第五章同步发电机励磁自动控制系统介绍
自动装置同步发电机自动调节
第五章同步发电机自动调节励磁
第一节概述
一、励磁系统
1、概念:供给同步发电机励磁电流地电源及其附属设备
2、组成:励磁机
手调励磁装置RC
自动电压调节器ZTL
自动灭磁装置MK 自动调节励磁装置
强行励磁装置QLC
强行减磁装置QJC
二、自动调节励磁装置地作用
1、保持端电压于定值
⊿P↑→ U↓→ iL↑→ U↑U恒定
负反馈
2、维持系统电压,实现无功分配
Ux↓→ iL↑→ Q↑→ Ux↑Ux恒定
合理分配
3、利于系统静态稳定
功角特性:Pe=sinδ
其中:Pe——发电机传送有功功率δ——与
或各发电机转子空间位置
=+j
有励磁调节:=Ed不变,<
↑,Pemax
4、提高系统暂态稳定
如图:1——事故前
2——事故中
3——事故后
——事故后
abcd——加速面积s1
def——减速面积s2
——减速面积s3
s1>s2 失步
s1=s3 稳定运行在新地平衡点i
5、机组甩负荷,强行减磁,限制过压
机组内部故障,迅速灭磁
三、组成
自动电压调节器
四、对ZTL地基本要求
第二节小型水轮发电机地励磁方式
一、励磁方式
1、分类:
↗相复励
<1)自励→自并励、自复励
↘谐波励磁
特点:由发电机本身提供励磁电流
优点:运行维护简单
缺点:受系统影响大
↗直流励磁机
<2)它励
↘交流励磁机
特点:由发电机本身以外地电源供电
优点:可靠性高,受系统影响小
缺点:造价高,运行维护复杂
2、常用励磁方式:
<1)直流励磁机励磁系统
iL=iZTL+iZL
励磁电源:L
调节方法:手调RC;
自动调节iZTL<⊿U)
优点:励磁电源可靠
缺点:碳刷、换向器维护麻烦,调节速度慢,容量受限制<100MW 以下机组),
同步发电机励磁控制系统
2 控制无功功率的分配
IG
G
UG =Constant Eq
IP
UG
IQ
IG
PG UGIG cos constant
PG
EqUG Xd
s
in
co
n
st
a
n
t
发电机励磁电流的变化改变了机组 的无功功率和功率角的大小。
IG cos constant
Eq sin constant
调节与无限大母线并联运行的机组的励 磁电流可以改变发电机无功功率的数值。
励磁电压响应比:通常将励磁电压在最初0.5S内上升的平均速 度定义为励磁电压响应比。它粗略反映励磁系统的动态指标
第二节 同步发电机励磁系统
同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源,为满足正 常运行要求,发电机励磁电源必须具备足够的调节容量,且有一 定的强励倍数和励磁电压响应速度 一 励磁系统的历史
3 提高同步发电机并列运行的稳定性
电力系统的稳定
➢静态稳定 ➢暂态稳定
电力系统静态稳定是指电力系统在正常运行状态下,经受微小 扰动后恢复到原来运行状态的能力。
电力系统暂态稳定是指电力系统在某一正常运行方式下突然遭 受大扰动后,能否过渡到一个新的稳定运行状态、或者恢复到 原来运行状态的能力。
电力系统受到小的或大的干扰后,计及自动调节和控制装置作 用的长过程的运行稳定问题称为动态稳定。
同步发电机励磁系统介绍
1.1什么是励磁系统? 供给发电机励磁电流的电源及其附属设备 称为励磁系统。励磁系统国标定义
1.2励磁系统构成
它分为励磁功率单元和励磁调节器两 个主要部分: 1.励磁功率单元向同步发电机转子提供 励磁电流; 2.励磁调节器则根据输入信号和给定的 调节准则控制励磁功率单元的输出。
1.3励磁系统的作用 1.3.1维持发电机或其他控制点(例如发电厂高 压侧母线)的电压在给定水平 维持电压水平是励磁控制系统的最主要的任务, 有以下3个主要原因: 第一,保证电力系统运行设备的安全。电力系 统中的运行设备都有其额定运行电压和最高运 行电压。保持发电机端电压在容许水平上,是 保证发电机及电力系统设备安全运行的基本条 件之一,这就要求发电机励磁系统不但能够在 静态下,而且能在大扰动后的稳态下保证发电 机电压在给定的容许水平上。
无刷励磁系统
