可以分为几种不同的分量：一是变化周期一般小于10s的随机分量；二是变化周期在10s～3min之间的脉动分量，；三是变化十分缓慢的持续分量并带有周期规律的负荷，负荷预测主要预报这一部分（图3-1）。 ◆第一种负荷变化引起的频率偏移，利用调速器来调整原动机的输入功率，这称为频率的一次调整；第二种负荷变化引起的频率偏移较大，必须由调频器参与控制和调整，这称为频率的二次调整；第三种负荷变化，调度部门的计划内负荷，这称为频率的三次调整。 负荷的调节效应：◆当系统频率变化时，整个系统的有功负荷也要随着改变，即PL=F(f)。这种有功负荷随频率而改变的特性叫做负荷的功率—频率特性，是负荷的静态频率特性，也称作负荷的调节效应。 ◆发电机的调节效应：三、发电机组的功率—频率特性 发电机组转速的调整是由原动机的调速系统来实现的。 通常把由于频率变化而引起发电机组输出功率变化的关系称为发电机组的功率—频率特性或调节特性。 发电机组的功率—频率特性取决于调速系统的特性。 ◆【例3-1】 某电力系统中，与频率无关的负荷占30％，与频率一次方成比例的负荷占40％，与频率二次方成比例的负荷占10％，与频率三次方成比例的负荷占20％。求系统频率由50Hz下降到47Hz时，负荷功率变化的百分数及其相应的值。 解：由R= —△ω/△P可求出当频率下降到47Hz时系统的负荷为 =0.3+0.4×0.94+0.1×0.942+0.2×0.943 =0.3+0.376+0.088+0.166=0.930则△PL%=(1-0.930)×100=7 于是 【例3-1】两个发电单元额定功率为250MW和400MW，调整系数分别为6.0%和6.4%，两个发电单元并行向500MW负荷供电。假定调速器以各自的调差系数运行，试求各自承担的负荷。 解：将每个发电单元的调速器调差系数转化为统一基准容量下的值（基准容量为1000MVA）R1=1000/250×0.06=0.24 R2=1000/400×0.064=0.16 由于两个发电单元都运行在同一频率下，由△P1/△P2=R2/R1得R1P1=R2P2或者P2=R1/R2×P1=0.24/0.16×P1=1.5P1 由于P1+P2=PL，将P2的值带入得P1+1.5P1=500/1000