第9次課第3章(5節(jié))

1、電力系統(tǒng)自動裝置原理 水電學(xué)院電力系 王德意3.5 勵磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性勵磁控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性和并聯(lián)機(jī)組間的無功分配和并聯(lián)機(jī)組間的無功分配 3.5.1 勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性 靜態(tài)工作特性的合成靜態(tài)工作特性的合成 發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)靜態(tài)特性發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)靜態(tài)特性 調(diào)差系數(shù)的調(diào)整調(diào)差系數(shù)的調(diào)整 發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移3.5.3 并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配 無差調(diào)節(jié)特性無差調(diào)節(jié)特性 正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運行正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運行 發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓

2、變壓器后并聯(lián)運行發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器后并聯(lián)運行3.5.1勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁控制系統(tǒng)的組成：同步發(fā)電機(jī)、勵磁功率單元、勵勵磁控制系統(tǒng)的組成：同步發(fā)電機(jī)、勵磁功率單元、勵磁調(diào)節(jié)器。磁調(diào)節(jié)器。勵磁調(diào)節(jié)器的基本功能：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓與無功勵磁調(diào)節(jié)器的基本功能：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓與無功功率分配。功率分配。3.5.1勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖人工調(diào)節(jié)的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)人工調(diào)節(jié)的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng) 改變改變RC值來調(diào)節(jié)勵磁電流，從而改變發(fā)電機(jī)的機(jī)端電值來調(diào)節(jié)勵磁電流，從而改變發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓。壓。GDEIEEIRCRCEEW3.5.1勵磁

3、調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖帶比例式調(diào)節(jié)器的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)帶比例式調(diào)節(jié)器的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)GTVDE勵磁調(diào)節(jié)器IEEIRCRCEEWIEFGUIG3.5.1勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖比例式勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)特性比例式勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)特性E EIE E bIE E aIG bUG aUGU0ab調(diào)壓過程中的作用可用圖中 ab線段表示3.5.1勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖自動勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成環(huán)節(jié)自動勵磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成環(huán)節(jié)GUEFIqE3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成靜態(tài)工作特性的合

4、成勵磁調(diào)節(jié)器的簡化框圖勵磁調(diào)節(jié)器的簡化框圖3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成靜態(tài)工作特性的合成3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成靜態(tài)工作特性的合成（c）：余弦波觸發(fā)器的三相橋式全控整流電路具有線性特性，因此式中：K3、K4移相觸發(fā)和可控整流單元的放大系數(shù)。3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成靜態(tài)工作特性的合成（d）：在勵磁調(diào)節(jié)器工作范圍內(nèi)：UG升高，U AVR 急劇減??；UG降低，U AVR 就急劇增加。其中線段ab 為勵磁調(diào)節(jié)器的工作區(qū)。 工作區(qū)ab 內(nèi)發(fā)電機(jī)電壓

5、變化極小，可達(dá)到維持發(fā)電機(jī)端電壓水平的目的。3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成靜態(tài)工作特性的合成a）虛線：當(dāng)整定電位器RP滑動端右移時（移向負(fù)電源，右圖），勵磁調(diào)節(jié)器特性曲線將右移， 勵磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)內(nèi)的陡度，是調(diào)節(jié)器性能的主要指標(biāo)之一，即：式中 K調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)測量值測量值整定值整定值3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成靜態(tài)工作特性的合成調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K 與組成調(diào)節(jié)器的各單元增益的關(guān)系為可見，勵磁調(diào)節(jié)器總的放大倍數(shù)等于各組成單元放大倍數(shù)的乘積。3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜

6、態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)靜態(tài)特性發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)靜態(tài)特性發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)=勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)+發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的I EF = f (IQ)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)靜態(tài)特性發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)靜態(tài)特性（a） 發(fā)電機(jī)額定電壓附近的調(diào)節(jié)特性：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流IEF 無功負(fù)荷電流I Q3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)發(fā)電機(jī)勵磁自動控制系統(tǒng)靜態(tài)特性靜態(tài)特性（b）是利用作圖法作出的發(fā)電機(jī)無功調(diào)節(jié)特性曲線 UG = f (I Q) 圖上用虛線示出