上述交流励磁机系统,励磁机的电枢与整 流装置都是静止的。虽然由硅整流元件或可控 硅代替了机械式换向器,但是静止的励磁系统 需要通过滑环与发电机转子回路相连。滑环是 一种转动的接触部件,仍然是励磁系统的薄弱 环节。随着巨型发电机组的出现,转子电流大 大增加,可能产生个别滑环过热和冒火的现象。 为了解决大容量机组励磁系统中大电流滑环的 制造和维护问题,提高励磁系统的可靠性,出 现了一种无刷励磁方式。
以保证发电机的机端电压恒定。 对于大型励磁系统,为保证足够的励磁电流, 多采用数个整流桥并联。 整流桥并联支路数的选取原则为:(N+1) (也有采用N+2的,但考虑到现在可控硅以及 可控硅整流桥制造技术的日益成熟,采用2桥 冗余似乎已经没有必要)。 N为保证发电机正常励磁的整流桥个数。 即当一个整流桥因故障退出时,不影响励磁系 统的正常励磁能力。
第五章同步发电机励磁自动控制系统解读
1 电压控制
励磁自动控制系统担负了维持电压水平的任务
GEW
U EF I EF
Xd
I G
G
I U G G
等值
E q
U G
Eq cos G U G I Q X d
cos G 1
U jI X E q G G d
E q
jI G X d
Eq U G I Q X d
I Q1
G G
I Q2
IQ
于各发电机的外特性,曲线越平 坦的机组其无功电流的增量越大
UG
通常希望发电机组间的无功功率 分配按照机组容量大小比例分配 单纯把并联所有机组的外特性 做成相同是不可能的
G2
UM1 UM 2
调节励磁可以任意改变 外特性曲线的斜率以达 到合理分配无功的目的。
2019/1/1
DIQ2
I G cos K1
2019/1/1 9/Leabharlann Baidu3
2 控制无功功率分配—与无穷大母线并联运行
发电机励磁电流变化只是改变了机组的 无功功率Q和功率 角δ值的大小。
U G = 常数
G
I G
与无穷大母线并联运 行的机组,调节励磁 电流就可以改变发电 机的无功功率。
2019/1/1
10/43
2 控制无功功率分配—多台发电机并 联运行 并联发电机组无功功率分配取决
第5讲 励磁动态
l C a
E a l 1 C a a
1 C E uE uE K K
2018/11/13
North China Electric Power University
8/41
1 励磁机的数学模型——直流励磁机
i EE GuE 1 S E GuE GS E u E
励磁机是执行环节 励磁调节器是控制器
2018/11/13
G
I EF
U G
I G
励磁机
I EF
I EE
b a
U G
North China Electric Power University
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对励磁控制系统的要求
1、发电机在并网前,在空载运行条件下,励磁自动控制系统必 须能够稳定运行 2、发电机在并网后,在与其它机组并联运行条件下,励磁控制 系统对电力系统稳定性产生有益的影响 3、在运行过程中,对励磁自动控制系统的动态性能指标也有具 体的要求 U
i EE 励磁机励磁绕组的电流
u EE 励磁机励磁绕组的输入电压
E
励磁机励磁绕组的磁链
目标是要建立 u E 与 u EE 之间的传递函数,因此 需要建立 i EE 与u E 之间的 关系
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2018/11/13
North China Electric Power University
同步发电机励磁自动控制系统组成、基本任务和要求
IG
G
UG =Constant Eq
IP
UG
IQ
IG
PG UG IG cos constant
PG
EqU G Xd
sin
constant
IG cos constant Eq sin constant
发电机励磁电流的变化改变了机组 的无功功率和功率角的大小。
调节与无限大母线并联运行的机组的励磁 电流可以改变发电机无功功率的数值。
在实际运行中,与发电机并联的电力系统并不是真正 意义上的无穷大系统,系统电压UG将随系统负荷的变 化而变化。
发电机输出的无功功率不仅与发电机的励磁电流IEF有 关,还与发电机的端电压UG(即系统电压UX)有关,并 且也影响与之并联运行机组输出的无功功率。
