第9次课第3章(5节)

1、电力系统自动装置原理 水电学院电力系 王德意3.5 励磁控制系统调节特性励磁控制系统调节特性和并联机组间的无功分配和并联机组间的无功分配 3.5.1 励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性 静态工作特性的合成静态工作特性的合成 发电机励磁自动控制系统静态特性发电机励磁自动控制系统静态特性 调差系数的调整调差系数的调整 发电机调节特性的平移发电机调节特性的平移3.5.3 并联运行机组间无功功率的分配并联运行机组间无功功率的分配 无差调节特性无差调节特性 正调差特性的发电机的并联运行正调差特性的发电机的并联运行 发电机经升压

2、变压器后并联运行发电机经升压变压器后并联运行3.5.1励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图励磁控制系统的组成：同步发电机、励磁功率单元、励励磁控制系统的组成：同步发电机、励磁功率单元、励磁调节器。磁调节器。励磁调节器的基本功能：调节发电机的机端电压与无功励磁调节器的基本功能：调节发电机的机端电压与无功功率分配。功率分配。3.5.1励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图人工调节的直流励磁机励磁系统人工调节的直流励磁机励磁系统 改变改变RC值来调节励磁电流，从而改变发电机的机端电值来调节励磁电流，从而改变发电机的机端电压。压。GDEIEEIRCRCEEW3.5.1励磁

3、调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图带比例式调节器的直流励磁机励磁系统带比例式调节器的直流励磁机励磁系统GTVDE励磁调节器IEEIRCRCEEWIEFGUIG3.5.1励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图比例式励磁调节器的调节特性比例式励磁调节器的调节特性E EIE E bIE E aIG bUG aUGU0ab调压过程中的作用可用图中 ab线段表示3.5.1励磁调节器的基本特性与框图励磁调节器的基本特性与框图自动励磁调节器的构成环节自动励磁调节器的构成环节GUEFIqE3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性静态工作特性的合成静态工作特性的合

4、成励磁调节器的简化框图励磁调节器的简化框图3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性静态工作特性的合成静态工作特性的合成3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性静态工作特性的合成静态工作特性的合成（c）：余弦波触发器的三相桥式全控整流电路具有线性特性，因此式中：K3、K4移相触发和可控整流单元的放大系数。3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性静态工作特性的合成静态工作特性的合成（d）：在励磁调节器工作范围内：UG升高，U AVR 急剧减小；UG降低，U AVR 就急剧增加。其中线段ab 为励磁调节器的工作区。 工作区ab 内发电机电压

5、变化极小，可达到维持发电机端电压水平的目的。3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性静态工作特性的合成静态工作特性的合成a）虚线：当整定电位器RP滑动端右移时（移向负电源，右图），励磁调节器特性曲线将右移， 励磁调节器的特性曲线在工作区内的陡度，是调节器性能的主要指标之一，即：式中 K调节器的放大倍数测量值测量值整定值整定值3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性静态工作特性的合成静态工作特性的合成调节器放大系数K 与组成调节器的各单元增益的关系为可见，励磁调节器总的放大倍数等于各组成单元放大倍数的乘积。3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静

6、态工作特性发电机励磁自动控制系统静态特性发电机励磁自动控制系统静态特性发电机励磁自动控制系统发电机励磁自动控制系统=励磁系统励磁系统+发电机发电机发电机的I EF = f (IQ)发电机调节特性3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性发电机励磁自动控制系统静态特性发电机励磁自动控制系统静态特性（a） 发电机额定电压附近的调节特性：发电机转子电流IEF 无功负荷电流I Q3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性发电机励磁自动控制系统发电机励磁自动控制系统静态特性静态特性（b）是利用作图法作出的发电机无功调节特性曲线 UG = f (I Q) 图上用虚线示出

7、工作段a、b 两点的作图过程。UG = f (IQ)曲线说明，发电机带自动励磁调节器后，无功电流I Q变动时，电压UG 基本维持不变。3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性式中 UGe 发电机额定电压；UG1、UG2 分别为空载运行和带额定无功电流时的发电机电压（见图）,一般取UG2 =Uge调差系数 表示无功电流从零增加到额定值时，发电机电压的相对变化。调节特性稍有下倾，下倾的程度表征了发电机励磁控制系统运行特性的一个重要参数：调差系数调差系数用 表示，其定义为3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性励磁调节器总的放大倍数K 越大，ab 直线越平缓，

8、调差系数就越小。但不能由此得出结论，认为要改变调差系数只能通过改变K 的大小来实现。例如要使=0，则K，这显然是不现实的。3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性励磁调节器静态特性的调整励磁调节器静态特性的调整对自动励磁调节器工作特性进行调整，主要是为了满足运行方面的要求： 保证并列运行发电机组间无功电流的合理分配，即改变调差系数； 保证发电机能平稳的投入和退出工作，平稳的改变无功负荷，而不发生无功功率的冲击现象，即上下平移无功调节特性。3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性调差系数的调整调差系数的调整1、当调差系数0，即为正调差系数，表示发电机外特性