7、工作段a、b 兩點的作圖過程。UG = f (IQ)曲線說明，發(fā)電機(jī)帶自動勵磁調(diào)節(jié)器后，無功電流I Q變動時，電壓UG 基本維持不變。3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性式中 UGe 發(fā)電機(jī)額定電壓；UG1、UG2 分別為空載運行和帶額定無功電流時的發(fā)電機(jī)電壓（見圖）,一般取UG2 =Uge調(diào)差系數(shù) 表示無功電流從零增加到額定值時，發(fā)電機(jī)電壓的相對變化。調(diào)節(jié)特性稍有下傾，下傾的程度表征了發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)運行特性的一個重要參數(shù)：調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)用 表示，其定義為3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器總的放大倍數(shù)K 越大，ab 直線越平緩，

8、調(diào)差系數(shù)就越小。但不能由此得出結(jié)論，認(rèn)為要改變調(diào)差系數(shù)只能通過改變K 的大小來實現(xiàn)。例如要使=0，則K，這顯然是不現(xiàn)實的。3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性的調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性的調(diào)整對自動勵磁調(diào)節(jié)器工作特性進(jìn)行調(diào)整，主要是為了滿足運行方面的要求： 保證并列運行發(fā)電機(jī)組間無功電流的合理分配，即改變調(diào)差系數(shù)； 保證發(fā)電機(jī)能平穩(wěn)的投入和退出工作，平穩(wěn)的改變無功負(fù)荷，而不發(fā)生無功功率的沖擊現(xiàn)象，即上下平移無功調(diào)節(jié)特性。3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整調(diào)差系數(shù)的調(diào)整1、當(dāng)調(diào)差系數(shù)0，即為正調(diào)差系數(shù)，表示發(fā)電機(jī)外特性

9、下傾，當(dāng)調(diào)差系數(shù)0，即為負(fù)調(diào)差系數(shù)，表示發(fā)電機(jī)外特性上翹，當(dāng)調(diào)差系數(shù)=0 ，即為無差調(diào)節(jié)。2、在實際運行中，發(fā)電機(jī)一般采用正調(diào)差系數(shù)。負(fù)調(diào)差系數(shù)主要是用來補償變壓器阻抗上的壓降，使發(fā)電機(jī)-變壓器組的外特性下傾度不致太厲害，這對于大型機(jī)組是必要的。3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整調(diào)差系數(shù)的調(diào)整3、在測量元件的輸入量中，除UG外，再增加一個與無功電流IQ成正比的分量，就獲得調(diào)整調(diào)差系數(shù)的效果。輸入量改為所以有時稱調(diào)差接線為無功補償接線3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整調(diào)差系數(shù)的調(diào)整4、以兩相式正調(diào)壓接線為例，說明調(diào)差

10、環(huán)節(jié)的工作原理。 電流在電阻Ra 和R c 產(chǎn)生的壓降與電壓互感器副邊三相電壓按相位組合后，送入測量單元的測量變壓器。 在正調(diào)壓接線時，其接線極性為兩相式正調(diào)差接線3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整調(diào)差系數(shù)的調(diào)整1）當(dāng)cos =0時，測量單元輸入電壓上升，勵磁電流將減小，迫使發(fā)電機(jī)電壓下降，其外特性U f IW 的下傾度加強。2）當(dāng)cos =1時，電壓U a 、U b 、U c 雖然較電壓Ua 、U b 、U c有變化，但幅值相差不多，故可以近似的認(rèn)為調(diào)差裝置不反映有功電流的變化。3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整

11、調(diào)差系數(shù)的調(diào)整3）當(dāng)0 cos 1時，發(fā)電機(jī)電流均可以分解為有功分量和無功分量。可以忽略有功分量對調(diào)差的影響，故只要計算其中無功電流的影響即可。 對于負(fù)調(diào)差接線，其極性關(guān)系為負(fù)調(diào)差接線及矢量圖的作法及分析方法與上述大致相同，可以仿照上面的方法畫出。由此可見，改變Ra 和Rc可以改變調(diào)差系數(shù) ，正負(fù)調(diào)差系數(shù)可以通過改變調(diào)差接線極性來獲得。3.5.2 勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移改變勵磁調(diào)節(jié)器的整定值改變勵磁調(diào)節(jié)器的整定值RP ，可控制無功功率特性可控制無功功率特性上下平移，實現(xiàn)了無功功率的轉(zhuǎn)移。上下平移，實現(xiàn)了無功功率的轉(zhuǎn)移。測量值測量