同步发电机的励磁自动控制系统还承担着并联运行机 组间无功功率合理分配的任务。
Eq cos UG IQ X d
Eq UG IQ X d
负荷中的无功电流是造成Eq 和UG幅值差的主要原因。
UGN
同步发电机的励磁自动 控制系统就是通过不断
UG2
IEF2
地调节励磁电流来维持
IEF1
端电压在给定水平的。
IQ
即发电机IQ1 单机运IQ行2 时,调节励磁电流可以改变发电机电压。
(2)当发电机并入电力系统运行时
静止补偿器等。高压输电线路的充电功率相当于在线路上并联了 电容器,出此高压输电线路也可以看成无功电源。 (2)选用哪种无功电源,将它们配置在何处.如何控制系统中无 功电源的出力,是很重要的。
同步电动机励磁系统培训PPT课件
结构组成
单柜结构 双柜结构
调节器——机械结构
励磁调节器结构紧凑,其功能单元完全 模块化。调节器合理地组装在调节柜中,调节柜 采用双门结构,前门为有机玻璃门,内门为摇门, 双门结构可方便设备的调试、维护及检修。右图 为内门打开的调节柜。柜体采用进口RITTL柜体。
MER6002调节器组成
SUCCESS
THANK YOU
2019/6/24
现地恒功率因数投切
故障报警
返回
故障记录
返回
帮助画面
存放了一些常见故障的详细处理方法。
返回
时钟调整画面
存放了一个检修流程图及详细的说明,以供用户参考。
与泵站监控系统的接口
按无人值守、少人值班的原则设计 智能接口 接口方式灵活多样
继电器接点 串行通讯 现场总线 混合方式
型号规格说明
同步电动机励磁调节器型号说明 M E R -------6 0 0
1或2 1表示单PLC 2表示双PLC Regulator 调节器
型号规格说明
同步电动机励磁装置型号说明
D J L ------- 1 2 3
1.显示屏规格 0表示GT10型 1表示V60X型
2. 调节器规格 1 表示单PLC 2表示双PLC
3. 每套柜数 1 表示单柜 柜
2表示双
励磁装置
同步发电机励磁系统
它的励磁电流控制由两种途径实现:
一是通过人工调节励磁机磁场电阻来改变励磁机的励磁电流IEE,从 而达到人工调整发电机励磁电流的目的,实现对发电机励磁电流的 手动调节。
二是通过自动励磁调节器对励磁机的励磁电流IAVR自动调节,从而 实现对发电机励磁电流的自动调节。
(2) 他励直流励磁机励磁系统
它与图5.10 (a)的不同之 处在于直流励磁机的励磁 电流是由另一台与发电机 同轴的副励磁机供给,故 称他励。
(1) 他励交流励磁机静止整流励磁系统
图5.11所示是他励交流励磁机静止整流励磁系统原理接线图。 交流主励磁机和交流副励磁机均与发电机同轴旋转。
副励磁机输出的交流经晶闸管整流器整流后供给主励磁机的励 磁绕组。由于主励磁机的励磁电流不是由它自己供给的,故称 这种励磁机为他励交流励磁机。
交流励磁机输出的交流电经过二极管整流后变成直流,供给发 电机做励磁电流。
(1) 自励直流励磁机励磁系统
励磁机EX和发电机G同轴,靠剩 磁建立电压。
励磁机发出的电流,一部分(IEF) 送给发电机的励磁绕组;一部分 (IEE)经过磁场变阻器RC送给励磁 机的励磁绕组。
由于励磁机向它自己提供励磁电流,故称为自励。
I I I LL
AVR
EE IILELE——励励磁磁机机的提励供磁的电励流磁机I流的AV励R—磁自电动流励磁调节器输出的电
同步电机励磁控制
1-4各种半导体励磁系统的组成和特点
二.自励磁系统
自并励励磁方式
特点:有滑环,系统结构简单,可靠性高,励磁电源 受电网影响,励磁响应速度快,存在强励问题。
直流侧叠加的自复励方式
特点:有滑环,系统结构简单,可靠性高,励磁电源 受电网影响,励磁响应速度快,具有强励能力,励 磁电流只与主机电压、电流大小有关。
同步电机的基本特点
稳定运行转速为同步速度 采用直流励磁 功率因数可调节
同步电机的应用
同步发电机是电力系统的主要 发电设备
火电 水电 核电 可再生能源
同步电机的应用
同步电动机应用于速度精度 要求较高的场合
同步调相机用于无功调节
同步电机励磁系统
如何得到励磁直流电源? 如何控制励磁直流的大小?
