电力完整系统电压的自动调节

1、第二章电力系统电压的自动调节第一节 电力系统电压的有关问题、同步发电机励磁自动控制系统的组成"励磁调节器励磁功率单元同步发电机励磁系统丿、励磁控制系统的基本任务无功分配 。提高发电机运行稳定性 .提高电力系统运行性能1电压调节(1) 基本关系XdIg 等效电路向量图EqjIPXd表达式：Eq二Ug jXdlG(2) 外特性表达式:Eq cos、=UG IGXd sin 严格：EqCOS、，UG lQXd 近似：Eq Ug lQXd 曲线IqUgEqXd数学含义自变量应变量截距斜率物理意义只受励磁电流控制只与发电机参数有关A: Eq=1.05, Xd=0.1 , (=0；B: Eq=1

2、.05, xd=0.1, (=20;C: Eq=1.05, xd=0.1, (=0,2;(3) 励磁电流对电压的控制IefT EqT Ug：励磁电流可以改变机端电压，通过调节励磁电流维持机端电压恒定2无功功率的分配(1) 发电机与无穷大系统母线并联向量图解析式系统PG = UgIg cos 护=UG Ip =Ig cos*: = C1EqUGPG sin、二 Eqsin、=C2Xdq分析Ig变，®变t lGsin®变；Q =UgIgsin®变； tttt lGcos®不变；FG=UGIGsin®不变;、Eq co" -UG、Eq变，5

3、变 t Eq cos跑； QG =UG 变;Ief 变 > Eq sin、.不变;XdFG =Usi n5 不变;XdIef对无功功率的控制IefIqtQg：调节励磁电流可以改变发电机无功功率(2)并联运行的发电机间的无功功率分配无励磁调节i = i 亠 iQ Q1 Q2l 'q = l 'q1 l 'q21Q1Sn 11 Q2l'1 Q1 ： 1 Q2I 'q1I 'q2<1SN2一 . 11 Q2 SN 2GGi有励磁调节UgQ1SN1Um1Q2SNI'Q1SN1Q1I Q1IQ2I Q2Um2I 'q2Sn 2G

4、2Iq1 IQ2I'lIQ2G1Ig3提高同步发电机并联运行稳定性(1) 稳定性的概念静态稳定：小干扰后恢复到原状态；(如：负荷波动)暂态稳定：大干扰后恢复到原状态或新状态；(如：系统故障)(2) 励磁提高静态稳定性功角特性PgEqUXPmX''90，P'UgUm =最大功率：爲二EUX稳定区间：0，90无励磁调节 有励磁调节恒定的Ug： If变f Eq变f Ug不变, -UUsin、'， X' = X, 、'=Ug U4改善电力系统运行条件(1)异步电动机自启动(2) 同步发电机一一异步运行(3) 继电保护装置一一动作（4）水轮发电机组

5、强行励磁三、励磁系统的任务与要求1励磁调节器任务要求迅速响应输入信息变化时间常数小准确调节发电机电压自然调差系数精确合理分配无功功率电压调差系数范围大人工稳定区域运行无失灵区迅速反映系统故障励磁控制功能2励磁功率单元任务要求调节系统电压和本身无功可靠性、调节容量较强励磁能力頂值电压快速响应能力电压上升速度第二节同步发电机励磁系统一、直流励磁机励磁系统1原理（1）自励（2）他励IeeUEFRee t Iee t Uef励磁机t发电机Ree t I ee t Uef 副励T主励t发电机矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。2特点、优点：控制方便0缺点：有滑环、电刷易产生火花，可靠性不高 结构复杂，不易维护3应用Q

6、 中小容量机组(w 100MW)。旧型机组二、交流励磁机励磁系统1他励交流励磁机励磁系统(1) 原理- 自励 励磁调节器副励7主励33 <y3 <>交流发电机聞創沟燴鐺險爱氇谴净。(2) 特点。优点：响应速度快(相对DC);容量较大(相对DC)。缺点：有滑环、电刷易产生火花，可靠性不高结构复杂，不易维护(3) 应用0 中等容量机组(100MW 300MW )Q我国旧型机组2无刷励磁系统(1)原理副励磁机：电枢静止，磁极(励磁)旋转副励王励主励磁机：电枢旋转，磁极（励磁）静止 发电机：电枢静止，磁极（励磁）旋转交流发电机）；II>1 ! 1励磁调节器 （2）特点0优点：维

