華電電力系統(tǒng)自動(dòng)化第5講-勵(lì)磁系統(tǒng)3

華電電力系統(tǒng)自動(dòng)化第5講-勵(lì)磁系統(tǒng)3第一頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity2/222023/4/28主要內(nèi)容勵(lì)磁控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)特性和無功分配勵(lì)磁調(diào)節(jié)器基本特性和框圖勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性1靜態(tài)工作合成，2靜態(tài)工作特性，3調(diào)節(jié)特性平移并列機(jī)組之間的無功功率分配無差調(diào)節(jié)＋負(fù)調(diào)差＋正調(diào)差+無功分配發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)建立和滅磁概念：轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)，轉(zhuǎn)子滅磁勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)/電壓響應(yīng)比勵(lì)磁繞組滅磁勵(lì)磁繞組對(duì)恒定電阻放電滅磁理想滅磁過程交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的逆變滅磁第二頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity3/222023/4/28發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的調(diào)整是為了滿足運(yùn)行要求：1、發(fā)電機(jī)投入和退出運(yùn)行時(shí)，能夠平穩(wěn)地改變無功負(fù)荷，不致于發(fā)生無功功率的沖擊。2、保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間的無功功率的合理分配。在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中設(shè)置了電壓整定和調(diào)差單元第三頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity4/222023/4/28勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的特性曲線在工作區(qū)的陡度是調(diào)節(jié)器的主要指標(biāo)之一第四頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity5/222023/4/28勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性及調(diào)整第五頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity6/222023/4/282發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性：IEF=f（IQ）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流IEFvs.無功負(fù)荷電流IQ勵(lì)磁機(jī)定子電流IEF

與勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流IEE之間是線性關(guān)系第六頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity7/222023/4/28發(fā)電機(jī)無功調(diào)節(jié)特性發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流直接用勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流來表示a

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無功調(diào)節(jié)特性曲線特征：稍有下傾第七頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity8/222023/4/28發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)a

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調(diào)節(jié)特性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)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)變化空載額定無功

多臺(tái)發(fā)電機(jī)綜合調(diào)差系數(shù)？第八頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity9/222023/4/28發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性的平移調(diào)節(jié)特性的平移——實(shí)現(xiàn)機(jī)組投退時(shí)無功功率的不突變其他機(jī)組投入其他機(jī)組退出第九頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity10/222023/4/28無功調(diào)節(jié)特性——如何實(shí)現(xiàn)平移a

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調(diào)節(jié)特性的平移可以通過調(diào)節(jié)UREF實(shí)現(xiàn)第十頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity11/222023/4/283并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配

多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，改變?nèi)魏我慌_(tái)機(jī)組的勵(lì)磁電流不僅影響本機(jī)組的無功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機(jī)組的無功電流，母線電壓也發(fā)生變化，這些變化與機(jī)組的調(diào)差特性有關(guān)。1、一臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組與有差調(diào)節(jié)特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)正調(diào)差特性無差調(diào)節(jié)特性

一臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)可以和多臺(tái)正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行

平移調(diào)差特性曲線，可以改變無功分配

平移調(diào)差特性曲線，可以改變電壓第十一頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity12/222023/4/283并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配——無差＋負(fù)差負(fù)調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)不能在公共母線上并聯(lián)運(yùn)行的不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)無差調(diào)節(jié)特性負(fù)調(diào)差特性

小擾動(dòng)使得無功增加IEF增加以增加Q

無功進(jìn)一步增加負(fù)調(diào)差特性機(jī)組第十二頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity13/222023/4/28并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配2、兩臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行無差調(diào)節(jié)特性1無差調(diào)節(jié)特性2兩條曲線分離則無交點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行又很難做到曲線重合，因此，兩臺(tái)無差調(diào)節(jié)特性機(jī)組是不能并聯(lián)運(yùn)行第十三頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity14/222023/4/28并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配3、多臺(tái)正調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行1、母線電壓波動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的無功電流增量與電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，與電壓整定值無關(guān)。2、在同一母線上并聯(lián)發(fā)電機(jī)，無功負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，電壓偏差相同，調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機(jī)承擔(dān)多的無功電流增量GU1MU2MUQI1QI2QI￠1QI￠2QI1G2G2QID1QID第十四頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity15/222023/4/28并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無功功率分配3、為了滿足各臺(tái)發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷的波動(dòng)量與他們的額定容量成正比，則要求并聯(lián)發(fā)電機(jī)組具有相同的調(diào)差系數(shù)。4、需要改變發(fā)電機(jī)組的無功負(fù)荷時(shí)，調(diào)整調(diào)節(jié)器的整定元件，使得特性曲線上下移動(dòng)即可。第十五頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity16/222023/4/28第五節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的建立與滅磁