现代励磁调节器(ZLT)的特点 功能完善、采用新器件、利用计算机的数字控 制、高可靠性
调节器的组成
提高继电保护装置的可靠性 合理分配并联运行同步发电机的无功输出 加速故障后电压的恢复 改变系统运行方式,提高系统运行的经济性
PEq0UCsin
X
XXdXT
直流侧并联 直流侧串联
交流侧并联 交流侧串联
1-4各种半导体励磁系统的组成和特点 一.他励励磁系统
交流励磁机带静止硅整流器励磁方式 特点:有滑环,励磁电源不受电网影响,励磁容量 大,励磁响应速度慢。
同步发电机励磁系统原理
同步发电机励磁系统
一. 概述
1-1 励磁系统的作用
励磁系统是同步发电机的重要组成部分,是给发电机提供转子直流励磁电流的一种自动装置,在发电机系统中它主要有两个作用:
1)电压控制及无功负荷分配。
在发电机正常运行情况下,自动励磁调节器应能够调节和维持发电机的机端电压(或升压变压器高压侧的母线电压)在给定水平,根据发电机的实际能力,在并网的发电机之间合理分配无功负荷。
2)提高同步发电机并列运行的稳定性;提高电力系统静态稳定和动态稳定极限。
电力系统在运行中随时可能受到各种各样的干扰,引起电力系统的波动,甚至破坏系统的稳定。自动励磁调节器应能够在电力系统受到干扰时提供合适的励磁调节,使电力系统建立新的平衡和稳定状态,使电力系统的静态及动态稳定极限得到提高。
1-2 励磁系统的构成
励磁系统主要由以下部分构成:
1)功率部分:它由功率电源(励磁机或静止整流变压器提供)、功率整流装置(采用直流励磁机的励磁系统无整流装置)组成,是励磁系统向发电机转子提供励磁电流的主要部分。
功率部分的性质决定着励磁系统主接线的型式及使用的主要设备的类型。如:采用直流励磁机的励磁系统不可能使用静止功率整流装置。又如:采用静止它励型式的励磁系统不可能还有直流励磁机。还如:使用静止励磁变压器的励磁系统必然采用静止整流功率装置。
2)自动励磁调节器:自动励磁调节器是励磁系统中的智能装置。励磁装置对发电机电压及无功功率的控制、调节是自动励磁调节器的基本功能。自动励磁调节器性能的好坏,决定着整个励磁系统性能的优劣。但它只能通过控制功率部分才能发挥其作用。
同步发电机励磁系统介绍
静止励磁系统
总结词
采用静止的半导体元件提供励磁电流。
详细描述
静止励磁系统通过静止的半导体元件如晶体管等为同步发电机提供励磁电流。该系统具有调节速度快 、响应灵敏度高、可靠性高等优点,但也有对工作环境要求高、维护成本高等缺点。
03
CHAPTER
励磁系统的控制方式
手动控制方式
总结词
操作简单,适用于小容量、控制精度要求不高的场合。
励磁系统的作用
01
02
03
控制电压
励磁系统通过调节励磁电 流,实现对发电机输出电 压的调节和控制,确保电 压稳定。
提高稳定性
励磁系统的自动调节功能 有助于提高电力系统的稳 定性,减小因负荷变化引 起的电压波动。
分配无功功率
励磁系统能够根据电网需 求,合理分配无功功率, 优化电力系统的功率因数 和运行效率。
智能控制技术的应用
要点一
智能控制算法
随着智能控制算法的发展,如模糊控制、神经网络等,励 磁系统的智能化水平得到了显著提升。这些算法可以对励 磁系统进行自适应控制,自动调整励磁电流的参数,提高 发电机的运行效率和稳定性。
要点二
应用优势
智能控制技术的应用,使得励磁系统的自适应能力和鲁棒 性得到了增强。同时,通过智能控制算法,可以实现对励 磁系统的优化控制,降低发电机的运行成本和维护成本。
chap2-5 同步发电机励磁控制系统的静态特性
3、当发电机既带有功负荷又带无功负荷 即0< cosφ<1时 发电机电流均可以分解为有功分量和 无功分量。由于可以忽略有功分量对调差 的影响,故只要计算其中无功电流的影响 即可。 思考题:如果将Ia和Ic接入Rc和Ra的两个接 线头对调,发电机的调差特性又如何?若 要接成三相式或单相式正调差,应对两相 式原理图作何改动?
