【正文】 b (Ａ ）。能在下述工況可靠的滅磁： a．發(fā)電機(jī)運(yùn)行在系統(tǒng)中，其磁場電流不超過額定值，定子回路外部短路或內(nèi)部短路； b．發(fā)電機(jī)空載； c．發(fā)電機(jī)空載強(qiáng)勵。 當(dāng)磁場電流小于 倍額定值時，磁場繞組兩端所加的整流電壓最大瞬時值不應(yīng)大于規(guī)定的磁場繞組出廠試驗(yàn)電壓 幅值的 30％。 同步發(fā)電機(jī)在空載運(yùn)行狀態(tài)下，自動電壓調(diào)節(jié)器和手動控制單元的給定電壓變化速度每秒不大于發(fā)電機(jī)額定電壓的 1％，不小于 ％。 勵磁系統(tǒng)允許強(qiáng)勵時間應(yīng)不小于 10s。勵磁系統(tǒng)是“提供電機(jī)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(hù)裝置”，而勵磁控制系統(tǒng)則是包括所有調(diào)節(jié)與控制元件和控制對象 (同步電機(jī) )的反饋控制系統(tǒng)，不包括那些不參與調(diào)節(jié)與控 9 制的元件如滅磁裝置等。這種勵磁系統(tǒng)主要是指采用了特殊措施的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)。直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)，無特殊措施的交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)都屬于常規(guī)勵磁系統(tǒng)。 國產(chǎn)水輪發(fā)電機(jī)上曾采用過整流器交流側(cè)兩個電源串聯(lián)、電壓相加的復(fù)合源靜止勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)，進(jìn)口水輪發(fā)電機(jī)上曾采用過整流器直流側(cè)兩個電源串聯(lián)、電壓相加的復(fù)合源靜止勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)?；l電勢被接到勵磁變壓器的一次側(cè)。這是一個性能上介于自并勵靜止勵磁系統(tǒng)和它勵可控硅勵磁系統(tǒng)之間的勵磁系統(tǒng)。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的正阻尼作用完全可以超過電壓調(diào)節(jié)通道的負(fù)阻尼作用，從而提高電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。 自并勵靜 止勵磁系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是： 無旋轉(zhuǎn)部件，結(jié)構(gòu)簡單，軸系短，穩(wěn)定性好； 勵磁變壓器的二次電壓和容量可以根據(jù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求而單獨(dú)設(shè)計(jì)。同步電機(jī)的勵磁電源取自同步電機(jī)本身的機(jī)端。 靜止勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng) 靜止勵磁機(jī)是指從一個或多個靜止電源取得功率，使用靜止整流器向發(fā)電機(jī)提供直流勵磁 電源的勵磁機(jī)。 這種勵磁系統(tǒng)也稱為它勵 可控硅勵磁系統(tǒng)。 交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)是目前我國電力系統(tǒng)中使用最多的勵磁系統(tǒng)。交流勵磁機(jī)的電樞繞組、副勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子、不可控整流裝置與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸同速旋轉(zhuǎn)。容易引起機(jī)組振動超標(biāo)，軸系穩(wěn)定問題應(yīng)引起注意。又稱為有刷勵磁 (系統(tǒng) )。 1副勵磁機(jī) 2調(diào)節(jié)器功率單元 3主勵磁機(jī)勵磁繞組 4主勵磁機(jī) 5靜止整流器 6發(fā)電機(jī) 7電壓互感器 8電流互感器 K滅磁開關(guān) R滅磁電阻 圖 22 交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)原理圖 當(dāng)不可控整流裝置為靜止整流裝置時，稱為交流勵磁機(jī)不可控靜止整流器勵磁系統(tǒng)，一般簡稱為交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁系統(tǒng)。副勵磁機(jī)一般為 350～ 500Hz 的中頻永磁交流發(fā)電機(jī)。 4 交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng) 交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)一般由交流勵磁機(jī)、不可控整流裝置、勵磁調(diào)節(jié)器和交流副勵磁機(jī)等組成（圖 22）。交流勵磁機(jī)為 50～ 200Hz 的三相交流發(fā)電機(jī)，交流勵磁機(jī)的三相交流電壓經(jīng)三相全波橋式整流裝置整流后變?yōu)橹绷麟妷海蛲桨l(fā)電機(jī)提供勵磁。