第五章同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)2/432022-4-22主要內(nèi)容主要內(nèi)容1、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù)、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù) （1）電壓控制）電壓控制 （2）控制無(wú)功功率）控制無(wú)功功率 （3）提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性）提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性 （4）改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件）改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件 （5）水輪發(fā)電機(jī)強(qiáng)行減磁）水輪發(fā)電機(jī)強(qiáng)行減磁2、對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求、對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求3、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)的各種類(lèi)型及其、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)的各種類(lèi)型及其 結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)3/432022-4-22第一節(jié)第一節(jié) 概述概述4/432022-4-22第一節(jié)第一節(jié) 概述概述

2、同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與它的空載電動(dòng)勢(shì)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性與它的空載電動(dòng)勢(shì)Eq值的大小有關(guān)，值的大小有關(guān)，而而Eq值是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的函數(shù)。改變勵(lì)磁電流就可以影響同值是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的函數(shù)。改變勵(lì)磁電流就可以影響同步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行特性。步發(fā)電機(jī)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行特性。在某些故障情況下，發(fā)電機(jī)端電壓降低將導(dǎo)致電力在某些故障情況下，發(fā)電機(jī)端電壓降低將導(dǎo)致電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平下降，為此，當(dāng)電力系統(tǒng)故障時(shí)，要系統(tǒng)穩(wěn)定水平下降，為此，當(dāng)電力系統(tǒng)故障時(shí)，要求發(fā)電機(jī)迅速增大勵(lì)磁電流，以維持電網(wǎng)的電壓水求發(fā)電機(jī)迅速增大勵(lì)磁電流，以維持電網(wǎng)的電壓水平及穩(wěn)定性。平及穩(wěn)定性。 電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電

3、流的變化主要電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的變化主要影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率分配。影響電網(wǎng)的電壓水平和并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組間無(wú)功功率分配。 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的自動(dòng)控制在保證電能質(zhì)量、無(wú)功功率的同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁的自動(dòng)控制在保證電能質(zhì)量、無(wú)功功率的合理分配、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性方面均起到十分重要的合理分配、提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性方面均起到十分重要的作用。作用。5/432022-4-22勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元和發(fā)電機(jī)構(gòu)成了由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元和發(fā)電機(jī)構(gòu)成了反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)。勵(lì)磁勵(lì)磁功率單元功率單元G勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器輸入信息輸入

4、信息發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流子提供直流電流 根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出6/432022-4-22一一 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù)1、電壓控制、電壓控制(調(diào)壓精度調(diào)壓精度0.5%)2、控制無(wú)功功率分配、控制無(wú)功功率分配3、提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性、提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性4、改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件、改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件 改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件 為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件 提高繼電保護(hù)

5、裝置工作的正確性提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性5、水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行減磁、水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行減磁7/432022-4-22 負(fù)荷的無(wú)功電流是造成負(fù)荷的無(wú)功電流是造成Eq,UG 之間幅值差的主要原因之間幅值差的主要原因1 1 電壓控制電壓控制勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)擔(dān)負(fù)了維持電壓水平的任務(wù)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)擔(dān)負(fù)了維持電壓水平的任務(wù)G GEFUEFIGUGIGEWGEWqEGUGIdXqEGUGIdGXjIdQXjIPIQIG等值等值dGGqXI jUEdQGGqXIUEcosdQGqXIUE1cosG8/432022-4-221 1 電壓控制電壓控制機(jī)端電壓機(jī)端電壓勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流負(fù)荷無(wú)功電流負(fù)

6、荷無(wú)功電流 勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)就是通過(guò)不斷的勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)就是通過(guò)不斷的調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)來(lái)維持發(fā)電機(jī)端電壓為設(shè)定值的維持發(fā)電機(jī)端電壓為設(shè)定值的 注：改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)注：改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流一般都不直接在磁電流一般都不直接在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，而是行，而是改變勵(lì)磁機(jī)的改變勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流的方法來(lái)達(dá)到勵(lì)磁電流的方法來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)目的調(diào)節(jié)目的。原因是轉(zhuǎn)子。原因是轉(zhuǎn)子回路的電流很大，不易回路的電流很大，不易直接調(diào)整。直接調(diào)整。同步電機(jī)外特性同步電機(jī)外特性9/432022-4-222 2 控制無(wú)功功率分配控制無(wú)功功率分配與無(wú)窮大母線并聯(lián)運(yùn)行與無(wú)窮大母線并聯(lián)運(yùn)行G GGU= =

7、 常常數(shù)數(shù)GI單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)cos.GGGPU Iconst 發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率只受調(diào)速器控制率只受調(diào)速器控制sin.qGGdE UPconstX 1cosKIG2sinKEq10/432022-4-222 2 控制無(wú)功功率分配控制無(wú)功功率分配與無(wú)窮大母線并聯(lián)運(yùn)行與無(wú)窮大母線并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流變化只是改變了機(jī)組的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流變化只是改變了機(jī)組的無(wú)功功率無(wú)功功率Q Q和功率和功率角角值值的大小。的大小。與無(wú)窮大母線并聯(lián)運(yùn)與無(wú)窮大母線并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組，調(diào)節(jié)勵(lì)磁行的機(jī)組，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流就可以改變發(fā)電電流就可以改變發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率。機(jī)的無(wú)功功率。G GGU= = 常

