二电力系统电压自动调节

1、第二章电力系统电压地自动调节第一节电力系统电压地有关问题一、同步发电机励磁自动控制系统地组成何步发电机同步发电机系统'励磁调节器励磁系统、励磁功率单元二、励磁控制系统地基本任务。电压调节。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等效电路一二EqIUg向量图表达式：Eq=UgjXd%(2)外特性表达式：Eqcos、=UGIGXdsin:严格：EqCOS、=UGIQXdq近似：EqUgIQXd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美A:Eq=1.05,xd=0.1，/0;B:Eq=1.05,xd

2、=0.1,20;C:Eq=1.05,xd=0.1,8=0,2;(3)励磁电流对电压地控制IeffEqfUg：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无功功率地分配(1)发电机与无穷大系统母线并联向量图O匕/二一二系统'、）、.解读式Pg=UgIgcos炉=UgIp=Igcos:':：-CiPG=E"gsin、=Eqsin、=C2Xd分析亦Ig变，中变TlGsin中变；QG=UGIGsin邛变；Lf又T,-一一一_ttttIgcos中不变；PG=UgIgsin中不变;Eq变，砂tEqcos陵;lEF变TTTTTEqsin6不变；Eqcos-Ug4Qg

3、=Ug-G变;XdUGPG=sin5不变；XdIef对无功功率地控制Ief-Iq-Qg：调节励磁电流可以改变发电机无功功率(2)并联运行地发电机间地无功功率分配无励磁调节1Q-1Q11Q21'Q=1Q11'Q21Qi1Q2Qi1Q2521Q1：1Q21Q11Q2SN1：二1SN2Iq1Iq2l'Q2I'q1有励磁调节Q1Sn1Q2SnI'Q1SnQ1Q2UgI'q1I'q2I'q2SN2|G2Um1Um2Iq1Iq2I'Q1IQ23提高同步发电机并联运行稳定性(1)稳定性地概念静态稳定：小干扰后恢复到原状态；(如：负荷波动

4、)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EqUFG=sin、.X最大功率：Fm=EUX稳定区间：0,90无励磁调节EqU6=90,Pm=X有励磁调节恒定地Ug:If变一Eq变一Ug不变,=U式sin6'X'=X,5'=ug/UX'690口，P'mUgUX'4改善电力系统运行条件(1)异步电动机一一自启动(2)同步发电机一一异步运行(3)继电保护装置一一动作(4)水轮发电机组一一强行励磁三、励磁系统地任务与要求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

5、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Ww调节系统电压和本身无功可靠性、调节容量较强励磁能力IB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IEEREEJ-IEF(GRee一Iee一Uef励磁机一发电机ReeIee-Uef副励一主励一发电机2特点。优点：控制方便。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O中小容量机组（0100MW）。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）原理励磁调节器（2）特点。优点：响应速度快（相对DC）;容量较大（

6、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。中等容量机组（100MW300MW）。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）旋转副励王励。一巳，交流发电机O；励磁调节器(2)特点。优点：维护工作量少；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)三、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，缺乏足够地强励能力继电保

7、护地动作会受一定影响3应用。大容量机组(600MW)。水轮机组第三节励磁系统中转子磁场地建立与灭磁一、磁场建立1励磁系统地强励要求。转子励磁电压地最大值顶值电压：Uef,max强励倍数：UEF,max/UEF,N%.6-2.00转子磁场地建立速度励磁机地响应速度转子地响应速度2励磁机地时间常数(1)他励回路方程：Lee姐ReeIee=Edt_Rt回路电流：Lee«)=E(1-eL)时间常数：Tt=.Ree(2)自励回路方程：Lee吗ReeIee=Uefdt磁化曲线：E0Ui-EoIee=E0klEE1EE1dl“1EE-REE1EE=E0k|EEdtR-kt回路电流：LEE(t)=E

8、0(1-eL)时间常数：Tc=Ree-k3转子磁场地建立时间(1)响应时间UEFNrt095%(UEFMUEFN)UEFNrt1t=t1-t0Uef无需额外计算，已经含在与中士可求:t(2)电压响应比Uef=5-5无法准确计算1EFdt与k2=UEF2-dt,k的实质为磁通变化量0通常取，t=0.5sUefE可求:t二、灭磁1概念：将励磁绕组地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地电压不应超过允许值3方法(1)直流励磁机一一放电灭磁电路结构灭磁过程UeGe1=URRlLlRlRm影响灭磁地因素一一灭磁电阻Rm适宜值：(4-5)Rg。Rm越大，灭磁快,e0大

9、;。Rm越小,灭磁慢,eo小；理想灭磁保持为电u常数，过程会加快dt一(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：介90°,40V次90°ac电源不能消失灭磁过程：。state1逆变灭磁。state2电阻灭磁理想灭磁。他励交流励磁系统。自并励地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一、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地转移，无功负荷，不要引起对电网地冲击；。保证并联运行地发电机组间无功功率地合理分配；二、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-Ud

10、e2综合放大单元(1)正竞比电路：励磁信号控制(2)负克比电路：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移向触发单元(1)移向触发：?=arccos'SMUsym(2)整流输出：Ud=2.34U1cos=2.34U1-UMUSYM三、励磁调节器静态工作特性1静态工作特性地合成(1)平移发电机地外特性改变RP值，即Uset整定.实现平稳地将发电机投入和退出电网运行(2)改变发电机地外特性地斜率调整调差系数Kadj,保证并联运行地发电机组间无功功率地合理分配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地静态

11、工作特性是指在没有人工参与调节地情况下发电机机端电压与发电机电流地无功分量之间地静态特性.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.(2)发电机机端电压调差率：在自动励磁调节器地调差单元投入、电压给定值固定、发电机功率因数为零地情况下，发电机无功负荷从零变化到额定值时，用发电机额定电压地百分数表示地发电机机端电压变化率.UG1一乂2100%UGe四、励磁调节器静态工作特性地调整1定义在某一RP值下，无功负荷电流从零变至额定值时，发电机电压地相对变化.Eg-ug2.Kadj一一EG-UG2-UGO发电机地无功电流Igq也可表示为1GQEg-Ug2,EGNIgqn用标幺值表小为Igq”=强，即AQ=必KadjKadj2调差系数地调整(1)改变极性。正调差接线。负调差接线UA=Ua|cRUB'=UBUc'=UcI