【正文】 第三章 同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng) 第一節(jié) 概述 同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng) 勵磁功率單元 勵磁調節(jié)器 G 發(fā)電機 電力系統(tǒng) 一 勵磁自動控制系統(tǒng)構成 控制同步發(fā)電機的勵磁 同步發(fā)電機的運行特性 同步發(fā)電機的空載電動勢的大小 發(fā)電機的勵磁電流 二 同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的任務 1. 電壓控制 2. 控制無功功率的分配 3. 提高同步發(fā)電機并聯運行的穩(wěn)定性 4. 改善電力系統(tǒng)的運行條件 5. 對水輪發(fā)電機組實行強行減磁 G IEF UG IG Eq IG UG dQGqdQGqdGGqXIUEXIUEXIjUE???????c o s???IEF1 UG UG2 UGe IQ IEF2 IQ2 IQ1 ? ? Eq UG IG IQ IP 負荷中的無功電流是造成 Eq和 UG幅值差的主要原因 。 同步發(fā)電機的勵磁自動控制系統(tǒng)就是通過不斷地調節(jié)勵磁電流來維持端電壓在給定水平的 。 1 電壓控制 GEW G IG UG =Constant ? ? Eq UG IG IQ IP c o n s t a n tXUEPc o n s t a n tIUPdGqGGGG??????s inc o sco n s t a n tEco n s t a n tIqG????s inc o s發(fā)電機勵磁電流的變化改變了機組的 無功功率 和 功率角 的大小。 調節(jié)與無限大母線并聯運行的機組的勵磁電流可以改變發(fā)電機無功功率的數值。 2 控制無功功率的分配 ?靜態(tài)穩(wěn)定 ?暫態(tài)穩(wěn)定 電力系統(tǒng)的穩(wěn)定 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定 是指電力系統(tǒng)在正常運行狀態(tài)下，經受微小擾動后恢復到原來運行狀態(tài)的能力 。 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定 是指電力系統(tǒng)在某一正常運行方式下突然遭受大擾動后，能否過渡到一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)、或者恢復到原來運行狀態(tài)的能力。 電力系統(tǒng)受到小的或大的干擾后，計及自動調節(jié)和控制裝置作用的長過程的運行穩(wěn)定問題稱為動態(tài)穩(wěn)定。 3 提高同步發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性 ?s in?? X UEP qG? P ? P ????? s inX UUP GG1 ） 勵磁對靜態(tài)穩(wěn)定的影響 內功率特性 外功率特性 G降 壓 變 壓 器升 壓 變 壓 器?UqE?GU??UXTXdG輸 電 線系 統(tǒng)2） 勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定的影響 ? P PG0 b a c d F 1 2 3 PGmax* 0 Te(s) K=4 K=1 K=2 PGmax* 0 1 2 3 4 K Te= Te= 要使勵磁系統(tǒng)在短暫過程中完成符合要求的控制必須要求勵磁系統(tǒng) 具備快速響應 的條件 。 為此 ， 一方面 縮小勵磁系統(tǒng)的時間常數 ， 另一方面盡可能 提高強行勵磁的倍數 。 K=1 1）改善異步電動機的自起動條件 120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30 t(s) U(%) 4 改善電力系統(tǒng)的運行條件 3）提高繼電保護裝置工作的正確性 當水輪發(fā)電機組發(fā)生故障突然跳閘時，由于它的調速系統(tǒng)具有較大的慣性，不能迅速關閉導水葉，因而會使轉速急劇上升。如果不采取措施迅速降低發(fā)電機的勵磁電流，則發(fā)電機電壓有可能升高到危及定子絕緣的程度，所以，在這種情況下，要求勵磁自動控制系統(tǒng)能實現強行減磁。 