電力系統(tǒng)自動化-第5講-同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)及特性分析課件3

第五講同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)及特性分析（3）主講人：盛義發(fā)南華大學(xué)電氣工程學(xué)院UniversityofSouthChinapage22023/6/8第五節(jié)勵磁控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性勵磁調(diào)節(jié)器的最基本功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓輸出用于控制勵磁功率單元常用的勵磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器主要輸入量是發(fā)電機(jī)端電壓UniversityofSouthChinapage32023/6/8比例式勵磁調(diào)節(jié)器閉環(huán)控制在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的各種比例式勵磁調(diào)節(jié)器都具有負(fù)斜率調(diào)節(jié)特性這種調(diào)節(jié)器可以穩(wěn)定運(yùn)行！UniversityofSouthChinapage42023/6/8自動勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成環(huán)節(jié)UniversityofSouthChinapage52023/6/81勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性UniversityofSouthChinapage62023/6/8勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性的合成UniversityofSouthChinapage72023/6/8勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性的調(diào)整UniversityofSouthChinapage82023/6/8勵磁調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)勵磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)的陡度是調(diào)節(jié)器的主要指標(biāo)之一勵磁調(diào)節(jié)器的總放大倍數(shù)是各單元放大倍數(shù)的乘積UniversityofSouthChinapage92023/6/82發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性就是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流與無功負(fù)荷電流之間的關(guān)系勵磁機(jī)定子電流與勵磁機(jī)的勵磁電流之間是線性關(guān)系UniversityofSouthChinapage102023/6/8發(fā)電機(jī)無功調(diào)節(jié)特性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流直接用勵磁機(jī)的勵磁電流來表示a

a

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b

UniversityofSouthChinapage112023/6/8發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)a

b

發(fā)電機(jī)帶有自動勵磁調(diào)節(jié)器后，無功電流變化時，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓基本維持不變調(diào)節(jié)特性下傾的程度表征了發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)運(yùn)行特性的一個重要參數(shù)——調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)表征了無功電流從零增加到額定值時發(fā)電機(jī)電壓的相對變化調(diào)差系數(shù)表征了勵磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)電壓的能力當(dāng)調(diào)差單元退出運(yùn)行時，其固有的無功調(diào)節(jié)特性也是下傾的，稱為自然調(diào)差系數(shù)UniversityofSouthChinapage122023/6/8發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整是為了滿足運(yùn)行要求：1、發(fā)電機(jī)投入和退出運(yùn)行時，能夠平穩(wěn)地改變無功負(fù)荷，不致于發(fā)生無功功率的沖擊。2、保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間的無功功率的合理分配。在勵磁調(diào)節(jié)器中設(shè)置了電壓整定和調(diào)差單元UniversityofSouthChinapage132023/6/8發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移通過調(diào)節(jié)特性的平移可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組退出時無功功率的不突變UniversityofSouthChinapage142023/6/83并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配多臺發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時，改變?nèi)魏我慌_機(jī)組的勵磁電流不僅影響本機(jī)組的無功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機(jī)組的無功電流，母線電壓也發(fā)生變化，這些變化與機(jī)組的調(diào)差特性有關(guān)。1、一臺無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組與有差調(diào)節(jié)特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)正調(diào)差特性無差調(diào)節(jié)特性負(fù)調(diào)差特性一臺無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)可以和多臺正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行具有負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)是不能在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的UniversityofSouthChinapage152023/6/8并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配2、兩臺無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行無差調(diào)節(jié)特性1無差調(diào)節(jié)特性2兩條曲線分離則無交點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行又很難做到曲線重合，因此，兩臺無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組是不能并聯(lián)運(yùn)行UniversityofSouthChinapage162023/6/8并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配3、多臺正調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行1、母線電壓波動時，發(fā)電機(jī)的無功電流增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，與電壓整定值無關(guān)。2、在同一母線上并聯(lián)發(fā)電機(jī)，無功負(fù)荷波動時，電壓偏差相同，調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機(jī)承擔(dān)多的無功電流增量UniversityofSouthChinapage172023/6/8并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配3、為了滿足各臺發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷的波動量與他們的額定容量成正比，則要求并聯(lián)發(fā)電機(jī)組具有相同的調(diào)差系數(shù)。4、需要改變發(fā)電機(jī)組的無功負(fù)荷時，調(diào)整調(diào)節(jié)器的整定元件，使得特性曲線上下移動即可。UniversityofSouthChinapage182023/6/84勵磁調(diào)節(jié)器的輔助控制勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)輔助控制滿足：1、發(fā)電機(jī)在進(jìn)相運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)最小勵磁電流值應(yīng)該限制在發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定極限和發(fā)電機(jī)定子端部發(fā)熱允許的范圍內(nèi)，為此需要設(shè)立“最小勵磁限制器”2、為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，勵磁系統(tǒng)具有高起始響應(yīng)特性，勵磁電流過大，則會危及發(fā)電機(jī)的安全，故而需要限制強(qiáng)勵頂值電流，為此需要設(shè)置“瞬時電流限制器”輔助控制與正?？刂频膮^(qū)別在于：輔助控制不參與正常調(diào)節(jié)，僅在發(fā)生非正常工況時，特定的限制輔助功能才起作用。輔助控制包括：瞬時勵磁電流控制、最大勵磁限制器、最小勵磁限制器電壓/頻率限制與保護(hù)、發(fā)電機(jī)失磁監(jiān)控UniversityofSouthChinapage192023/6/8（1）瞬時勵磁電流控制為了滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，大容量發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)必須具有高起始響應(yīng)的性能。通常采用高勵磁頂值的方法來提高勵磁機(jī)輸出電壓的起始增長速度高值勵磁電壓將會危及勵磁機(jī)及發(fā)電機(jī)的安全，為此設(shè)置了“瞬時勵磁電流控制器”具體控制——當(dāng)勵磁電流超過發(fā)電機(jī)允許的勵磁頂值，立即限制勵磁電流為UniversityofSouthChinapage202023/6/8（2）最大勵磁限制器最大勵磁限制是為了防止轉(zhuǎn)子繞組長時間過勵磁而采取的措施。為了保證發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)熱的安全，勵磁系統(tǒng)強(qiáng)勵時間不允許超過規(guī)定值。若超過允許時間，勵磁電流仍然降不下來，則執(zhí)行最大勵磁限制。他有兩個設(shè)定值：1、強(qiáng)勵頂值電流限制值

