电力系统自动化-第5讲-同步发电机励磁控制系统及特性分析课件3

第五讲同步发电机励磁控制系统及特性分析（3）主讲人：盛义发南华大学电气工程学院第五讲同步发电机励磁控制系统及特性分析（3）主讲人：盛义UniversityofSouthChinapage22022/12/27第五节励磁控制系统的调节特性励磁调节器的最基本功能是调节发电机的端电压输出用于控制励磁功率单元常用的励磁调节器是比例式调节器主要输入量是发电机端电压UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage32022/12/27比例式励磁调节器闭环控制在电力系统中运行的各种比例式励磁调节器都具有负斜率调节特性这种调节器可以稳定运行！UniversityofSouthChinapage3UniversityofSouthChinapage42022/12/27自动励磁调节器的构成环节UniversityofSouthChinapage4UniversityofSouthChinapage52022/12/271励磁调节器的静态工作特性UniversityofSouthChinapage5UniversityofSouthChinapage62022/12/27励磁调节器的静态工作特性的合成UniversityofSouthChinapage6UniversityofSouthChinapage72022/12/27励磁调节器的静态工作特性的调整UniversityofSouthChinapage7UniversityofSouthChinapage82022/12/27励磁调节器的放大系数励磁调节器的特性曲线在工作区的陡度是调节器的主要指标之一励磁调节器的总放大倍数是各单元放大倍数的乘积UniversityofSouthChinapage8UniversityofSouthChinapage92022/12/272发电机励磁自动控制系统的静态工作特性发电机的调节特性就是发电机转子电流与无功负荷电流之间的关系励磁机定子电流与励磁机的励磁电流之间是线性关系UniversityofSouthChinapage9UniversityofSouthChinapage102022/12/27发电机无功调节特性发电机转子电流直接用励磁机的励磁电流来表示a

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UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage112022/12/27发电机调差系数a

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发电机带有自动励磁调节器后，无功电流变化时，发电机机端电压基本维持不变调节特性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——调差系数调差系数表征了无功电流从零增加到额定值时发电机电压的相对变化调差系数表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力当调差单元退出运行时，其固有的无功调节特性也是下倾的，称为自然调差系数UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage122022/12/27发电机调节特性励磁调节器的调整是为了满足运行要求：1、发电机投入和退出运行时，能够平稳地改变无功负荷，不致于发生无功功率的冲击。2、保证并联运行的发电机组间的无功功率的合理分配。在励磁调节器中设置了电压整定和调差单元UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage132022/12/27发电机调节特性的平移通过调节特性的平移可以实现机组退出时无功功率的不突变UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage142022/12/273并联发电机组的无功功率分配多台发电机并联运行时，改变任何一台机组的励磁电流不仅影响本机组的无功电流，而且影响同一母线上并联机组的无功电流，母线电压也发生变化，这些变化与机组的调差特性有关。1、一台无差调节特性机组与有差调节特性机组并联运行稳定运行点不稳定运行点正调差特性无差调节特性负调差特性一台无差调节特性的发电机可以和多台正调差特性的发电机并联运行具有负调差特性的发电机是不能在公共母线上并联运行的UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage152022/12/27并联发电机组的无功功率分配2、两台无差调节特性机组并联运行无差调节特性1无差调节特性2两条曲线分离则无交点，实际运行又很难做到曲线重合，因此，两台无差调节特性机组是不能并联运行UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage162022/12/27并联发电机组的无功功率分配3、多台正调差特性机组并联运行1、母线电压波动时，发电机的无功电流增量与电压偏差成正比，与调差系数成反比，与电压整定值无关。2、在同一母线上并联发电机，无功负荷波动时，电压偏差相同，调差系数小的发电机承担多的无功电流增量UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage172022/12/27并联发电机组的无功功率分配3、为了满足各台发电机无功负荷的波动量与他们的额定容量成正比，则要求并联发电机组具有相同的调差系数。4、需要改变发电机组的无功负荷时，调整调节器的整定元件，使得特性曲线上下移动即可。UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage182022/12/274励磁调节器的辅助控制励磁调节系统辅助控制满足：1、发电机在进相运行时，发电机最小励磁电流值应该限制在发电机静态稳定极限和发电机定子端部发热允许的范围内，为此需要设立“最小励磁限制器”2、为了提高系统的稳定性，励磁系统具有高起始响应特性，励磁电流过大，则会危及发电机的安全，故而需要限制强励顶值电流，为此需要设置“瞬时电流限制器”辅助控制与正常控制的区别在于：辅助控制不参与正常调节，仅在发生非正常工况时，特定的限制辅助功能才起作用。辅助控制包括：瞬时励磁电流控制、最大励磁限制器、最小励磁限制器电压/频率限制与保护、发电机失磁监控UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage192022/12/27（1）瞬时励磁电流控制为了满足电力系统稳定性的要求，大容量发电机的励磁系统必须具有高起始响应的性能。通常采用高励磁顶值的方法来提高励磁机输出电压的起始增长速度高值励磁电压将会危及励磁机及发电机的安全，为此设置了“瞬时励磁电流控制器”具体控制——当励磁电流超过发电机允许的励磁顶值，立即限制励磁电流为UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage202022/12/27（2）最大励磁限制器最大励磁限制是为了防止转子绕组长时间过励磁而采取的措施。为了保证发电机转子发热的安全，励磁系统强励时间不允许超过规定值。若超过允许时间，励磁电流仍然降不下来，则执行最大励磁限制。他有两个设定值：1、强励顶值电流限制值

