同步发电机的自动励磁控制系统.ppt
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1、2023/6/18,电力系统自动化,1,第二章 同步发电机的自动励磁控制系统,第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁,第一节 概 述,第二节 同步发电机励磁系统,第四节 励磁调节器的原理,2023/6/18,电力系统自动化,2,发电机运行特性函数,同步发电机的励磁系统:励磁功率单元 励磁调节器,励磁电流,控制励磁电流,第一节 概 述,2023/6/18,电力系统自动化,3,电压控制,正常运行:负荷波动发电机功率变化 机端或某一点电压变化,一、同步发电机励磁控制系统的任务,励磁调节维持端压在给定水平,2023/6/18,电力系统自动化,4,结论:,是造成 与 数值差的主要原因,当 一定时,随 增
2、大而下降,思考:发电机的电压外持性的意义?,1点:,2点:,3点:,2023/6/18,电力系统自动化,5,控制无功功率的分配,1、同步发电机与无穷大系统母线并联运行问题:,分析前提:只调励磁、不调速,调励磁电流改变发电机输出的无功功率和功角,2023/6/18,电力系统自动化,6,两台发电机并联运行,无功功率合理分配:照按机组容量分配,2、并联运行各发电机间的无功功率的分配,无功功率重新分配,特性 一致-调节器可做到,思考:励磁调节是如何控制发电机间无功分配的?,2023/6/18,电力系统自动化,7,不论静稳、动稳,发电机数学模型中总有Eq,Eq与励磁有关,静态稳定:正常情况下受微小扰动后
3、恢复到原来运行状态的能力。,暂态稳定:发生大的扰动后,能否过渡到一个新的稳定状态或 恢复到原来运行状态的能力。,提高同步发电机并联运行稳定性,2023/6/18,电力系统自动化,8,1、励磁对静态稳稳的影响,A-内功率特性,O,P,A,a,功率极限,B-外功率特性,功率极限,2023/6/18,电力系统自动化,9,2、励磁对暂态稳定的影响,故障期间和故障切除后,励磁,特性、幅值增大,2023/6/18,电力系统自动化,10,低电压时,可大幅度提高系统电压,短路电网电压电动机制动,切除故障电动机自起动吸Q电压恢复慢,2、为发电机异步运行创造条件:,发电机失磁运行,吸大量QU,其他发电机能提供Q维
4、持U,改善电力系统运行的条件,1、改善异步电动机的自起动过程,3、提高继电保护的工作的正确性,发电机低负荷(低励磁)运行时:系统短路短路电流小、衰减延时保护不正确动作,强行励磁加速电压恢复,异步运行,励磁增大短路电流延时保护正确动作,2023/6/18,电力系统自动化,11,二、对励磁系统的基本要求,(一)对励磁调节器的要求,5、励磁调节器应能迅速反映故障,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。,1、具有较小的时间常数,能迅速响应输入信息的变化;,2、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的水平;,3、励磁调节器应能合理分配机组的无功功率;
5、,4、对远距离输电的发电机组,为了能在人工稳定区域运行,要求励磁调节器没有失灵区;,主要任务:检测系统运行状态,产生相应的控制信号经放大后控制功率单元的输出,得到要求的发电机励磁电流。,2023/6/18,电力系统自动化,12,二、对励磁系统的基本要求,(二)对励磁功率单元的要求,1、具有足够的可靠性并具有一定的调节容量,2、足够的励磁顶值电压和电压上升速度,励磁系统两项重要的技术指标:励磁顶值电压 电压上升速度,励磁顶值电压:励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压,强励倍数:一般1.62,2023/6/18,电力系统自动化,13,第一节 概 述 小结,主要内容:,难点:,并联发电机间
6、无功功率的分配,同步发电机励磁自动控制的任务 电压控制 控制无功功率分配 提高同步发电机并联运行的稳定性 改善电力系统运行条件 水轮发电机组要求实现强行减磁,对励磁系统的基本要求(调节器;功率单元),发电机励磁、电压、无功功率的关系,2023/6/18,电力系统自动化,14,三种励磁系统(励磁功率单元):,直流励磁机励磁系统,交流励磁机励磁系统,静止励磁系统,、直流励磁机励磁励磁系统(自励和他励两种方式),1、自励直流励磁机励磁系统:转子由专用的直流励磁机供电,同步发电机的励磁绕组FLQ 由同轴直流发电机L供电,直流励磁机励磁绕组 由L自励+励磁调节器提供电流,第二节 同步发电机励磁系统,20
7、23/6/18,电力系统自动化,15,2、他励直流励磁机励磁系统:励磁机L的励磁绕组由FL供电,他励的优点:反应快,时间常数小。,直流励磁机:交流+机械整流容量大时维护困难,交流+可控硅整流交流励磁机励磁系统,2023/6/18,电力系统自动化,16,二、交流励磁机励磁系统(100MW以上发电机),1、他励交流励磁机励磁系统,他励:要求发应速度快,一般采用他励。,2023/6/18,电力系统自动化,17,2、无刷励磁系统(解决滑环问题),4)励磁机电枢和发电机转子旋转,不能接入灭磁设备,无法常规检测,特点:,1)无炭刷,滑环,维护工作量小,2)励磁机独立供电,可靠性高,3)调节励磁机励磁,响应
8、速度慢,5)要求旋转部分机械性能良好,6)污染少,电机绝缘寿命长,2023/6/18,电力系统自动化,18,三、静止励磁系统(300MW及以上发电机),发电机不用励磁机,由机端励磁变压器整流供给励磁,1、无转动部分,2、励磁电源由发电机本身提供(并自励),1)顶值电压受发电机机端及系统侧故障影响(转子时间常数大,0.5s变化不大),优点:,1)简单,无转动部分,可靠性高,2)主轴缩短,3)响应速度快,2)保护设备工作(主设备0.1s内动作),问题:,4)机端取励磁能量,2023/6/18,电力系统自动化,19,第三节 励磁系统中转子磁场的建立和灭磁,强励(发电机强行励磁):,机端电压下降到(0
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