2、連續(xù)運(yùn)行允許的過熱限制值UniversityofSouthChinapage212023/6/8（2）最大勵磁限制器只要勵磁電流超過過熱限制值，勵磁調(diào)節(jié)器就會啟動一個過熱電力積分器：勵磁電流限制值為調(diào)節(jié)器按恒勵磁電流運(yùn)行勵磁電流限制值為調(diào)節(jié)器按恒勵磁電流運(yùn)行UniversityofSouthChinapage222023/6/8（3）最小勵磁限制器發(fā)電機(jī)在實(shí)現(xiàn)欠勵限制時，考慮留有一定的穩(wěn)定儲備后，限制值為一直線調(diào)節(jié)器發(fā)出欠勵限制信號，勵磁電流不再減少UniversityofSouthChinapage232023/6/8（4）電壓/頻率限制與保護(hù)通常情況下，并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的電壓/頻率比不會超過限制值，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因：1、發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷或者解列2、發(fā)電機(jī)組啟動時誤投勵磁開關(guān)3、系統(tǒng)故障使頻率降低在規(guī)定的時間內(nèi)，仍然，則跳主開關(guān)滅磁UniversityofSouthChinapage242023/6/8（5）發(fā)電機(jī)失磁監(jiān)控發(fā)電機(jī)“失磁”是指發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中全部或者部分失去勵磁電流，使轉(zhuǎn)子磁場減弱或者消失，這是發(fā)電機(jī)運(yùn)行中可能發(fā)生的一種故障狀態(tài)。造成發(fā)電機(jī)失磁的原因：1、勵磁開關(guān)誤跳閘2、勵磁機(jī)或晶閘管勵磁系統(tǒng)元件損壞或發(fā)生故障3、自動滅磁開關(guān)誤跳閘4、轉(zhuǎn)子回路某處斷線及誤操作發(fā)電機(jī)組均配置有失磁保