2、连续运行允许的过热限制值UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage212022/12/27（2）最大励磁限制器只要励磁电流超过过热限制值，励磁调节器就会启动一个过热电力积分器：励磁电流限制值为调节器按恒励磁电流运行励磁电流限制值为调节器按恒励磁电流运行UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage222022/12/27（3）最小励磁限制器发电机在实现欠励限制时，考虑留有一定的稳定储备后，限制值为一直线调节器发出欠励限制信号，励磁电流不再减少UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage232022/12/27（4）电压/频率限制与保护通常情况下，并网发电机的电压/频率比不会超过限制值，出现这种现象的原因：1、发电机甩负荷或者解列2、发电机组启动时误投励磁开关3、系统故障使频率降低在规定的时间内，仍然，则跳主开关灭磁UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage242022/12/27（5）发电机失磁监控发电机“失磁”是指发电机在运行中全部或者部分失去励磁电流，使转子磁场减弱或者消失，这是发电机运行中可能发生的一种故障状态。造成发电机失磁的原因：1、励磁开关误跳闸2、励磁机或晶闸管励磁系统元件损坏或发生故障3、自动灭磁开关误跳闸4、转子回路某处断线及误操作发电机组均配置有失磁保护，还设置了失磁监视功能UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage252022/12/27小结1、励磁调节器的静态工作特性2、励磁调节特性的调整3、发电机励磁自动控制系统的调节特性及调整4、并联发电机组的无功功率的分配5、调差系数6、励磁调节器的辅助控制7、瞬时电流限制8、最大励磁限制9、最小励磁限制10、电压/频率限制UniversityofSouthChinapage2第五讲同步发电机励磁控制系统及特性分析（3）主讲人：盛义发南华大学电气工程学院第五讲同步发电机励磁控制系统及特性分析（3）主讲人：盛义UniversityofSouthChinapage272022/12/27第五节励磁控制系统的调节特性励磁调节器的最基本功能是调节发电机的端电压输出用于控制励磁功率单元常用的励磁调节器是比例式调节器主要输入量是发电机端电压UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage282022/12/27比例式励磁调节器闭环控制在电力系统中运行的各种比例式励磁调节器都具有负斜率调节特性这种调节器可以稳定运行！UniversityofSouthChinapage3UniversityofSouthChinapage292022/12/27自动励磁调节器的构成环节UniversityofSouthChinapage4UniversityofSouthChinapage302022/12/271励磁调节器的静态工作特性UniversityofSouthChinapage5UniversityofSouthChinapage312022/12/27励磁调节器的静态工作特性的合成UniversityofSouthChinapage6UniversityofSouthChinapage322022/12/27励磁调节器的静态工作特性的调整UniversityofSouthChinapage7UniversityofSouthChinapage332022/12/27励磁调节器的放大系数励磁调节器的特性曲线在工作区的陡度是调节器的主要指标之一励磁调节器的总放大倍数是各单元放大倍数的乘积UniversityofSouthChinapage8UniversityofSouthChinapage342022/12/272发电机励磁自动控制系统的静态工作特性发电机的调节特性就是发电机转子电流与无功负荷电流之间的关系励磁机定子电流与励磁机的励磁电流之间是线性关系UniversityofSouthChinapage9UniversityofSouthChinapage352022/12/27发电机无功调节特性发电机转子电流直接用励磁机的励磁电流来表示a