12、值整定值整定值3.5.3 并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配無差調(diào)節(jié)特性無差正調(diào)差無差調(diào)節(jié)特性無差正調(diào)差I(lǐng)QUGUUUIQ這時母線電壓必定等于第一臺發(fā)電機(jī)的端電壓U1，并保持不變，第二臺發(fā)電機(jī)的無功電流為IQ 。如果無功負(fù)荷改變，則第一臺發(fā)電機(jī)的無功電流將隨之改變，而第二臺發(fā)電機(jī)的無功電流維持不變，仍為IQ 。移動第二臺發(fā)電機(jī)調(diào)差特性2可以改變發(fā)電機(jī)之間無功負(fù)荷的分配。移動第一臺發(fā)電機(jī)調(diào)差特性1，不僅可以改變母線電壓，而且也可改變第二臺發(fā)電機(jī)的無功電流。3.5.3 并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配無差調(diào)節(jié)特性無差正調(diào)差無差調(diào)節(jié)特性無差正調(diào)差由上面分

13、析可知，一臺無差特性的發(fā)電機(jī)可以和一臺由上面分析可知，一臺無差特性的發(fā)電機(jī)可以和一臺或多臺正調(diào)差特性機(jī)組在同一母線上并聯(lián)運行，但由于或多臺正調(diào)差特性機(jī)組在同一母線上并聯(lián)運行，但由于無差特性發(fā)電機(jī)組將承擔(dān)所有無功功率的變化量，無功無差特性發(fā)電機(jī)組將承擔(dān)所有無功功率的變化量，無功功率的分配是不合理的，所以實際中很少采用。功率的分配是不合理的，所以實際中很少采用。3.5.3 并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配無差調(diào)節(jié)特性無差負(fù)調(diào)差無差調(diào)節(jié)特性無差負(fù)調(diào)差I(lǐng)QUGUUUIQ 雖然有交點，但不是穩(wěn)雖然有交點，但不是穩(wěn)定運行點。具有負(fù)調(diào)差定運行點。具有負(fù)調(diào)差特性的的發(fā)電機(jī)不能在特性的的

14、發(fā)電機(jī)不能在公共母線上并聯(lián)運行。公共母線上并聯(lián)運行。3.5.3 并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配無差調(diào)節(jié)特性兩臺無差無差調(diào)節(jié)特性兩臺無差I(lǐng)QUGUU 兩臺及以上無差特性的兩臺及以上無差特性的機(jī)組是不能在同一母線上機(jī)組是不能在同一母線上并聯(lián)運行的，因為無功功并聯(lián)運行的，因為無功功率的分配是隨意的，故機(jī)率的分配是隨意的，故機(jī)組不能穩(wěn)定運行組不能穩(wěn)定運行3.5.3 并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配兩臺正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行兩臺正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運行IQUGUGUGIQIQUGIQIQIQIQNUG0UGNQIQI3.5.3 并聯(lián)運行機(jī)組間無功功

15、率的分配并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配QG0GG0GNQNIUUUUI取UGN、IQN基準(zhǔn)則G0*G*Q*G0*G*G0GNGN1()UUIUUUUUGQUI在工況變化到 、 時有：Q*Q*Q*G*G*G*11()IIIUUU *G*G*G*11()QQQUUU IQUGUGUGIQIQUGIQIQIQIQNUG0UGNQIQI3.5.3 并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配并聯(lián)運行機(jī)組間無功功率的分配 上式表明：當(dāng)母線電壓波動時，發(fā)電機(jī)的無功增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，與給定值無關(guān)。式中的負(fù)號表示母線電壓降低時，發(fā)電機(jī)無功增加。 兩臺正調(diào)差特性機(jī)組在公共母線上并聯(lián)運行時，無功負(fù)荷分配與調(diào)差系數(shù)成反比，無功增量分配也與調(diào)差系數(shù)成反比。通常要求各發(fā)電機(jī)組間的無功負(fù)荷應(yīng)按機(jī)組容量分配，無功負(fù)荷增量也應(yīng)按機(jī)組容量分配，這就要求在公共母線上并聯(lián)運行的發(fā)電機(jī)具有相同的調(diào)差系數(shù)。 運行中通過調(diào)整給定值，使特性曲線平移，可改變機(jī)組的無功，并調(diào)整母線電壓水平。Q*Q*Q*G*G*G*11()IIIUUU *G*G*G*11