我國生產(chǎn)的、使用直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機(jī)的最大容量為 125MW。它勵方式的直流勵磁機(jī)的勵磁全部由勵磁調(diào)節(jié)器提供；自并勵方式的直流勵磁機(jī)的勵磁全部由直流勵磁機(jī)本身提供，勵磁調(diào)節(jié)的任務(wù)是通過調(diào)節(jié)與勵磁繞組相串聯(lián)的電阻的大小來實(shí)現(xiàn)的；自勵加它勵方式的直流勵磁機(jī)的勵磁，一部分由勵磁 3 調(diào)節(jié)器提供，一部分由直流勵磁機(jī)本身提供。早期的中小容量的同步電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)器從發(fā)電機(jī)的PT(電壓互感器 )和 CT（電流互感器）取得電源；較大容量的同步電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)器的電源有時經(jīng)勵磁變壓器取自發(fā)電機(jī)端時，此時，勵磁變壓器也是主要組成部分（圖 21）。 按同步電機(jī)勵磁電源的提供方式不同，同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)可以分為直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)，交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)和靜止勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)。我國國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都對勵磁控制系統(tǒng)提出了具體的要求。 1 技術(shù)講座講稿 勵磁系統(tǒng)與 PSS 2020 年 10 月 2 1. 前言 根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T ～ “同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)”的規(guī)定的定義， 同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)是“提供電機(jī)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(hù)裝置”。這里，就勵磁系統(tǒng)分類、對勵磁控制系統(tǒng)的要求、勵磁 控制系統(tǒng)與電力系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)系、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器等幾個問題和大家一起進(jìn)行討論。 按同步電機(jī)勵磁電壓響應(yīng)速度的不同，同步電機(jī)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)。 同步電機(jī)的勵磁電源是直流勵磁機(jī)的輸出，勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況調(diào)節(jié)直流勵磁機(jī)的輸出，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁，滿足電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。勵磁調(diào)節(jié)器提供的勵磁安 匝與總勵磁安 匝之比稱為自勵系數(shù)。對于水輪發(fā)電機(jī)來說，速度較低，直流勵磁機(jī)的容量可能做得大一些，我國生產(chǎn)的、使用直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)的水輪發(fā)電機(jī)的最大容量達(dá)到 300MW。 交流勵磁機(jī)的拖動方式為由原動機(jī)拖動與主發(fā)電機(jī)同軸的拖動方 式。 同步發(fā)電機(jī)的勵磁電源是交流勵磁機(jī)的輸出。 有些交流勵磁機(jī)不可控整流器勵磁系統(tǒng)的勵磁調(diào)節(jié)器，不是從同軸副勵磁機(jī)取得電源，而是通過勵磁變壓器從發(fā)電機(jī)機(jī)端取得電源，此時，勵磁變壓器也是主要組成部分（圖 22虛線所示）。此時，交流勵磁機(jī)的勵磁繞組在轉(zhuǎn)子上，與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及副勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子同軸同速旋轉(zhuǎn)。但是交流機(jī)本身沒有換向問題，因此，其容量不受限制。 當(dāng)不可控整流裝置采用旋轉(zhuǎn)整流器時，稱為交流勵磁機(jī)不可控旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)，一般簡稱為交流勵磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)。交流勵磁機(jī)和發(fā)電機(jī)都不需要配滑環(huán)、炭刷，因此，這種勵磁系統(tǒng)又稱為無刷勵磁系統(tǒng)。 