二電力系統(tǒng)電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)

1、第二章電力系統(tǒng)電壓地自動(dòng)調(diào)節(jié)第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓地有關(guān)問題一、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)地組成何步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)'勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁系統(tǒng)、勵(lì)磁功率單元二、勵(lì)磁控制系統(tǒng)地基本任務(wù)。電壓調(diào)節(jié)。無功分配。提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性。提高電力系統(tǒng)運(yùn)行性能1電壓調(diào)節(jié)(1)基本關(guān)系*XdIg等效電路一二EqIUg向量圖表達(dá)式：Eq=UgjXd%(2)外特性表達(dá)式：Eqcos、=UGIGXdsin:嚴(yán)格：EqCOS、=UGIQXdq近似：EqUgIQXd曲線IqUgEqxd數(shù)學(xué)含義自變量應(yīng)變量截距斜率物理意義只受勵(lì)磁電流控制只與發(fā)電機(jī)參數(shù)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)勵(lì)磁電流對(duì)電壓地控制IeffEqfUg：勵(lì)磁電流可以改變機(jī)端電壓，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流維持機(jī)端電壓恒定2無功功率地分配(1)發(fā)電機(jī)與無窮大系統(tǒng)母線并聯(lián)向量圖O匕/二一二系統(tǒng)'、）、.解讀式Pg=UgIgcos爐=UgIp=Igcos:':：-CiPG=E"gsin、=Eqsin、=C2Xd分析亦Ig變，中變TlGsin中變；QG=UGIGsin邛變；Lf又T,-一一一_ttttIgcos中不變；PG=UgIgsin中不變;Eq變，砂tEqcos陵;lEF變TTTTTEqsin6不變；Eqcos-Ug4Qg

3、=Ug-G變;XdUGPG=sin5不變；XdIef對(duì)無功功率地控制Ief-Iq-Qg：調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以改變發(fā)電機(jī)無功功率(2)并聯(lián)運(yùn)行地發(fā)電機(jī)間地?zé)o功功率分配無勵(lì)磁調(diào)節(jié)1Q-1Q11Q21'Q=1Q11'Q21Qi1Q2Qi1Q2521Q1：1Q21Q11Q2SN1：二1SN2Iq1Iq2l'Q2I'q1有勵(lì)磁調(diào)節(jié)Q1Sn1Q2SnI'Q1SnQ1Q2UgI'q1I'q2I'q2SN2|G2Um1Um2Iq1Iq2I'Q1IQ23提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定性(1)穩(wěn)定性地概念靜態(tài)穩(wěn)定：小干擾后恢復(fù)到原狀態(tài)；(如：負(fù)荷波動(dòng)

4、)暫態(tài)穩(wěn)定：大干擾后恢復(fù)到原狀態(tài)或新狀態(tài)；(如：系統(tǒng)故障)(2)勵(lì)磁提高靜態(tài)穩(wěn)定性功角特性EqUFG=sin、.X最大功率：Fm=EUX穩(wěn)定區(qū)間：0,90無勵(lì)磁調(diào)節(jié)EqU6=90,Pm=X有勵(lì)磁調(diào)節(jié)恒定地Ug:If變一Eq變一Ug不變,=U式sin6'X'=X,5'=ug/UX'690口，P'mUgUX'4改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件(1)異步電動(dòng)機(jī)一一自啟動(dòng)(2)同步發(fā)電機(jī)一一異步運(yùn)行(3)繼電保護(hù)裝置一一動(dòng)作(4)水輪發(fā)電機(jī)組一一強(qiáng)行勵(lì)磁三、勵(lì)磁系統(tǒng)地任務(wù)與要求1勵(lì)磁調(diào)節(jié)器任務(wù)要求迅速響應(yīng)輸入信息變化時(shí)間常數(shù)小準(zhǔn)確調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓自然調(diào)差系數(shù)精確合理分

5、配無功功率電壓調(diào)差系數(shù)范圍大人工穩(wěn)定區(qū)域運(yùn)行無失靈區(qū)迅速反映系統(tǒng)故障勵(lì)磁控制功能2勵(lì)磁功率單元Ww調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓和本身無功可靠性、調(diào)節(jié)容量較強(qiáng)勵(lì)磁能力IB值電壓快速響應(yīng)能力電壓上升速度第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)一、直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)1原理(1)自勵(lì)(2)他勵(lì)I(lǐng)EEREEJ-IEF(GRee一Iee一Uef勵(lì)磁機(jī)一發(fā)電機(jī)ReeIee-Uef副勵(lì)一主勵(lì)一發(fā)電機(jī)2特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：控制方便。缺點(diǎn)：有滑環(huán)、電刷易產(chǎn)生火花，可靠性不高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護(hù)3應(yīng)用O中小容量機(jī)組（0100MW）。舊型機(jī)組二、交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)1他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)（1）原理勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（2）特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快（相對(duì)DC）;容量較大（

6、相對(duì)DC）。缺點(diǎn)：有滑環(huán)、電刷易產(chǎn)生火花，可靠性不高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護(hù)（3）應(yīng)用。中等容量機(jī)組（100MW300MW）。我國舊型機(jī)組2無刷勵(lì)磁系統(tǒng)（1）原理副勵(lì)磁機(jī)：電樞靜止，磁極（勵(lì)磁）旋轉(zhuǎn)主勵(lì)磁機(jī)：電樞旋轉(zhuǎn)，磁極（勵(lì)磁）靜止發(fā)電機(jī)：電樞靜止，磁極（勵(lì)磁）旋轉(zhuǎn)副勵(lì)王勵(lì)。一巳，交流發(fā)電機(jī)O；勵(lì)磁調(diào)節(jié)器(2)特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)工作量少；可靠性高無接觸磨損，電機(jī)絕緣壽命長。缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢不能直接滅磁對(duì)機(jī)械性能要求高(3)應(yīng)用大容量機(jī)組(600MW)三、靜止勵(lì)磁系統(tǒng)1原理2特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)工作量少；可靠性高主軸長度短，基建投資少電壓響應(yīng)速度快過電壓低。缺點(diǎn)：發(fā)電機(jī)近端端路時(shí)，缺乏足夠地強(qiáng)勵(lì)能力繼電保