在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)母線電壓極度降低，系統(tǒng)無功缺額很大，需要在很短的時(shí)間內(nèi)補(bǔ)足無功缺額以使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常，這就要求有關(guān)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)能夠迅速增強(qiáng)，達(dá)到盡可能高的數(shù)值。

在事故情況下，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電壓的最大值及其建立的速度（響應(yīng)速度）是兩個(gè)十分重要的指標(biāo)——強(qiáng)勵(lì)頂值與響應(yīng)比。此外，為了使得發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁效果及時(shí)發(fā)揮，需要考慮：1、勵(lì)磁機(jī)的響應(yīng)速度要快，勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù)小2、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的建立速度要快。轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)問題第十六頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity17/222023/4/282勵(lì)磁繞組滅磁

所謂滅磁，就是將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組的磁場(chǎng)盡快地減弱為最小程度。

如果突然斷開轉(zhuǎn)子回路，勵(lì)磁繞組是個(gè)大電感，勵(lì)磁電流不能突變，必然會(huì)產(chǎn)生很高的過電壓，會(huì)危及到轉(zhuǎn)子繞組的絕緣，因此，不能采用斷開轉(zhuǎn)子回路的辦法來滅磁。對(duì)于滅磁的要求：1、滅磁時(shí)間短2、滅磁過程中轉(zhuǎn)子電壓不應(yīng)超過允許值，即不超過額定值的4~5倍。第十七頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity18/222023/4/283勵(lì)磁繞組滅磁——方式滅磁原理耗能型滅磁(短弧滅弧柵，前蘇聯(lián)曾使用)移能型滅磁（線性電阻滅磁/非線性電阻滅磁)逆變型滅磁不同機(jī)組情況（僅為部分舉例）水輪機(jī)直流勵(lì)磁機(jī)：線性電阻交流勵(lì)磁機(jī)：非線性電阻＋逆變滅磁）汽輪機(jī)無刷勵(lì)磁：GEW無法接入滅磁開關(guān)，按發(fā)電機(jī)時(shí)間常數(shù)自然滅磁，AE勵(lì)磁滅磁，三機(jī)勵(lì)磁：國(guó)外：主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組回路設(shè)置滅磁開關(guān)國(guó)內(nèi)：發(fā)電機(jī)主勵(lì)磁回路二或三斷口滅磁開關(guān)＋線性電阻滅磁靜止自勵(lì)系統(tǒng)斷開晶閘管整流器交流側(cè)電源中性點(diǎn)進(jìn)行滅磁（如GE）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組回路設(shè)置滅磁開關(guān)＋線性電阻滅磁（如日立）非線性滅磁電阻（ABB，瑞典ASEA）第十八頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity19/222023/4/284勵(lì)磁繞組對(duì)恒定電阻放電滅磁在滅磁過程中，轉(zhuǎn)子繞組的端電壓可以被控制R越大，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減越快，滅磁過程也就快，但是，轉(zhuǎn)子繞組端電壓也就越大R越小，轉(zhuǎn)子繞組端電壓也就越小，但是，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減越慢，滅磁過程也就慢

端電壓4~5倍第十九頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity20/222023/4/285理想滅磁過程

理想的滅磁過程就是整個(gè)滅磁過程中始終保持轉(zhuǎn)子繞組GEW的端電壓為最大允許值不變，直至勵(lì)磁回路斷開為止

在滅磁過程中，轉(zhuǎn)子回路的電流始終以等速減少，而不再以指數(shù)曲線減少，直至為零。曲線1滅磁，滅磁速度越來越慢。曲線2滅磁，勵(lì)磁電流等速減少，在t時(shí)刻降為零，過程中端電壓始終為額定值。第二十頁，共22頁。NorthChinaElectricPowerUniversity21/222023/4/286交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的逆變滅磁1、逆變過程中的逆變角取40度，以保證逆變成功2、逆變過程中交流電源不能消失，否則就無法實(shí)現(xiàn)有源逆變滅磁。