交流勵磁機(jī)可控整流器勵磁系統(tǒng) 交流勵磁機(jī)可控整流器勵磁系統(tǒng)由三相可控整流橋、發(fā)電機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)器、交流勵磁機(jī)及其自勵恒壓裝置（系統(tǒng)）組成（圖 23）。 6 ZLH—交流主勵磁機(jī)自勵恒壓系統(tǒng) KZ可控整流橋 FLQ發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 F發(fā)電機(jī)定子 YH電壓互感器 LH電流互感器 圖 23 交流勵磁機(jī)可控正流器勵磁系統(tǒng)原理圖 在我國使用的交流勵磁機(jī)可控整流器勵磁系統(tǒng)，絕大部分是隨發(fā)電機(jī)一起從俄羅斯和捷克等國家進(jìn)口的。由靜止勵磁機(jī)向同步發(fā)電機(jī)提供勵磁的勵磁系統(tǒng)稱為靜止勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)。它主要由勵磁變壓器、自動勵磁調(diào)節(jié)器、可控整流裝置和起勵裝置組成（圖 24）。 響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)性能好，有利于提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性。這點(diǎn) ，已經(jīng)為國內(nèi)外電力系統(tǒng)的實(shí)踐所證明。發(fā)電機(jī)的勵磁功率由定子繞組槽內(nèi)的三根附加線棒（稱為 P 線棒）提供的。勵磁變壓器的二次電壓接到可控整流裝置，整流后向發(fā)電機(jī)提高勵磁。現(xiàn)在已經(jīng)基本上不再采用復(fù)合源靜止勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)了。 快速勵磁系統(tǒng)是指勵磁機(jī)時間常數(shù)小于 的勵磁系統(tǒng)。所采用的措施主要為加大副勵磁機(jī)容量和增加發(fā)電機(jī)磁場電壓（或交流勵磁機(jī)勵磁電流）硬負(fù)反饋。 勵磁系統(tǒng)的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T ～ “同步電機(jī)勵磁系統(tǒng)”對勵磁系統(tǒng)的基本性能做出了規(guī)定，主要有 當(dāng)同步發(fā)電機(jī)的勵磁電壓和電流不超過其額定勵磁電壓和電流的 倍時，勵磁系統(tǒng)應(yīng)保證能連續(xù)運(yùn)行。 勵磁系統(tǒng)標(biāo)稱響應(yīng) 50MW 及以上水輪發(fā)電機(jī)和 100MW 及以上的汽輪發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的標(biāo)稱響應(yīng)不低于 2 單位／秒；其他不 低于 1 單位／秒。 勵磁系統(tǒng)應(yīng)保證同步發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差率（無功電流補(bǔ)償率）： 半導(dǎo)體型士 10％ 電磁型土 5％ 勵磁系統(tǒng)應(yīng)保證同步發(fā)電機(jī)端電壓靜差率： 半導(dǎo)體型士 1％ 電磁型土 3％ 勵磁系統(tǒng)應(yīng)保證在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行狀態(tài)下，頻率變化 1％時，端電壓變化率： 半導(dǎo)體型士 ％ 10 電磁型士 2％ 在空載額定電壓情況下，當(dāng)發(fā)電機(jī)給定階躍為土 10％時，發(fā)電機(jī)電壓超調(diào)量應(yīng)不大于階躍量的 50％，擺動次數(shù)不超過 3 次，調(diào)節(jié)時間不超過 10ｓ 。 同步發(fā)電機(jī)磁場回路使用功率整流器的勵磁系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)，并在運(yùn)行中可能發(fā)生有害過電壓情況下可靠地動作。 使用功率整流器的勵磁系統(tǒng)中的功率整流器，其并支路數(shù)等于或大于 4，而有 1/4 支路退出運(yùn)行時，應(yīng)保證包括強(qiáng)勵在內(nèi)的所 有運(yùn)行工況所需的勵磁電流，其 1/2 支路退出運(yùn)行及并聯(lián)支路數(shù)小于 4，而有一條支路退出運(yùn)行時，應(yīng)保證同步發(fā)電機(jī)額定工況連續(xù)運(yùn)行所需勵磁電流。 勵磁系統(tǒng)平均強(qiáng)迫切除率應(yīng)不大于 ％。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，自動電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)保證同步發(fā)電機(jī)端電壓靜差率小于 1%。電力系統(tǒng)中運(yùn)行的設(shè)備都有其額定運(yùn)行電壓和最高運(yùn)行電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓下降時，輸出同樣的功率所需要定子電流會上升，損耗增加。從下面分析可以看到，提高勵磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)電壓水平的能力的同時，也提高 12 了電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定水平。 