7、護(hù)地動(dòng)作會(huì)受一定影響3應(yīng)用。大容量機(jī)組(600MW)。水輪機(jī)組第三節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)地建立與滅磁一、磁場(chǎng)建立1勵(lì)磁系統(tǒng)地強(qiáng)勵(lì)要求。轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓地最大值頂值電壓：Uef,max強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)：UEF,max/UEF,N%.6-2.00轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)地建立速度勵(lì)磁機(jī)地響應(yīng)速度轉(zhuǎn)子地響應(yīng)速度2勵(lì)磁機(jī)地時(shí)間常數(shù)(1)他勵(lì)回路方程：Lee姐ReeIee=Edt_Rt回路電流：Lee«)=E(1-eL)時(shí)間常數(shù)：Tt=.Ree(2)自勵(lì)回路方程：Lee嗎ReeIee=Uefdt磁化曲線：E0Ui-EoIee=E0klEE1EE1dl“1EE-REE1EE=E0k|EEdtR-kt回路電流：LEE(t)=E

8、0(1-eL)時(shí)間常數(shù)：Tc=Ree-k3轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)地建立時(shí)間(1)響應(yīng)時(shí)間UEFNrt095%(UEFMUEFN)UEFNrt1t=t1-t0Uef無需額外計(jì)算，已經(jīng)含在與中士可求:t(2)電壓響應(yīng)比Uef=5-5無法準(zhǔn)確計(jì)算1EFdt與k2=UEF2-dt,k的實(shí)質(zhì)為磁通變化量0通常取，t=0.5sUefE可求:t二、滅磁1概念：將勵(lì)磁繞組地磁場(chǎng)盡快減小到最小程度2要求：(1)滅磁時(shí)間要短；(2)滅磁過程中勵(lì)磁繞組地電壓不應(yīng)超過允許值3方法(1)直流勵(lì)磁機(jī)一一放電滅磁電路結(jié)構(gòu)滅磁過程UeGe1=URRlLlRlRm影響滅磁地因素一一滅磁電阻Rm適宜值：(4-5)Rg。Rm越大，滅磁快,e0大

9、;。Rm越小,滅磁慢,eo??；理想滅磁保持為電u常數(shù)，過程會(huì)加快dt一(2)交流勵(lì)磁機(jī)逆變滅磁基本原理：利用交流輸出進(jìn)行逆變滅磁條件：介90°,40V次90°ac電源不能消失滅磁過程：。state1逆變滅磁。state2電阻滅磁理想滅磁。他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)。自并勵(lì)地交流電取自發(fā)電機(jī)端，有衰減,速度慢第四節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理一、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器基本功能。保證發(fā)電機(jī)在投入和退出電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移，無功負(fù)荷，不要引起對(duì)電網(wǎng)地沖擊；。保證并聯(lián)運(yùn)行地發(fā)電機(jī)組間無功功率地合理分配；二、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原理1測(cè)量比較單元(1)電壓測(cè)量：Ug(交流)=Use(直流)(2)比較整定：Use-Uref-Ud

10、e2綜合放大單元(1)正競(jìng)比電路：勵(lì)磁信號(hào)控制(2)負(fù)克比電路：電壓/頻率限制器信號(hào)(3)信號(hào)綜合放大電路：線性放大，雙向限幅(4)互補(bǔ)輸出電路：提高與下一級(jí)負(fù)載阻抗匹配能力3移向觸發(fā)單元(1)移向觸發(fā)：?=arccos'SMUsym(2)整流輸出：Ud=2.34U1cos=2.34U1-UMUSYM三、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性1靜態(tài)工作特性地合成(1)平移發(fā)電機(jī)地外特性改變RP值，即Uset整定.實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)地將發(fā)電機(jī)投入和退出電網(wǎng)運(yùn)行(2)改變發(fā)電機(jī)地外特性地斜率調(diào)整調(diào)差系數(shù)Kadj,保證并聯(lián)運(yùn)行地發(fā)電機(jī)組間無功功率地合理分配2發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性(1)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)地靜態(tài)

11、工作特性是指在沒有人工參與調(diào)節(jié)地情況下發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓與發(fā)電機(jī)電流地?zé)o功分量之間地靜態(tài)特性.此特性通常稱為發(fā)電機(jī)外特性或電壓調(diào)節(jié)特性，也稱為電壓調(diào)差特性.(2)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)差率：在自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器地調(diào)差單元投入、電壓給定值固定、發(fā)電機(jī)功率因數(shù)為零地情況下，發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷從零變化到額定值時(shí)，用發(fā)電機(jī)額定電壓地百分?jǐn)?shù)表示地發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化率.UG1一乂2100%UGe四、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性地調(diào)整1定義在某一RP值下，無功負(fù)荷電流從零變至額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓地相對(duì)變化.Eg-ug2.Kadj一一EG-UG2-UGO發(fā)電機(jī)地?zé)o功電流Igq也可表示為1GQEg-Ug2,EGNIgqn用標(biāo)幺值表小為Igq”=強(qiáng)，即AQ=必KadjKadj2調(diào)差系數(shù)地調(diào)整(1)改變極性。正調(diào)差接線。負(fù)調(diào)差接線UA=Ua|cRUB'=UBUc'=UcI