8、常數(shù)數(shù)GI11/432022-4-222 2 控制無(wú)功功率分配控制無(wú)功功率分配多臺(tái)發(fā)電機(jī)并多臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行聯(lián)運(yùn)行GG1QI2QIQI并聯(lián)發(fā)電機(jī)組無(wú)功功率分配取決并聯(lián)發(fā)電機(jī)組無(wú)功功率分配取決于各發(fā)電機(jī)的外特性，曲線越平于各發(fā)電機(jī)的外特性，曲線越平坦的機(jī)組其無(wú)功電流的增量越大坦的機(jī)組其無(wú)功電流的增量越大通常希望發(fā)電機(jī)組間的無(wú)功功率通常希望發(fā)電機(jī)組間的無(wú)功功率分配按照機(jī)組容量大小比例分配分配按照機(jī)組容量大小比例分配單純把并聯(lián)所有機(jī)組的外特性單純把并聯(lián)所有機(jī)組的外特性做成相同是不可能的做成相同是不可能的調(diào)節(jié)勵(lì)磁可以任意改變調(diào)節(jié)勵(lì)磁可以任意改變外特性曲線的斜率以達(dá)外特性曲線的斜率以達(dá)到合理分配無(wú)功的目

9、的。到合理分配無(wú)功的目的。GU1MU2MUQI1QI2QI1QI2QI1G2G2QID1QID12/432022-4-222 2 控制無(wú)功功率分配控制無(wú)功功率分配名稱(chēng)說(shuō)明名稱(chēng)說(shuō)明我國(guó)在我國(guó)在1953年以前把調(diào)整同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的自年以前把調(diào)整同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的自動(dòng)裝置成為動(dòng)裝置成為“自動(dòng)調(diào)壓器自動(dòng)調(diào)壓器”，1953年后又改稱(chēng)為年后又改稱(chēng)為“自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器”，現(xiàn)在又有，現(xiàn)在又有重稱(chēng)為自動(dòng)調(diào)壓器的趨勢(shì)。重稱(chēng)為自動(dòng)調(diào)壓器的趨勢(shì)。13/432022-4-223 3 提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)在在20

10、世紀(jì)世紀(jì)60年代及以前年代及以前1 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性2 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)受到系統(tǒng)受到小擾動(dòng)小擾動(dòng)后后保持保持所有運(yùn)行所有運(yùn)行參數(shù)接近正常值的能力參數(shù)接近正常值的能力系統(tǒng)受到系統(tǒng)受到大擾動(dòng)大擾動(dòng)后，系統(tǒng)參數(shù)后，系統(tǒng)參數(shù)恢恢復(fù)到正常值復(fù)到正常值的能力的能力出現(xiàn)了出現(xiàn)了自動(dòng)再同期現(xiàn)象自動(dòng)再同期現(xiàn)象發(fā)電機(jī)在失去同步后經(jīng)過(guò)較短時(shí)間的發(fā)電機(jī)在失去同步后經(jīng)過(guò)較短時(shí)間的異步運(yùn)行又自動(dòng)牽入同步，主系統(tǒng)仍然能夠保持同步異步運(yùn)行又自動(dòng)牽入同步，主系統(tǒng)仍然能夠保持同步1 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性2 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性3 綜合穩(wěn)定性綜合穩(wěn)定性小擾動(dòng)小變速運(yùn)行狀態(tài)小擾動(dòng)小變速運(yùn)行狀態(tài)大擾動(dòng)小變速運(yùn)行狀態(tài)大擾動(dòng)小

11、變速運(yùn)行狀態(tài)大擾動(dòng)大變速運(yùn)行狀態(tài)大擾動(dòng)大變速運(yùn)行狀態(tài)1954年蘇聯(lián)學(xué)年蘇聯(lián)學(xué)者維者維.柯柯.維尼柯維尼柯夫夫電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)機(jī)電過(guò)渡過(guò)程機(jī)電過(guò)渡過(guò)程14/432022-4-22電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)1 靜態(tài)不穩(wěn)定性靜態(tài)不穩(wěn)定性1974年美國(guó)學(xué)者年美國(guó)學(xué)者拜金利及金巴克主拜金利及金巴克主編論文集編論文集大規(guī)模大規(guī)模電力系統(tǒng)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性2 動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性3 暫態(tài)不穩(wěn)定性暫態(tài)不穩(wěn)定性功角過(guò)大而失步（滑行失步）功角過(guò)大而失步（滑行失步）大小擾動(dòng)引起的振蕩失步大小擾動(dòng)引起的振蕩失步大擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)在第一搖擺失步大擾動(dòng)后發(fā)電機(jī)在第一搖擺失步靜態(tài)靜態(tài)/動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性