9、下倾，当调差系数0，即为负调差系数，表示发电机外特性上翘，当调差系数=0 ，即为无差调节。2、在实际运行中，发电机一般采用正调差系数。负调差系数主要是用来补偿变压器阻抗上的压降，使发电机-变压器组的外特性下倾度不致太厉害，这对于大型机组是必要的。3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性调差系数的调整调差系数的调整3、在测量元件的输入量中，除UG外，再增加一个与无功电流IQ成正比的分量，就获得调整调差系数的效果。输入量改为所以有时称调差接线为无功补偿接线3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性调差系数的调整调差系数的调整4、以两相式正调压接线为例，说明调差

10、环节的工作原理。 电流在电阻Ra 和R c 产生的压降与电压互感器副边三相电压按相位组合后，送入测量单元的测量变压器。 在正调压接线时，其接线极性为两相式正调差接线3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性调差系数的调整调差系数的调整1）当cos =0时，测量单元输入电压上升，励磁电流将减小，迫使发电机电压下降，其外特性U f IW 的下倾度加强。2）当cos =1时，电压U a 、U b 、U c 虽然较电压Ua 、U b 、U c有变化，但幅值相差不多，故可以近似的认为调差装置不反映有功电流的变化。3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性调差系数的调整

11、调差系数的调整3）当0 cos 1时，发电机电流均可以分解为有功分量和无功分量。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。 对于负调差接线，其极性关系为负调差接线及矢量图的作法及分析方法与上述大致相同，可以仿照上面的方法画出。由此可见，改变Ra 和Rc可以改变调差系数 ，正负调差系数可以通过改变调差接线极性来获得。3.5.2 励磁调节器的静态工作特性励磁调节器的静态工作特性发电机调节特性的平移发电机调节特性的平移改变励磁调节器的整定值改变励磁调节器的整定值RP ，可控制无功功率特性可控制无功功率特性上下平移，实现了无功功率的转移。上下平移，实现了无功功率的转移。测量值测量

12、值整定值整定值3.5.3 并联运行机组间无功功率的分配并联运行机组间无功功率的分配无差调节特性无差正调差无差调节特性无差正调差IQUGUUUIQ这时母线电压必定等于第一台发电机的端电压U1，并保持不变，第二台发电机的无功电流为IQ 。如果无功负荷改变，则第一台发电机的无功电流将随之改变，而第二台发电机的无功电流维持不变，仍为IQ 。移动第二台发电机调差特性2可以改变发电机之间无功负荷的分配。移动第一台发电机调差特性1，不仅可以改变母线电压，而且也可改变第二台发电机的无功电流。3.5.3 并联运行机组间无功功率的分配并联运行机组间无功功率的分配无差调节特性无差正调差无差调节特性无差正调差由上面分

13、析可知，一台无差特性的发电机可以和一台由上面分析可知，一台无差特性的发电机可以和一台或多台正调差特性机组在同一母线上并联运行，但由于或多台正调差特性机组在同一母线上并联运行，但由于无差特性发电机组将承担所有无功功率的变化量，无功无差特性发电机组将承担所有无功功率的变化量，无功功率的分配是不合理的，所以实际中很少采用。功率的分配是不合理的，所以实际中很少采用。3.5.3 并联运行机组间无功功率的分配并联运行机组间无功功率的分配无差调节特性无差负调差无差调节特性无差负调差IQUGUUUIQ 虽然有交点，但不是稳虽然有交点，但不是稳定运行点。具有负调差定运行点。具有负调差特性的的发电机不能在特性的的

14、发电机不能在公共母线上并联运行。公共母线上并联运行。3.5.3 并联运行机组间无功功率的分配并联运行机组间无功功率的分配无差调节特性两台无差无差调节特性两台无差IQUGUU 两台及以上无差特性的两台及以上无差特性的机组是不能在同一母线上机组是不能在同一母线上并联运行的，因为无功功并联运行的，因为无功功率的分配是随意的，故机率的分配是随意的，故机组不能稳定运行组不能稳定运行3.5.3 并联运行机组间无功功率的分配并联运行机组间无功功率的分配两台正调差特性的发电机并联运行两台正调差特性的发电机并联运行IQUGUGUGIQIQUGIQIQIQIQNUG0UGNQIQI3.5.3 并联运行机组间无功功

15、率的分配并联运行机组间无功功率的分配QG0GG0GNQNIUUUUI取UGN、IQN基准则G0*G*Q*G0*G*G0GNGN1()UUIUUUUUGQUI在工况变化到 、 时有：Q*Q*Q*G*G*G*11()IIIUUU *G*G*G*11()QQQUUU IQUGUGUGIQIQUGIQIQIQIQNUG0UGNQIQI3.5.3 并联运行机组间无功功率的分配并联运行机组间无功功率的分配 上式表明：当母线电压波动时，发电机的无功增量与电压偏差成正比，与调差系数成反比，与给定值无关。式中的负号表示母线电压降低时，发电机无功增加。 两台正调差特性机组在公共母线上并联运行时，无功负荷分配与调差系数成反比，无功增量分配也与调差系数成反比。通常要求各发电机组间的无功负荷应按机组容量分配，无功负荷增量也应按机组容量分配，这就要求在公共母线上并联运行的发电机具有相同的调差系数。 运行中通过调整给定值，使特性曲线平移，可改变机组的无功，并调整母线电压水平。Q*Q*Q*G*G*G*11()IIIUUU *G*G*G*11