同步電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)對提高靜態(tài)穩(wěn)定的作用 以圖 41 為一個單 機(jī)無限大母線系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)輸送功率可以表示為 圖 41 單機(jī)無限大母線系統(tǒng) , 2139。Ed sX UEPe ???? (42) tUstX UUPe ?sin??? (43) 其中 ??????????????????LTTeLTTddLTTddXXXXXXXXXXXXXX212139。 當(dāng)勵磁控制系統(tǒng)能夠維持發(fā)電機(jī)電壓為恒定值時 ,不論是快速勵磁系統(tǒng) ,還是常規(guī)勵磁系統(tǒng) ,靜態(tài)穩(wěn)定極限都可以達(dá)到線路極限。提高勵磁系統(tǒng)強(qiáng)勵倍數(shù)的要求，與提高調(diào)壓精度并沒有矛盾，是兼容的。 在相同的控制規(guī)律下，增大勵磁控制系統(tǒng)的開環(huán)增益可以提高勵磁電壓響應(yīng)比，同時，也提高了電壓調(diào)節(jié)精度。 由此可見，提高勵磁控制系統(tǒng)保持端電壓水平的能力，與提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定是一致的、兼容的。 許多研究表明，在正常實(shí)用的范圍內(nèi)，勵磁電壓調(diào)節(jié)器的負(fù)阻尼作用會隨著開環(huán)增益的增大而加強(qiáng)。 (2) 電壓調(diào)節(jié)通道中，增加一個動態(tài)增益衰減環(huán)節(jié)。這種控制信號可以提供正的阻尼作用，使整個勵磁控制系統(tǒng)提供的阻尼是正的，而使動態(tài)穩(wěn)定極限的水平達(dá)到和超過咱態(tài)穩(wěn)定和靜態(tài)穩(wěn)定的水平。 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是電網(wǎng)和電廠的共同責(zé)任和共同的利益所在 電力系統(tǒng)是由發(fā)電（發(fā)電廠）、輸電（電網(wǎng)）和用電（配電、供電和用戶）三部分組成的。把提高和保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定的任務(wù)看作僅僅是電網(wǎng)的事、與電廠無關(guān) 的想法是片面的、錯誤的。由發(fā)電機(jī)空載條件下的階躍響應(yīng)試驗(yàn)來檢驗(yàn)。 6. 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的原理與實(shí)踐 由于電力系統(tǒng)的發(fā)展、互聯(lián)電力系統(tǒng)的出現(xiàn)和擴(kuò)大、快速自動勵磁調(diào)節(jié)器和快速勵 磁系統(tǒng)的應(yīng)用，國內(nèi)外不少電力系統(tǒng)出現(xiàn)了低頻功率振蕩，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，成為制約聯(lián)絡(luò)線輸送功率極限提高的最重要因素之一。他們研制了“強(qiáng)力式勵磁調(diào)節(jié)器”解決了這個問題。 1964 年在美國西部即 WSCC 將水電為主的西北部與火電為主的西南部用 230Kv 聯(lián)絡(luò)線 16 連接后 , 出現(xiàn)了 6 周 /分即 的功率振蕩 , 研究證明該振蕩可以用火電機(jī)組調(diào)速器特殊控制加以消除 . 此后， WSCC 在 92 年 12 月 8日， 93年 3 月 14 日及 95年 7 月 11 日 , 96 年 7月 2日，96 年 8 月 10 日先后發(fā)生了五次低頻振蕩。由于電力系統(tǒng)穩(wěn)定器具有物理 概念清楚、參數(shù)易于選擇、電路簡單、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，已為各國電力系統(tǒng)普遍接受和采用。只要在相應(yīng)的機(jī)組上配置電力系統(tǒng)穩(wěn)定器，就可以制止這種低頻振蕩的發(fā)生 。南方互聯(lián)電網(wǎng)（包括粵、黔、滇三省和廣西、香港兩區(qū)）也綿延兩千公里左右。 在我國，從 20 世紀(jì) 70 年代末開始，對 PSS 進(jìn)行了理論的和實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)研究。為解決全國聯(lián)網(wǎng)后出現(xiàn)的 。21 qe EKKM ????? ? （ 61） fdddq ETsKKTsK KKE ???????? 39。65 qt EKKU ????? ? （ 63） ??? ???? s0 （ 64） )(1 MeMmDsM ?????? ? （ 65） ? ? ? ?? ?0039。1 K3? K6 K2 Σ ΔΕ ’ q Δ Efd Δ δ Δω Δ Me2 Δ Me1 19 ? ?? ? 139。005 s inc o s ??＋039。這樣，這些量都可以用正弦向量來表示。 以低頻振蕩頻率ω d代入式（ 216），即令 s＝ jω d后就可以求得與△δ相應(yīng)的電磁力矩△ Meu 以及其同步力矩分量和阻尼力矩分量。