图2-37 发电机电压调节特性
调差系数δ也可用百分 数表示 U G1 U G 2 % 100% U Ge
UG
δ<0
δ =0 δ >0
在实际运行中, 发电机一般采用 正调差系数。
IQ
0
图2-38 发电机调差系数与外特性
结论:调差系数越小,无功电流变化时 发电机电压变化越小。所以,调差系数δ 表征了励磁控制系统维持发电机电压的 能力。
2、当发电机带纯有功负荷时, 即cosφ=1,φ=0。,做出相量图
图2-40(b) 两相式正调差接线相量图( cosφ=1 )
结论:在cosφ . =1时,励磁调节器中增加调差 . . 单元后, Ua′Ub ′ Uc ′基本上不会随着发电 机电流的增加而变化。这样按照励磁系统 的工作特性,发电机的励磁电流和机端电 压将不随发电机有功电流的变化而变化。 综合图2-40(a)、(b)可得:励磁调节器 的调差单元只反映发电机无功功率变化而 基本不反映发电机有功功率变化。
同步发电机励磁系统介绍
同步发电机励磁系统分类介绍
1概述
向同步发电机的转子励磁绕组供给励磁电流的整套装置叫做励磁系统。励磁系统是同步发电机的重要组成部分,它的可靠性对于发电机的安全运行和电网的稳定有很大影响。发电机事故统计表明发电机事故中约1/3为励磁系统事故,这不但影响发电机组的正常运行而且也影响了电力系统的稳定,因此必须要提高励磁系统的可靠性,而根据实际情况选择正确的励磁方式是保证励磁系统可靠性的前提和关键。电力系统同步发电机的励磁系统主要有两大类,一类是直流励磁机励磁系统,另一类是半导体励磁系统。
2直流励磁机励磁系统
直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源,供给发电机转子回路的励磁电流。其中直流发电机称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴,励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流,形成有碳刷励磁。直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的,他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机,因此所用设备增多,占用空间大,投资大,但是提高了励磁机的电压增长速度,因而减小了励磁机的时间常数,他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组上。
采用直流励磁机供电的励磁系统,在过去的十几年间,是同步发电机的主要励磁系统。目前大多数中小型同步发电机仍采用这种励磁系统。长期的运行经验证明,这种励磁系统的优点是:具有独立的不受外系统干扰的励磁电源,调节方便,设备投资及运行费用也比较少。缺点是:运行时整流子与电刷之间火花严重,事故多,性能差,运行维护困难,换向器和电刷的维护工作量大且检修励磁机时必须停主机,很不方便。近年来,随着电力生产的发展,同步发电机的容量愈来愈大,要求励磁功率也相应增大,而大容量的直流励磁机无论在换向问题或电机的结构上都受到限制。因此,直流励磁机励磁系统愈来愈不能满足要求。目前,在100MW及以上发电机上很少采用。
同步发电机励磁系统原理
定义:励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。励磁系统包括励磁电源和励磁装置,其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器;励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求,分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。励磁装置的使用,是当电力系统正常工作的情况下,维持同步发电机机端电压于一给定的水平上,同时,还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。励磁装置可以单独提供,亦可作为发电设备配套供应。
励磁系统的主要作用有:1)根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流,以维持机端电压为给定值;2)控制并列运行各发电机间无功功率分配;3)提高发电机并列运行的静态稳定性;4)提高发电机并列运行的暂态稳定性;5)在发电机内部出现故障时,进行灭磁,以减小故障损失程度;6)根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。
原理:利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理,将原动机的机械能变为电能输出。同步发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力的电枢,转子是磁极。定子由电枢铁芯,均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。转子通常为隐极式,由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。汽轮发电机的极数多为两极的,也有四极的。转子的励磁绕组通入直流电流,产生接近于正弦分布磁场(称为转子磁场),其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。转子旋转时,转子磁场随同一起旋转、每转一周,磁力线顺序切割定子的每相绕组,在三相定子绕组内感应出三相交流电势。发电机带对称负载运行时,三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用,会产生制动转矩。从汽轮机输入的机械转矩克服制动转矩而作功。发电机可发出有功功率和无功功率。所以,调整有功功率就得调节汽机的进汽量。转子磁场的强弱直接影响定子绕组的电压,所以,调发电机端电压或调发电机的无功功率必须调节转子电流。发电机的有功功率和无功功率几何相加之和称为视在功率。有功功率和视在功率之比称为发电机的功率因数(力率),发电机的额定功率因数一般为0.85。供给发电机转子直流建立转子励磁的系统称为发电机励磁系统。
