二電力系統(tǒng)電壓自動調(diào)節(jié)

1、第二章電力系統(tǒng)電壓地自動調(diào)節(jié)第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓地有關(guān)問題一、同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)地組成何步發(fā)電機同步發(fā)電機系統(tǒng)'勵磁調(diào)節(jié)器勵磁系統(tǒng)、勵磁功率單元二、勵磁控制系統(tǒng)地基本任務(wù)。電壓調(diào)節(jié)。無功分配。提高發(fā)電機運行穩(wěn)定性。提高電力系統(tǒng)運行性能1電壓調(diào)節(jié)(1)基本關(guān)系*XdIg等效電路一二EqIUg向量圖表達式：Eq=UgjXd%(2)外特性表達式：Eqcos、=UGIGXdsin:嚴格：EqCOS、=UGIQXdq近似：EqUgIQXd曲線IqUgEqxd數(shù)學(xué)含義自變量應(yīng)變量截距斜率物理意義只受勵磁電流控制只與發(fā)電機參數(shù)有美A:Eq=1.05,xd=0.1，/0;B:Eq=1.05,xd

2、=0.1,20;C:Eq=1.05,xd=0.1,8=0,2;(3)勵磁電流對電壓地控制IeffEqfUg：勵磁電流可以改變機端電壓，通過調(diào)節(jié)勵磁電流維持機端電壓恒定2無功功率地分配(1)發(fā)電機與無窮大系統(tǒng)母線并聯(lián)向量圖O匕/二一二系統(tǒng)'、）、.解讀式Pg=UgIgcos爐=UgIp=Igcos:':：-CiPG=E"gsin、=Eqsin、=C2Xd分析亦Ig變，中變TlGsin中變；QG=UGIGsin邛變；Lf又T,-一一一_ttttIgcos中不變；PG=UgIgsin中不變;Eq變，砂tEqcos陵;lEF變TTTTTEqsin6不變；Eqcos-Ug4Qg

3、=Ug-G變;XdUGPG=sin5不變；XdIef對無功功率地控制Ief-Iq-Qg：調(diào)節(jié)勵磁電流可以改變發(fā)電機無功功率(2)并聯(lián)運行地發(fā)電機間地無功功率分配無勵磁調(diào)節(jié)1Q-1Q11Q21'Q=1Q11'Q21Qi1Q2Qi1Q2521Q1：1Q21Q11Q2SN1：二1SN2Iq1Iq2l'Q2I'q1有勵磁調(diào)節(jié)Q1Sn1Q2SnI'Q1SnQ1Q2UgI'q1I'q2I'q2SN2|G2Um1Um2Iq1Iq2I'Q1IQ23提高同步發(fā)電機并聯(lián)運行穩(wěn)定性(1)穩(wěn)定性地概念靜態(tài)穩(wěn)定：小干擾后恢復(fù)到原狀態(tài)；(如：負荷波動

4、)暫態(tài)穩(wěn)定：大干擾后恢復(fù)到原狀態(tài)或新狀態(tài)；(如：系統(tǒng)故障)(2)勵磁提高靜態(tài)穩(wěn)定性功角特性EqUFG=sin、.X最大功率：Fm=EUX穩(wěn)定區(qū)間：0,90無勵磁調(diào)節(jié)EqU6=90,Pm=X有勵磁調(diào)節(jié)恒定地Ug:If變一Eq變一Ug不變,=U式sin6'X'=X,5'=ug/UX'690口，P'mUgUX'4改善電力系統(tǒng)運行條件(1)異步電動機一一自啟動(2)同步發(fā)電機一一異步運行(3)繼電保護裝置一一動作(4)水輪發(fā)電機組一一強行勵磁三、勵磁系統(tǒng)地任務(wù)與要求1勵磁調(diào)節(jié)器任務(wù)要求迅速響應(yīng)輸入信息變化時間常數(shù)小準確調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓自然調(diào)差系數(shù)精確合理分

5、配無功功率電壓調(diào)差系數(shù)范圍大人工穩(wěn)定區(qū)域運行無失靈區(qū)迅速反映系統(tǒng)故障勵磁控制功能2勵磁功率單元Ww調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓和本身無功可靠性、調(diào)節(jié)容量較強勵磁能力IB值電壓快速響應(yīng)能力電壓上升速度第二節(jié)同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)一、直流勵磁機勵磁系統(tǒng)1原理(1)自勵(2)他勵I(lǐng)EEREEJ-IEF(GRee一Iee一Uef勵磁機一發(fā)電機ReeIee-Uef副勵一主勵一發(fā)電機2特點。優(yōu)點：控制方便。缺點：有滑環(huán)、電刷易產(chǎn)生火花，可靠性不高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護3應(yīng)用O中小容量機組（0100MW）。舊型機組二、交流勵磁機勵磁系統(tǒng)1他勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（1）原理勵磁調(diào)節(jié)器（2）特點。優(yōu)點：響應(yīng)速度快（相對DC）;容量較大（

6、相對DC）。缺點：有滑環(huán)、電刷易產(chǎn)生火花，可靠性不高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護（3）應(yīng)用。中等容量機組（100MW300MW）。我國舊型機組2無刷勵磁系統(tǒng)（1）原理副勵磁機：電樞靜止，磁極（勵磁）旋轉(zhuǎn)主勵磁機：電樞旋轉(zhuǎn)，磁極（勵磁）靜止發(fā)電機：電樞靜止，磁極（勵磁）旋轉(zhuǎn)副勵王勵。一巳，交流發(fā)電機O；勵磁調(diào)節(jié)器(2)特點。優(yōu)點：維護工作量少；可靠性高無接觸磨損，電機絕緣壽命長。缺點：響應(yīng)速度慢不能直接滅磁對機械性能要求高(3)應(yīng)用大容量機組(600MW)三、靜止勵磁系統(tǒng)1原理2特點。優(yōu)點：維護工作量少；可靠性高主軸長度短，基建投資少電壓響應(yīng)速度快過電壓低。缺點：發(fā)電機近端端路時，缺乏足夠地強勵能力繼電保

