第三章 同步发电机励磁自动调节

电力系统自动装置原理(第四版)

第三章 同步发电机 励磁自动控制系统

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总 述励磁系统的任务励磁系统的类型 励磁系统的整流电路 并联机组间无功分配 励磁装置的原理

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第一节 概述同步发电机的运行特性

同步发电机的空载电动势的大小发电机的励磁电流 励磁自动控制系统构成 G 发电机 励磁调节器

控制同步发 电机的励磁

励磁功率单元

电力系统

同步发电机的励磁系统

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一、同步发电机励磁控制系统的任务

电 压 控 制

无 功 分 配

提 高 稳 定

强 行 励 磁

强 行 减 磁电力系统 自动装置原理

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一 发电机励磁系统的任务 (一)电压控制..UEF GEW UG IG Eqφ

.

IEF

. .δ φG

. .IP

G

.UG

.j IQ xd

.xd IG

IQ IG

. .

等值电路

Eq

.

.UG

相量图

Eq U G jI G X d

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发电机励磁系统的任务 电压控制E q cos G U G I Q X d

Eq U G I Q X d

同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节 励磁电流来维持机端电压为给定水平的。电力系统 自动装置原理

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IG IEF

G

UG IG Eq Eq UG

Eq U G jI G X d

IQ UG

IP UG

Eq cos U G I Q X d Eq U G I Q X d

IG

负荷中的无功电流是造成Eq 和UG幅值差的主要原因。

UGe UG2 IEF2 IEF1 IQ1 IQ2 IQ

同步发电机的励磁自动 控制系统就是通过不断 地 调 节 励 磁电 流 来 维持 电力系统 端电压在给定水平的。自动装置原理

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发电机励磁系统的任务 (二)控制无功功率的分配设单机无穷大系统：.UG = 常数

G

.IG

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发电机励磁系统的任务 控制无功功率的分配由于发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁 电流的大小无关。

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电力系统的稳定

静态稳定 暂态稳定

电力系统静态稳定是指电力系统在正常运行状态下，经受微小 扰动后恢复到原来运行状态的能力。电力系统暂态稳定是指电力系统在某一正常运行方式下突然遭 受大扰动后，能否过渡 到一个新的稳定运行状态、或者恢复到 原来运行状态的能力。 电力系统受到小的或大的干扰后，计及自动调节和控制装置作 用的长过程的运行稳定问题称为动态稳定。

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发电机励磁系统的任务 提高并联运行的稳定性1 励磁对静态稳定的影响

发电机的输出功率为PG E qU X sin

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发电机励磁系统的任务 提高并联运行的稳定性

ca b最大可能传输的功率极限为

Pm 同步发电机的功角特性

E qU X 电力系统 自动装置原理

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发电机励磁系统的任务 提高并联运行的稳定性Pm Eq

,而Eq值与励磁无关，若调节励磁，则有外功率特性

它使发电机能在大于90度范围的人工稳 定区运行，即可提高发电机输送功率极 限或提高系统的稳定储备。

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发电机励磁系统的任务 提高并联运行的稳定性2 励磁对暂态稳定的影响

发电机的暂态稳定等面积法则

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要使励磁系统在短暂过程中完成符合要求的控制必须要求励 磁系统具备快速响应的条件。为此，一方面缩小励磁系统的 时间常数，另一方面尽可能提高强行励磁的倍数。

PGmax*0.750.70 0.65

PGmax*Te=0.1S0.75

K=4 K=2 K=1

0.70 0.65

Te=0.8S

0.500.35 0

0.50

0.2

0.4

0.6

0.8

Te(s)

0.35 0 1 2 3 4

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K

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发电机励磁系统的任务 (四)强行励磁以改善电力系统运行条件改善异步电动机的自启动

1 2 3

为异步发电机运行创造条件

提高继电保护工作的准确性

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1.改善异步电动机的自起动条件U(%)120 100 80 60 40 20 0 0 10 20 30

t(s)

2.为发电机异步运行创造条件 3.提高继电保护装置工作的正确性电力系统 自动装置原理

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发电机励磁系统的任务(五)水轮发电机强行减磁

当水轮发电机组发生故障突 然跳闸时，由于它的调速系统具 有较大的惯性，不能迅速关闭导 水叶，因而会使转速急剧上升。 如果不采取措施迅速降低发电机 的励磁电流，,则发电机电压有 可能升高到危及定子绝缘的程度， 所以，在这种情况下，要求励磁 自动控制系统能实现强行减磁。电力系统 自动装置原理

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二、对励磁系统的基本要求

维持电压水平和无功的合理分配

控制能力和调节范围快速反应能力

高度的可靠性 快速性

结构简单，易于维护足够的阻尼能力电力系统 自动装置原理

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ycwi.html