发电机励磁系统概述
发电机励磁系统概述
励磁系统是同步发电机的重要组成部分,它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成:(如图一所示)一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流,以建立直流磁场,通常称作励磁功率输出部分(或称励磁功率单元)。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流,以满足安全运行的需要,通常称作励磁控制部分(或称励磁控制单元或励磁调节器)。在电力系统的运行中,同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用,它不仅控制发电机的端电压,而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下,维持发电机或系统的电压水平;合理分配发电机间的无功负荷;提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性,所以对励磁系统必须满足以下要求:
图一
1、常运行时,能按负荷电流和电压的变化调节(自
动或手动)励磁电流,以维持电压在稳定值水平,并能稳定地分配机组间的无功负荷。
2、应有足够的功率输出,在电力系统发生故障,电压降低时,能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值(即顶值),以实现发动机安全、稳定运行。
3、励磁装置本身应无失灵区,以利于提高系统静态稳定,并且动作应迅速,工作要可靠,调节过程要稳定。我热电分厂现共有三期工程,5台同步发电机采用了3种励磁方式:
1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。
图二
2、图三为二期两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。
图三
3、图四为三期一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图
图四
一、三种发电机励磁系统的组成
一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统,即无刷励磁系统。如图二所示,它的副励磁机是永磁发电机,其磁极是旋转的,电枢是静止的,而交流励磁机正好相反,其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转,不需任何滑环与电刷等接触元件,这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示,发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电,调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机,由机端励磁变压器供给整流器电源,经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。
电机学 第5章 同步电机
退出
3、三相同步电动机的运行特性
(1)机械特性
转速与负载转矩之间的关系。
n
n=f(M)
n0
由于同步电动机转速恒定不随转
矩而变,这种特性成为绝对硬特
性,即恒转速特性。是同步电动
M
机的基本特性。
退出
(2)工作特性
指同步电动机外加电压、励磁电流为常数时电磁转矩、定 子电流、功率因数、效率、和输出机械功率P2之间的关系曲 线。
p
3
(2)发电机绕组是Y形连接,相电压U UL 400 230V 33
额定电流为:I S 15103 21.7A 3UL 3 400
根据发送电机的向量图所示:
E0 U jXsI U XsIsin jXsIcos
230 78 j104 308 j104 32518.6V 即空载电动势为325V,功率角为18.6。
电机中少量的漏磁通
E
退出
负载时定子中通以电流产生了电枢磁场,电 枢磁场使气隙磁场发生变化的作用称为电枢 反应。这时的气隙磁场是电枢磁场和转子磁 场合成的旋转磁场。
退出
转子磁场 0
E
空载
0
电
动势(每
相定子绕组
中产生)
电枢磁场 a E a反电动势
漏磁通 E
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1 电压控制
励磁自动控制系统担负了维持电压水平的任务
GEW
U EF I EF
Xd
I G
G
I U G G
等值
E q
U G
Eq cos G U G I Q X d
cos G 1
U jI X E q G G d
E q
jI G X d
Eq U G I Q X d
2 动态不稳定性
3 暂态不稳定性
拜金利及金巴克主 编论文集《大规模 电力系统稳定性》
大扰动后发电机在第一摇摆失步
静态/动态稳定性定义及理解出现了混乱
1981年在IEEE PES Winter Meeting重新对电力系统稳定性进 行定义
1 静态稳定性/小扰动稳定性
所加干扰足够小,可以用系统的 线性化方程来描述系统过渡过程 当系统受到小的干扰后,系统会达到与受干扰前相同或接近的运行状态 所加的干扰使得不能用系统的线 性化方程来描述系统过渡过程
同步发电机励磁自动控制系统
主要内容
1、同步发电机励磁控制系统的任务
(1)电压控制 (2)控制无功功率 (3)提高同步发电机并列运行的稳定性
(4)改善电力系统的运行条件
(5)水轮发电机强行减磁
2、对励磁系统的基本要求 3、同步发电机的励磁系统的各种类型及其 结构和特点
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第一节
3 提高同步发电机并联运行的稳定性
电力系统稳定性的定义与分类
在20世纪60年代及以前
1 静态稳定性 2 动态稳定性
系统受到小扰动后保持所有运行 参数接近正常值的能力
系统受到大扰动后,系统参数恢 复到正常值的能力
出现了自动再同期现象——发电机在失去同步后经过较短时间的 异步运行又自动牵入同步,主系统仍然能够保持同步
