华电电力系统自动化第5讲-励磁系统3

华电电力系统自动化第5讲-励磁系统3第一页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity2/222023/4/28主要内容励磁控制系统的调节特性和无功分配励磁调节器基本特性和框图励磁调节器静态工作特性1静态工作合成，2静态工作特性，3调节特性平移并列机组之间的无功功率分配无差调节＋负调差＋正调差+无功分配发电机转子磁场建立和灭磁概念：转子强励，转子灭磁励磁机的时间常数/电压响应比励磁绕组灭磁励磁绕组对恒定电阻放电灭磁理想灭磁过程交流励磁机系统的逆变灭磁第二页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity3/222023/4/28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第三页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity4/222023/4/28励磁调节器的静态工作特性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第四页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity5/222023/4/28励磁调节器的静态工作特性及调整第五页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity6/222023/4/282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：IEF=f（IQ）发电机转子电流IEFvs.无功负荷电流IQ励磁机定子电流IEF

与励磁机的励磁电流IEE之间是线性关系第六页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity7/222023/4/28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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无功调节特性曲线特征：稍有下倾第七页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity8/222023/4/28发电机调差系数a

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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——调差系数无功电流从零增加到额定值时发电机电压的相对变化空载额定无功

多台发电机综合调差系数？第八页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity9/222023/4/28发电机调节特性的平移调节特性的平移——实现机组投退时无功功率的不突变其他机组投入其他机组退出第九页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity10/222023/4/28无功调节特性——如何实现平移a

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调节特性的平移可以通过调节UREF实现第十页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity11/222023/4/283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正调差特性无差调节特性

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

平移调差特性曲线，可以改变无功分配

平移调差特性曲线，可以改变电压第十一页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity12/222023/4/283并联发电机组的无功功率分配——无差＋负差负调差特性的发电机不能在公共母线上并联运行的不稳定运行点无差调节特性负调差特性

小扰动使得无功增加IEF增加以增加Q

无功进一步增加负调差特性机组第十二页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity13/222023/4/28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第十三页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity14/222023/4/28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GU1MU2MUQI1QI2QI¢1QI¢2QI1G2G2QID1QID第十四页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity15/222023/4/28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。第十五页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity16/222023/4/28第五节励磁系统中转子磁场的建立与灭磁

在电力系统发生故障时，系统母线电压极度降低，系统无功缺额很大，需要在很短的时间内补足无功缺额以使系统迅速恢复正常，这就要求有关的发电机转子磁场能够迅速增强，达到尽可能高的数值。

在事故情况下，转子励磁电压的最大值及其建立的速度（响应速度）是两个十分重要的指标——强励顶值与响应比。此外，为了使得发电机的励磁效果及时发挥，需要考虑：1、励磁机的响应速度要快，励磁机的时间常数小2、发电机转子磁场的建立速度要快。转子强励问题第十六页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity17/222023/4/282励磁绕组灭磁

所谓灭磁，就是将发电机转子励磁绕组的磁场尽快地减弱为最小程度。

如果突然断开转子回路，励磁绕组是个大电感，励磁电流不能突变，必然会产生很高的过电压，会危及到转子绕组的绝缘，因此，不能采用断开转子回路的办法来灭磁。对于灭磁的要求：1、灭磁时间短2、灭磁过程中转子电压不应超过允许值，即不超过额定值的4~5倍。第十七页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity18/222023/4/283励磁绕组灭磁——方式灭磁原理耗能型灭磁(短弧灭弧栅，前苏联曾使用)移能型灭磁（线性电阻灭磁/非线性电阻灭磁)逆变型灭磁不同机组情况（仅为部分举例）水轮机直流励磁机：线性电阻交流励磁机：非线性电阻＋逆变灭磁）汽轮机无刷励磁：GEW无法接入灭磁开关，按发电机时间常数自然灭磁，AE励磁灭磁，三机励磁：国外：主励磁机励磁绕组回路设置灭磁开关国内：发电机主励磁回路二或三断口灭磁开关＋线性电阻灭磁静止自励系统断开晶闸管整流器交流侧电源中性点进行灭磁（如GE）发电机励磁绕组回路设置灭磁开关＋线性电阻灭磁（如日立）非线性灭磁电阻（ABB，瑞典ASEA）第十八页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity19/222023/4/284励磁绕组对恒定电阻放电灭磁在灭磁过程中，转子绕组的端电压可以被控制R越大，转子绕组端电压衰减越快，灭磁过程也就快，但是，转子绕组端电压也就越大R越小，转子绕组端电压也就越小，但是，转子绕组端电压衰减越慢，灭磁过程也就慢

端电压4~5倍第十九页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity20/222023/4/285理想灭磁过程

理想的灭磁过程就是整个灭磁过程中始终保持转子绕组GEW的端电压为最大允许值不变，直至励磁回路断开为止

在灭磁过程中，转子回路的电流始终以等速减少，而不再以指数曲线减少，直至为零。曲线1灭磁，灭磁速度越来越慢。曲线2灭磁，励磁电流等速减少，在t时刻降为零，过程中端电压始终为额定值。第二十页，共22页。NorthChinaElectricPowerUniversity21/222023/4/286交流励磁机系统的逆变灭磁1、逆变过程中的逆变角取40度，以保证逆变成功2、逆变过程中交流电源不能消失，否则就无法实现有源逆变灭磁。