7、护工作量少；可靠性高无接触磨损，电机绝缘寿命长。缺点：响应速度慢不能直接灭磁对机械性能要求高（3）应用大容量机组（600MW）二、静止励磁系统1原理2特点、优点：维护工作量少;可靠性高主轴长度短，基建投资少电压响应速度快过电压低、缺点：发电机近端端路时，缺乏足够的强励能力继电保护的动作会受一定影响3应用、 大容量机组. 水轮机组600MW)、磁场建立第三节 励磁系统中转子磁场的建立与灭磁1励磁系统的强励要求。 转子励磁电压的最大值顶值电压： U EF,max强励倍数：UEF,max/ UeF,nH.6-2.0。转子磁场的建立速度励磁机的响应速度转子的响应速度(1)他励回路方程：,diEELee

8、Ree 1 ee = Edt回路电流：Lee (t)=R tE(1-e L )时间常数：T *T tRee(2)自励回路方程：,diEELeeRee i ee 二 U efdt磁化曲线：Ei匚0°Ieekl2励磁机的时间常数1 EE1diEEI EE' ReE I EE = Eo ki EEdtR七 回路电流：LEE(t)二 E0(1 - e j )时间常数:LeeRee - k3转子磁场的建立时间（1）响应时间U EFN r t095%(UefM -U EFN ) ' UefN " t1t "1 touef无需额外计算，已经含 在厶t中Uef4可

9、求（2）电压响应比AUef =Ud - Ua无法准确计算K11EFut d2EFut k的实质为磁通变化量EFAt1概念：将励磁绕组的磁场尽快减小到最小程度2要求：（1）灭磁时间要短；（2）灭磁过程中励磁绕组的电压不应超过允许值3方法（1）直流励磁机放电灭磁电路结构 影响灭磁的因素一一灭磁电阻 Rm适宜值：（4-5） RgO Rm越大，灭磁快，eo大；。Rm越小，灭磁慢，eo小； 理想灭磁保持为虫|y常数，过程会加快dt（2）交流励磁机逆变灭磁 基本原理：利用交流输出进行逆变 灭磁条件：o>9O°, 40° <仟90° ° ac电源不能消失

10、灭磁过程：state 1逆变灭磁。state 2电阻灭磁 理想灭磁。他励交流励磁系统。自并励的交流电取自发电机端，有衰减，速度慢第四节励磁调节器原理、励磁调节器基本功能。保证发电机在投入和退出电网运行时能平稳的转移，无功负荷，不 要引起对电网的冲击；、保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配；、励磁调节器原理 1测量比较单元（1）电压测量：Ug（交流）=Use（直流）(2)比较整定：Use -Uref= Ude 2综合放大单元（1）正竞比电路：励磁信号控制（2）负竞比电路：电压/频率限制器信号（3）信号综合放大电路：线性放大，双向限幅（4）互补输出电路：提高与下一级负载阻抗匹配能力3移向触发

11、单元（1）移向触发：U SM:=arccos U SYM（2）整流输出：U SMUd =2.34U1COS =234U1-U SYM三、励磁调节器静态工作特性1静态工作特性的合成（1）平移发电机的外特性改变RP值，即Uset整定。实现平稳的将发电机投入和退出电网运行（2）改变发电机的外特性的斜率调整调差系数Kadj，保证并联运行的发电机组间无功功率的合理分配。2发电机励磁控制系统静态特性（1）同步发电机励磁控制系统的静态工作特性是指在没有人工参与调节的情况 下，发电机机端电压与发电机电流的无功分量之间的静态特性。此特性通常称为发电机外特性或电压调节特性，也称为电压调差特性。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟

12、。Ug= Ug-nIg-q(2)发电机机端电压调差率：在自动励磁调节器的调差单元投入、电压给定值 固定、发电机功率因数为零的情况下，发电机无功负荷从零变化到额定值时， 用 发电机额定电压的百分数表示的发电机机端电压变化率。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。-'T 二U G1 - U G2100%Ge四、励磁调节器静态工作特性的调整 1定义在某一 RP值下，无功负荷电流从零变至额定值时，发电机电压的相对变化。Eg U G2KadjUg 釈=EG _ U G2-发电机的无功电流Igq也可表示为I GQI GQN用标幺值表示为-1 GQ -进，即m弋2调差系数的调整(1)改变极性。正调差接线。负调差接线U A 二 Ua I； RU b'二 UbU c' = U C I A R输入线