7、護地動作會受一定影響3應(yīng)用。大容量機組(600MW)。水輪機組第三節(jié)勵磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場地建立與滅磁一、磁場建立1勵磁系統(tǒng)地強勵要求。轉(zhuǎn)子勵磁電壓地最大值頂值電壓：Uef,max強勵倍數(shù)：UEF,max/UEF,N%.6-2.00轉(zhuǎn)子磁場地建立速度勵磁機地響應(yīng)速度轉(zhuǎn)子地響應(yīng)速度2勵磁機地時間常數(shù)(1)他勵回路方程：Lee姐ReeIee=Edt_Rt回路電流：Lee«)=E(1-eL)時間常數(shù)：Tt=.Ree(2)自勵回路方程：Lee嗎ReeIee=Uefdt磁化曲線：E0Ui-EoIee=E0klEE1EE1dl“1EE-REE1EE=E0k|EEdtR-kt回路電流：LEE(t)=E

8、0(1-eL)時間常數(shù)：Tc=Ree-k3轉(zhuǎn)子磁場地建立時間(1)響應(yīng)時間UEFNrt095%(UEFMUEFN)UEFNrt1t=t1-t0Uef無需額外計算，已經(jīng)含在與中士可求:t(2)電壓響應(yīng)比Uef=5-5無法準確計算1EFdt與k2=UEF2-dt,k的實質(zhì)為磁通變化量0通常取，t=0.5sUefE可求:t二、滅磁1概念：將勵磁繞組地磁場盡快減小到最小程度2要求：(1)滅磁時間要短；(2)滅磁過程中勵磁繞組地電壓不應(yīng)超過允許值3方法(1)直流勵磁機一一放電滅磁電路結(jié)構(gòu)滅磁過程UeGe1=URRlLlRlRm影響滅磁地因素一一滅磁電阻Rm適宜值：(4-5)Rg。Rm越大，滅磁快,e0大

9、;。Rm越小,滅磁慢,eo小；理想滅磁保持為電u常數(shù)，過程會加快dt一(2)交流勵磁機逆變滅磁基本原理：利用交流輸出進行逆變滅磁條件：介90°,40V次90°ac電源不能消失滅磁過程：。state1逆變滅磁。state2電阻滅磁理想滅磁。他勵交流勵磁系統(tǒng)。自并勵地交流電取自發(fā)電機端，有衰減,速度慢第四節(jié)勵磁調(diào)節(jié)器原理一、勵磁調(diào)節(jié)器基本功能。保證發(fā)電機在投入和退出電網(wǎng)運行時能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移，無功負荷，不要引起對電網(wǎng)地沖擊；。保證并聯(lián)運行地發(fā)電機組間無功功率地合理分配；二、勵磁調(diào)節(jié)器原理1測量比較單元(1)電壓測量：Ug(交流)=Use(直流)(2)比較整定：Use-Uref-Ud

10、e2綜合放大單元(1)正競比電路：勵磁信號控制(2)負克比電路：電壓/頻率限制器信號(3)信號綜合放大電路：線性放大，雙向限幅(4)互補輸出電路：提高與下一級負載阻抗匹配能力3移向觸發(fā)單元(1)移向觸發(fā)：?=arccos'SMUsym(2)整流輸出：Ud=2.34U1cos=2.34U1-UMUSYM三、勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性1靜態(tài)工作特性地合成(1)平移發(fā)電機地外特性改變RP值，即Uset整定.實現(xiàn)平穩(wěn)地將發(fā)電機投入和退出電網(wǎng)運行(2)改變發(fā)電機地外特性地斜率調(diào)整調(diào)差系數(shù)Kadj,保證并聯(lián)運行地發(fā)電機組間無功功率地合理分配2發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性(1)同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)地靜態(tài)

11、工作特性是指在沒有人工參與調(diào)節(jié)地情況下發(fā)電機機端電壓與發(fā)電機電流地無功分量之間地靜態(tài)特性.此特性通常稱為發(fā)電機外特性或電壓調(diào)節(jié)特性，也稱為電壓調(diào)差特性.(2)發(fā)電機機端電壓調(diào)差率：在自動勵磁調(diào)節(jié)器地調(diào)差單元投入、電壓給定值固定、發(fā)電機功率因數(shù)為零地情況下，發(fā)電機無功負荷從零變化到額定值時，用發(fā)電機額定電壓地百分數(shù)表示地發(fā)電機機端電壓變化率.UG1一乂2100%UGe四、勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性地調(diào)整1定義在某一RP值下，無功負荷電流從零變至額定值時，發(fā)電機電壓地相對變化.Eg-ug2.Kadj一一EG-UG2-UGO發(fā)電機地無功電流Igq也可表示為1GQEg-Ug2,EGNIgqn用標幺值表小為Igq”=強，即AQ=必KadjKadj2調(diào)差系數(shù)地調(diào)整(1)改變極性。正調(diào)差接線。負調(diào)差接線UA=Ua|cRUB'=UBUc'=UcI