第八节同步发电机的自励恒压装置与并联运行发电机组的无功功率分配ppt课件

1、一、概述一、概述二、同步发电机的励磁自动调整二、同步发电机的励磁自动调整三、自励起压原理三、自励起压原理四、同步发电机的自励恒压装置四、同步发电机的自励恒压装置五、并联运行发电机组的无功功率分配五、并联运行发电机组的无功功率分配一、概述一、概述 缘由： 同步发电机电枢反应影响可用电枢反应电抗Xa描述，Xa与电枢漏抗X之和为同步电抗Xd，引入Xd后，一相电枢绕组等效电路图如右上图所示。 根据等效电路图可得同步发电机电压平衡方程及其相量图。由相量图可知，引起端电压变化的原因，除了电枢电阻Ra外，主要与负载大小和性质有关。但使用寿命大大缩短。但使用寿命大大缩短。气体放电灯：气体放电灯：U高寿命短，高

2、寿命短，U低启燃难且照度低。低启燃难且照度低。电压偏差不应超出规定的范围。电压偏差不应超出规定的范围。 措施： (IL励磁电流，IgQ发电机无功电流) 由发电机电压随负载电流大小和性质变化，为稳定电压，其励磁电流也应随之变化。 外特性与调节特性： cos一定时，端电压随着负载电流增大而下降的曲线称为外特性。电压下降主要是由于电枢反应的去磁作用造成的。因此，应增大励磁电流以补偿去磁作用，从而实现调节。一定时，一定时，ILIL随随IgQIgQ的增的增加而增大。加而增大。. .使并车操作易于进行，速度加快。使并车操作易于进行，速度加快。. .可使并联时失磁的发电机短时异步运行。可使并联时失磁的发电机

3、短时异步运行。态指标。态指标。 电压静态指标：电压静态指标： 即发电机稳态电压变化率。我国钢质海船入级即发电机稳态电压变化率。我国钢质海船入级与建造规范中对电压静态指标规定为：交流发电与建造规范中对电压静态指标规定为：交流发电机连同其励磁系统，应能在负载自空载至额定负机连同其励磁系统，应能在负载自空载至额定负载范围内，且其功率因数为额定值情况下，保持载范围内，且其功率因数为额定值情况下，保持其稳态电压的变化值在额定电压的其稳态电压的变化值在额定电压的2.5%以内。以内。应急发电机可允许在额定电压的应急发电机可允许在额定电压的3.5%以内。以内。 发电机稳态电压变化率按下式计算：发电机稳态电压变

4、化率按下式计算：maxmin%100%NNUUUUU或maxmin0%100%deUUUUU或率率合理分配。合理分配。电网出现短路故障时，对发电机进行强电网出现短路故障时，对发电机进行强迫迫励磁。励磁。超过超过1.5s。”23q LqN LIKI用于谐波励磁发电机的励磁自动调整装置。用于谐波励磁发电机的励磁自动调整装置。按电压偏差、电流幅值及相位调整。按电压偏差、电流幅值及相位调整。电磁元件，由于电磁常数电磁元件，由于电磁常数较大，影响其动态性能。较大，影响其动态性能。C保证顺利地自励起压。保证顺利地自励起压。若发电机剩磁消失，若发电机剩磁消失，可通过按可通过按SB充磁。充磁。路电阻，因此，又

5、路电阻，因此，又称为场阻线。称为场阻线。高电压高电压。如此循环，。如此循环，构成正反馈。最后磁路饱构成正反馈。最后磁路饱和，两特性稳定交于和，两特性稳定交于A点。点。回路总电阻足够小。回路总电阻足够小。特性特性 1 1 之间有三个交点。之间有三个交点。起压时，电压达到起压时，电压达到C C点后就点后就不再升高。不再升高。助起压。起压后再切助起压。起压后再切除升压变压器或打开主电路除升压变压器或打开主电路。1 1发电机电压变化的原因发电机电压变化的原因此外，无刷发电机励磁系统，结构较独特。此外，无刷发电机励磁系统，结构较独特。索引 反映负载电流分量的磁通信号叠加而成，然后再反映负载电流分量的磁通

6、信号叠加而成，然后再转换为电流。转换为电流。振电路，在振电路，在发电机起动发电机起动加速过程中，加速过程中，保证自励起保证自励起压成功。压成功。作用与前面作用与前面介绍一样。介绍一样。由相量图可知，由相量图可知，这样连接后，空载这样连接后，空载分量比原来超前分量比原来超前一个小于一个小于30的电的电角，可提高静态调压精度。角，可提高静态调压精度。的是提高反映负载电流的精度。的是提高反映负载电流的精度。索引 后后AVR补充补充调理。调理。索引 AVR的原理框图：、可控相复励的构成 AVR是一个闭环电压负反馈的调节系统。其输入信号是电压偏差信号，通过电压互感器检测发电机的端电压，与给定值比较后通过

7、调节器的调节，通过执行元件控制发电机的励磁电流，就可实现对发电机端电压的控制。 若调节器具有积分调节规律，则可实现无差调节。.晶闸管分流形式等。晶闸管分流形式等。电抗值与铁心饱和程度有关，在电抗器铁心加一辅助绕电抗值与铁心饱和程度有关，在电抗器铁心加一辅助绕组，可控制电抗器铁心的饱和程度。组，可控制电抗器铁心的饱和程度。AVR二次调节，控制绕组信号二次调节，控制绕组信号改变变压器磁路饱和程度，从改变变压器磁路饱和程度，从而使励磁电流和端电压都发生而使励磁电流和端电压都发生改动。改动。AVR输出控制信号减小，饱和输出控制信号减小，饱和电抗器铁心饱和程度降低，电电抗器铁心饱和程度降低，电抗值增大，