2 控制无功功率分配—多台发电机并 联运行 并联发电机组无功功率分配取决
I Q1
G G
I Q2
IQ
于各发电机的外特性,曲线越平 坦的机组其无功电流的增量越大
UG
通常希望发电机组间的无功功率 分配按照机组容量大小比例分配 单纯把并联所有机组的外特性 做成相同是不可能的
G2
UM1 UM 2
调节励磁可以任意改变 外特性曲线的斜率以达 到合理分配无功的目的。
同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量、无功功率的 合理分配、提高电力系统运行的可靠性方面均起到十分重要的 作用。
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励磁自动控制系统
向同步发电机转 子提供直流电流 根据输入信号和给定的调节 准则控制励磁功率单元的输出
励磁 功率单元
G
发电机
电力系统
励磁调节器
输入信息
由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成了 反馈控制系统。
负荷的无功电流是造成Eq,UG 之间幅值差的主要原因 I Q
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I P
G
jI Q X d U G
I G
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1 电压控制
励磁自动控制系统就是通过不断的调节励磁电流来 维持发电机端电压为设定值的 同步电机外特性 机端电压 励磁电流
注:改变发电机的励 磁电流一般都不直接在 发电机的转子回路中进 行,而是改变励磁机的 励磁电流的方法来达到 调节目的。原因是转子 回路的电流很大,不易 直接调整。
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DIQ2
DIQ 1
G1
IQ1 IQ 2
IQ2
IQ1
IQ
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2 控制无功功率分配—名称说明
我国在1953年以前把调整同步发电机励磁电流的自 动装置成为“自动调压器”,
1953年后又改称为“自动励磁调节器”,现在又有 重称为自动调压器的趋势。
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频率稳定性
电压稳定性
大干扰电压 稳定性
大干扰功角 稳定性
小干扰电压 稳定性
短期稳定性 短期稳定性
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短期稳定性 长期稳定性
长期稳定性
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电力系统稳定性的定义与分类
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一 同步发电机励磁控制系统的任务
1、电压控制(调压精度0.5%) 2、控制无功功率分配 3、提高同步发电机并联运行的稳定性 4、改善电力系统的运行条件
改善异步电动机的自启动条件 为发电机异步运行创造条件
提高继电保护装置工作的正确性
5、水轮发电机组要求实行强行减磁
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概述
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第一节
概述
同步发电机的运行特性与它的空载电动势Eq值的大小有关, 而Eq值是发电机励磁电流的函数。改变励磁电流就可以影响同 步发电机在电力系统中的运行特性。 电力系统在正常运行时,发电机励磁电流的变化主要 影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率分配。
在某些故障情况下,发电机端电压降低将导致电力 系统稳定水平下降,为此,当电力系统故障时,要 求发电机迅速增大励磁电流,以维持电网的电压水 平及稳定性。
I G cos K1
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2 控制无功功率分配—与无穷大母线并联运行
发电机励磁电流变化只是改变了机组的 无功功率Q和功率 角δ值的大小。
U G = 常数
G
I G
与无穷大母线并联运 行的机组,调节励磁 电流就可以改变发电 机的无功功率。
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2 暂态稳定性/大扰动稳定性
当系统遭受到干扰后,系统可以达到一个可以接受的稳定运行状态
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电力系统稳定性的定义与分类
2004年8月,IEEE发表了CIGRE第38委员会与IEEE系统动态行 为委员会联合小组制定的电力系统稳定性分类及定义
电力系统稳定性
功角稳定性
小干扰功角 稳定性
1 静态稳定性 2 动态稳定性 3 综合稳定性
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小扰动小变速运行状态
1954年苏联学 者维.柯.维尼柯 大扰动小变速运行状态 夫《电力系统 大扰动大变速运行状态 机电过渡过程》
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电力系统稳定性的定义与分类
1 静态不稳定性
功角过大而失步(滑行失步) 1974年美国学者 大小扰动引起的振荡失步
负荷无功电流
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2 控制无功功率分配—与无穷大母线并联运行
U G = 常数
单机无穷大系统
G
I G
发电机发出的有功功 率只受调速器控制
PG U G I G cos const.
PG EqU G Xd sin const.
E q sin K 2