第9次課第3章(5節(jié))

電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理水電學(xué)院電力系王德意3.5勵(lì)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3.5.1勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)靜態(tài)特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移3.5.3并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功功率的分配無差調(diào)節(jié)特性正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變壓器后并聯(lián)運(yùn)行3.5.1勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖勵(lì)磁控制系統(tǒng)的組成：同步發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁功率單元、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。勵(lì)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。3.5.1勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖人工調(diào)節(jié)的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改變RC值來調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而改變發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓。3.5.1勵(lì)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(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)3.5.1勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖比例式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)特性調(diào)壓過程中的作用可用圖中ab線段表示3.5.1勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本特性與框圖自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成環(huán)節(jié)3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的簡(jiǎn)化框圖3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(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(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成（d）：在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器工作范圍內(nèi)：UG升高，UAVR急劇減?。籙G降低，UAVR就急劇增加。其中線段ab為勵(lì)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(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(tài)工作特性的合成a）虛線：當(dāng)整定電位器RP滑動(dòng)端右移時(shí)（移向負(fù)電源，右圖），勵(lì)磁調(diào)節(jié)器特性曲線將右移，勵(lì)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(cè)量值整定值3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性靜態(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(lì)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(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)靜態(tài)特性發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)=勵(lì)磁系統(tǒng)+發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的IEF=f(IQ)發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)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IQ3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)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(IQ) 圖上用虛線示出工作段a、b兩點(diǎn)的作圖過程。 UG=f(IQ)曲線說明，發(fā)電機(jī)帶自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器后，無功電流IQ變動(dòng)時(shí)，電壓UG基本維持不變。3.5.2勵(lì)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(yùn)行和帶額定無功電流時(shí)的發(fā)電機(jī)電壓（見圖）,一般取UG2=Uge調(diào)差系數(shù)δ表示無功電流從零增加到額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓的相對(duì)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(lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)：調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)用δ表示，其定義為3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器總的放大倍數(shù)K越大，ab直線越平緩，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)δ只能通過改變K的大小來實(shí)現(xiàn)。例如要使δ=0，則K→∞，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性的調(diào)整 對(duì)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器工作特性進(jìn)行調(diào)整，主要是為了滿足運(yùn)行方面的要求：①保證并列運(yùn)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)；②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(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整1、當(dāng)調(diào)差系數(shù)δ>0，即為正調(diào)差系數(shù)，表示發(fā)電機(jī)外特性下傾， 當(dāng)調(diào)差系數(shù)δ<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)δ=0，即為無差調(diào)節(jié)。2、在實(shí)際運(yùn)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(bǔ)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(duì)于大型機(jī)組是必要的。3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整3、在測(cè)量元件的輸入量中，除UG外，再增加一個(gè)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(shí)稱調(diào)差接線為無功補(bǔ)償接線3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(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)差環(huán)節(jié)的工作原理。 電流在電阻Ra和Rc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(cè)量單元的測(cè)量變壓器。 在正調(diào)壓接線時(shí)，其接線極性為兩相式正調(diào)差接線3.5.2勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整1）當(dāng)cos=0時(shí)，測(cè)量單元輸入電壓上升，勵(lì)磁電流將減小，迫使發(fā)電機(jī)電壓下降，其外特性Uf?IW的下傾度加強(qiáng)。2）當(dāng)cos=1時(shí)， 電壓Ua‘、Ub'、Uc' 雖然較電壓Ua、Ub、Uc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(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性調(diào)差系數(shù)的調(diào)整3）當(dāng)0<cos<1時(shí)，發(fā)電機(jī)電流均可以分解為有功分量和無功分量?？梢院雎杂泄Ψ至繉?duì)調(diào)差的影響，故只要計(jì)算其中無功電流的影響即可。對(duì)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)δ，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(lì)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 改變勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的整定值RP，可控制無功功率特性上下平移，實(shí)現(xiàn)了無功功率的轉(zhuǎn)移。測(cè)量值整定值3.5.3并聯(lián)運(yùn)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)差這時(shí)母線電壓必定等于第一臺(tái)發(fā)電機(jī)的端電壓U1，并保持不變，第二臺(tái)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(tái)發(fā)電機(jī)的無功電流將隨之改變，而第二臺(tái)發(fā)電機(jī)的無功電流維持不變，仍為IQ。移動(dòng)第二臺(tái)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(dòng)第一臺(tái)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(tái)發(fā)電機(jī)的無功電流。3.5.3并聯(lián)運(yùn)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 由上面分析可知，一臺(tái)無差特性的發(fā)電機(jī)可以和一臺(tái)或多臺(tái)正調(diào)差特性機(jī)組在同一母線上并聯(lián)運(yùn)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，無功功率的分配是不合理的，所以實(shí)際中很少采用。3.5.3并聯(lián)運(yùn)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)差雖然有交點(diǎn)，但不是穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。具有負(fù)調(diào)差特性的的發(fā)電機(jī)不能在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行。3.5.3并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功功率的分配無差調(diào)節(jié)特性－兩臺(tái)無差兩臺(tái)及以上無差特性的機(jī)組是不能在同一母線上并聯(lián)運(yùn)行的，因?yàn)闊o功功率的分配是隨意的，故機(jī)組不能穩(wěn)定運(yùn)行3.5.3并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功功率的分配兩臺(tái)正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行3.5.3并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功功率的分配取UGN、IQN基準(zhǔn)則3.5.3并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功功率的分配上式表明：當(dāng)母線電壓波動(dòng)時(shí)，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(hào)表示母線電壓降低時(shí)，發(fā)電機(jī)無功增加。兩臺(tái)正調(diào)差特性機(jī)組在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，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(yùn)行的發(fā)電機(jī)具有相同的調(diào)差系數(shù)。運(yùn)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。3.5.3并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無功功率的分配發(fā)電機(jī)經(jīng)升壓變