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UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage362022/12/27发电机调差系数a

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发电机带有自动励磁调节器后，无功电流变化时，发电机机端电压基本维持不变调节特性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——调差系数调差系数表征了无功电流从零增加到额定值时发电机电压的相对变化调差系数表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力当调差单元退出运行时，其固有的无功调节特性也是下倾的，称为自然调差系数UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage372022/12/27发电机调节特性励磁调节器的调整是为了满足运行要求：1、发电机投入和退出运行时，能够平稳地改变无功负荷，不致于发生无功功率的冲击。2、保证并联运行的发电机组间的无功功率的合理分配。在励磁调节器中设置了电压整定和调差单元UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage382022/12/27发电机调节特性的平移通过调节特性的平移可以实现机组退出时无功功率的不突变UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage392022/12/273并联发电机组的无功功率分配多台发电机并联运行时，改变任何一台机组的励磁电流不仅影响本机组的无功电流，而且影响同一母线上并联机组的无功电流，母线电压也发生变化，这些变化与机组的调差特性有关。1、一台无差调节特性机组与有差调节特性机组并联运行稳定运行点不稳定运行点正调差特性无差调节特性负调差特性一台无差调节特性的发电机可以和多台正调差特性的发电机并联运行具有负调差特性的发电机是不能在公共母线上并联运行的UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage402022/12/27并联发电机组的无功功率分配2、两台无差调节特性机组并联运行无差调节特性1无差调节特性2两条曲线分离则无交点，实际运行又很难做到曲线重合，因此，两台无差调节特性机组是不能并联运行UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage412022/12/27并联发电机组的无功功率分配3、多台正调差特性机组并联运行1、母线电压波动时，发电机的无功电流增量与电压偏差成正比，与调差系数成反比，与电压整定值无关。2、在同一母线上并联发电机，无功负荷波动时，电压偏差相同，调差系数小的发电机承担多的无功电流增量UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage422022/12/27并联发电机组的无功功率分配3、为了满足各台发电机无功负荷的波动量与他们的额定容量成正比，则要求并联发电机组具有相同的调差系数。4、需要改变发电机组的无功负荷时，调整调节器的整定元件，使得特性曲线上下移动即可。UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage432022/12/274励磁调节器的辅助控制励磁调节系统辅助控制满足：1、发电机在进相运行时，发电机最小励磁电流值应该限制在发电机静态稳定极限和发电机定子端部发热允许的范围内，为此需要设立“最小励磁限制器”2、为了提高系统的稳定性，励磁系统具有高起始响应特性，励磁电流过大，则会危及发电机的安全，故而需要限制强励顶值电流，为此需要设置“瞬时电流限制器”辅助控制与正常控制的区别在于：辅助控制不参与正常调节，仅在发生非正常工况时，特定的限制辅助功能才起作用。辅助控制包括：瞬时励磁电流控制、最大励磁限制器、最小励磁限制器电压/频率限制与保护、发电机失磁监控UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage442022/12/27（1）瞬时励磁电流控制为了满足电力系统稳定性的要求，大容量发电机的励磁系统必须具有高起始响应的性能。通常采用高励磁顶值的方法来提高励磁机输出电压的起始增长速度高值励磁电压将会危及励磁机及发电机的安全，为此设置了“瞬时励磁电流控制器”具体控制——当励磁电流超过发电机允许的励磁顶值，立即限制励磁电流为UniversityofSouthChinapage1UniversityofSouthChinapage452022/12/27（2）最大励磁限制器最大励磁限制是为了防止转子绕组长时间过励磁而采取的措施。为了保证发电机转子发热的安全，励磁系统强励时间不允许超过规定值。若超过允许时间，励磁电流仍然降不下来，则执行最大励磁限制。他有两个设定值：1、强励顶值电流限制值

2、连续运行允许的过热限制值UniversityofSouthChinapage2UniversityofSouthChinapage462022/12/27（2）最大励磁限制器只要励磁电流超过过热限制值，励磁调节器就会启动一个过热电力积分器：励磁电流限制值为调节器按恒励磁电流