2）為發(fā)電機異步運行創(chuàng)造條件 5 水輪發(fā)電機組要求實行強行勵磁 三 對勵磁系統(tǒng)的基本要求 勵磁調節(jié)器 : 檢測和綜合系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息 , 以產生相應的控制信號 , 經放大后控制勵磁功率單元以得到所要求的發(fā)電機勵磁電流。 其基本要求 ： 1 對 勵磁調節(jié)器 的要求 1）系統(tǒng)正常運行時 ,勵磁調節(jié)器應 能反映發(fā)電機電壓高低 以維持發(fā)電機電壓在給定水平； 2）勵磁調節(jié)器應 能合理分配機組的無功功率 ； 3）對遠距離輸電的發(fā)電機組，為了能在人工穩(wěn)定區(qū)域運行，要求勵磁調節(jié)器沒有失靈區(qū) ； 4）勵磁調節(jié)器 應能迅速反應系統(tǒng)故障，具備強行勵磁等控制功能 以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運行條件； 5） 具有較小的時間常數 ，能迅速響應輸入信息的變化。 6） 要求能長期可靠地工作 。 2 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并具有一定的調節(jié)容量。 2）具有足夠的勵磁頂值電壓和電壓上升速度 勵磁功率單元 : 受勵磁調節(jié)器控制，并向同步發(fā)電機轉子提供勵磁電流。 其基本要求 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。 強勵倍數： 勵磁頂值電壓與額定勵磁電壓之比稱為強勵倍數。 或勵磁頂值電流與額定勵磁電流之比。一般取 ~2 勵磁電壓響應比 ：通常將勵磁電壓在最初 度定義為勵磁電壓響應比。它粗略反映勵磁系統(tǒng)的動態(tài)指標 勵磁電壓上升速度 是衡量勵磁功率單元動態(tài)行為的一項指標 第二節(jié) 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng) 一 勵磁系統(tǒng)的歷史 直流勵磁機勵磁系統(tǒng) 換流困難 交流勵磁機勵磁系統(tǒng) (交流發(fā)電機和半導體整流元件組成） 靜止勵磁系統(tǒng) (發(fā)電機自并勵系統(tǒng) ) 為縮短主軸長度，降低造價，減少環(huán)節(jié) 。 同步發(fā)電機的 勵磁電源實質 上是一個 可控的直流電源 ，為滿足正常運行要求， 發(fā)電機勵磁電源 必須 具備足夠的調節(jié)容量 ，且 有一定的強勵倍數 和 勵磁電壓響應速度 二 直流勵磁機勵磁系統(tǒng)（ 100MW以下） 按 勵磁機 的 勵磁繞組 供電方式的不同 ? 自勵直流勵磁機勵磁系統(tǒng) ? 他勵直流勵磁機勵磁系統(tǒng) 1 自勵直流勵磁機勵磁系統(tǒng) = G 勵磁調節(jié)器 IAVR IEE IR IE 發(fā)電機轉子繞組由專用的直流勵磁機 DE供電，調整勵磁機磁場電阻 R可改變勵磁機勵磁電流 DE R 2 他勵直流勵磁機勵磁系統(tǒng) G 勵磁調節(jié)器 IEE IR = IE = IAVR PE DE 他勵直流勵磁機的勵磁繞組是由 副勵磁機供電 的， 比自勵多用了一臺副勵磁機 三 交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（ 100MW以上） 交流勵磁機勵磁系統(tǒng)根據勵磁機電源整流方式及整流器狀態(tài)的不同可分為以下幾種。 1）他勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng) ? 他勵交流勵磁機靜止整流器勵磁系統(tǒng) ? 他勵交流勵磁機旋轉整流器勵磁系統(tǒng) (無刷勵磁 ) ? 自勵交流勵磁機靜止可控整流器勵磁系統(tǒng) ? 自勵交流勵磁機靜止整流器勵磁系統(tǒng) 2）自勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng) 1 他勵 交流勵磁機 靜止整流器 勵磁系統(tǒng) G ? ? 自勵恒壓調節(jié)器 放大器 觸發(fā)器 電壓檢測 調差 勵磁調節(jié)器 交流發(fā)電機 交流勵磁機 交流副勵磁機 可控整流器 滑環(huán) 起勵電源 VSR 發(fā)電機 G的勵磁電流由交流勵磁機 AE經硅整流器 VSR供給，交流勵磁機的勵磁電流由晶閘管可控整流器供給，其電源由副勵磁機提供。 AE 2 他勵 交流勵磁機 旋轉整流器 勵磁系統(tǒng) (無刷勵磁 ) G ? 勵磁調節(jié)器 交流發(fā)電機 旋轉元件 永磁副勵磁機 晶閘管整流器 ? N S 它的副勵磁機是 永磁發(fā)電機 ， 其磁極是旋轉的，電樞是靜止的， 而 交流勵磁機正好相反 。交流勵磁機電樞