8、由饱和电抗器分流抗值增大，由饱和电抗器分流电流减小，励磁电流增加，端电压升高。电流减小，励磁电流增加，端电压升高。机端电压机端电压降低。反降低。反之，则端之，则端电压升高。电压升高。 可控相复励综述： 、基本形式 可控相复励是以相复励为主，增加AVR的辅助调节，实现同步发电机端电压恒定的。 相复励在负载电流发生变化的同时开始产生作用，进行励磁调节。在负载电流电枢反应作用还未达到最大时，励磁电流就已产生补偿作用，避免端电压出现过大的偏差。因此，其作用可保证恒压的动态指标。 相复励调节后仍存在偏差，AVR检测到偏差后进行二次调节，使端电压回到给定值或要求的范围内。因此，其作用是满足静态指标。本低、

9、易于系列化。本低、易于系列化。对发电机端电压检测的要求是：既要准确，又要快对发电机端电压检测的要求是：既要准确，又要快速。这就要求整流电路不能采用大电容滤波速。这就要求整流电路不能采用大电容滤波(惯性较惯性较大，影响反应速度大，影响反应速度)，因此检测电路一般采用多相整，因此检测电路一般采用多相整流，如六相整流、十二相整流等。流，如六相整流、十二相整流等。联运行时还应保证各发电机无功的合理分配。联运行时还应保证各发电机无功的合理分配。小电容就可滤小电容就可滤除交流脉动。除交流脉动。UN，U0减小。减小。索引 无刷同步发电机： 普通同步发电机工作时，通过电刷和滑环将直流励磁电流引进发电机转子励磁

10、绕组。 无刷同步发电机实际上是由两台同轴运行的同步发电机组成，一台采用转极式结构，一台采用转枢式结构。其励磁称为旋转励磁，可消除火花，减小维护工作量。索引 无刷励磁装置原理图： 无刷同步发电机与普通有刷同步发电机比，具有励磁控制放大系数大、调压器小、可靠等优点，但机组轴向尺寸增加，励磁机具有较大电磁惯性，因此动态特性较差。为此可采取有针对性的措施，改善其动态性能。 无刷发电机优点： 主要优点有：.运行时无火花，有利于保证发电机绝缘和防止对无线电的干扰。.采用相复励，强励能力好，结构简单，工作可靠。.AVR采用晶闸管交流侧分流，反应速度快，体积小，重量轻，结构精巧。.AVR放大倍数大，且具有PI

11、D调节作用，静态电压变化率在1以内，动态性能也较好。.采用差动电流互感器可使并联无功分配误差小于2.5，运行时，只需整定发电机U0=UN，负载时无需再对励磁进行人工调整。 要求： 并联机组运行时，无功功率按各自容量比例分配无功功率。否则会出现部分机组电流偏大，部分机组电流偏小，机组总的定子铜损增加，效率降低，且影响并联稳定。 我国规定：“并联运行的交流发电机组，当负载在总额定功率的20100范围内变化时，应能稳定运行，其功率分配的误差应符合下列要求：各发电机实际承担的无功功率与按发电机额定功率分配化例的计算值之差，应不超过最大发电机额定无功功率的士10”。 基本原理： 两台发电机频率、相位相等

12、，电压不相等时并联合闸，在两机电枢绕组间将出现无功环流，环流将使电压较高机组输出感性无功增大，电压较低机组输出的感性无功减少。 实际并联运行发电机无功功率，可根据功率因数高低判断，并通过改变发电机励磁电流，调整无功输出、实现无功功率转移。 船舶电站输出总无功功率取决于船舶负载消耗的无功。励磁不变时，负载感性无功增加，电网电压下降；反之，则电网电压升高。具有一致的具有一致的斜率。斜率。 阐明： 调压器的特性一般都是非线性的特性，若不采取其他措施，发电机并联运行时输出的无功功率一般不能平均或按容量比例分配无功功率。 为了平均分配无功，相复励一般采用均压连接，即将并联运行发电机励磁电源用“均压线衔接

13、，使它们的励磁电压相等，以保证调压器调节时励磁电流按相同规律变化，从而保证并联运行发电机输出的无功功率在各种无功负载时，基本能够平均或按容量比例进行分配。 均压线有交、直流均压线之分。 直流均压线： 对于同型号同容量的同步发电机，电机的各种电磁参数基本一致，只要励磁的直流电源电压相等，它们的励磁电流就基本相等，发电机端电压也就基本相等，输出无功分配也就基本稳定。同型号同容量同步发电机并联时采用直流均压线。即连接两励磁绕组的均压线。不一定一样，但自动调压器相复励输入空载分量相同。因此，不一定一样，但自动调压器相复励输入空载分量相同。因此，并联运行时采用均压线通过电阻并联运行时采用均压线通过电阻R R，将两个调压器空载分量输，将两个调压器空载分量输入端连接。交流均压线又称移相电抗器均压线。入端连接。交流均压线又称移相电抗器均压线。互感器之间采互感器之间采用这样连接只用这样连接只对无功敏感。对无功敏感。电压调整。若两台电压调整。若两台机并联运行，两个机并联运行，两个QF常闭触头断开，常闭触头断开，两个两个W2并联工作。并联工作。 本节要点本节要点一、电压偏差原因与危害，稳压的方法，一、电压偏差原因与危害，稳压的方法， 励励 磁自动调整装置功能与指标。磁自动调整装置功能与指标。二、调压方法，励磁自动调节作用、指标及二、调压方法，励磁自动调节作用、指标及