12、定義及理解出現(xiàn)了混亂動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性定義及理解出現(xiàn)了混亂1981年在年在IEEE PES Winter Meeting重新對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)重新對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行定義行定義1 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性/小擾動(dòng)穩(wěn)定性小擾動(dòng)穩(wěn)定性2 暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性/大擾動(dòng)穩(wěn)定性大擾動(dòng)穩(wěn)定性當(dāng)系統(tǒng)受到小的干擾后，系統(tǒng)會(huì)達(dá)到與受干擾前相同或接近的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)受到小的干擾后，系統(tǒng)會(huì)達(dá)到與受干擾前相同或接近的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)遭受到干擾后，系統(tǒng)可以達(dá)到一個(gè)可以接受的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)遭受到干擾后，系統(tǒng)可以達(dá)到一個(gè)可以接受的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)所加干擾足夠小，可以用系統(tǒng)的所加干擾足夠小，可以用系統(tǒng)的線性化方程來(lái)描述系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程線性化方

13、程來(lái)描述系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程所加的干擾使得不能用系統(tǒng)的線所加的干擾使得不能用系統(tǒng)的線性化方程來(lái)描述系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程性化方程來(lái)描述系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程15/432022-4-22電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)2004年年8月，月，IEEE發(fā)表了發(fā)表了CIGRE第第38委員會(huì)與委員會(huì)與IEEE系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為委員會(huì)聯(lián)合小組制定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類(lèi)及定義為委員會(huì)聯(lián)合小組制定的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類(lèi)及定義電力系統(tǒng)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性小干擾功角小干擾功角穩(wěn)定性穩(wěn)定性大干擾功角大干擾功角穩(wěn)定性穩(wěn)定性小干擾電壓小干擾電壓穩(wěn)定性穩(wěn)定性大干擾電壓大

14、干擾電壓穩(wěn)定性穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性短期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定性16/432022-4-22電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)功角穩(wěn)定性功角穩(wěn)定性注：把原來(lái)的注：把原來(lái)的靜態(tài)穩(wěn)定（小靜態(tài)穩(wěn)定（小擾動(dòng)穩(wěn)定性）擾動(dòng)穩(wěn)定性）和暫態(tài)穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性（大干擾穩(wěn)定（大干擾穩(wěn)定性）合起來(lái)統(tǒng)性）合起來(lái)統(tǒng)稱(chēng)為功角穩(wěn)定稱(chēng)為功角穩(wěn)定性性表征著系統(tǒng)維持同步的能力，主要原因是發(fā)電機(jī)輸入、表征著系統(tǒng)維持同步的能力，主要原因是發(fā)電機(jī)輸入、輸出轉(zhuǎn)矩平衡受到破壞，失步的形式可能是功角單調(diào)輸出轉(zhuǎn)矩平衡受到破壞，失步的形式可能是功角單調(diào)增長(zhǎng)，也可能是增幅振

15、蕩。增長(zhǎng)，也可能是增幅振蕩。分析時(shí)間為分析時(shí)間為1020s靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)在小干擾下維持同步的能力系統(tǒng)在小干擾下維持同步的能力滑行失步型滑行失步型振蕩失步型振蕩失步型暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性系統(tǒng)在大干擾下維持同步的能力系統(tǒng)在大干擾下維持同步的能力功角非周期增長(zhǎng)而失步功角非周期增長(zhǎng)而失步增幅的低頻振蕩而失步增幅的低頻振蕩而失步17/432022-4-22電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)電壓穩(wěn)定性電壓穩(wěn)定性表征著系統(tǒng)在給定的初始條件下，受到擾動(dòng)后維持所表征著系統(tǒng)在給定的初始條件下，受到擾動(dòng)后維持所有母線的電壓的能力。主要原因是負(fù)荷需求與系統(tǒng)可有母線的電壓的能力。主要原因是負(fù)

16、荷需求與系統(tǒng)可能提供的總量出現(xiàn)了不平衡。表現(xiàn)在電壓持續(xù)下降能提供的總量出現(xiàn)了不平衡。表現(xiàn)在電壓持續(xù)下降（或上升），又稱(chēng)（或上升），又稱(chēng)“電壓崩潰電壓崩潰”。發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制產(chǎn)生重要的影響：在過(guò)渡過(guò)程中，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制產(chǎn)生重要的影響：在過(guò)渡過(guò)程中，當(dāng)勵(lì)磁電流的增長(zhǎng)達(dá)到設(shè)定的限幅值（相當(dāng)于勵(lì)磁控當(dāng)勵(lì)磁電流的增長(zhǎng)達(dá)到設(shè)定的限幅值（相當(dāng)于勵(lì)磁控制退出），常常是出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的直接原因。制退出），常常是出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的直接原因。大干擾電壓穩(wěn)定性大干擾電壓穩(wěn)定性小干擾電壓穩(wěn)定性小干擾電壓穩(wěn)定性短期電壓穩(wěn)定性短期電壓穩(wěn)定性長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定性系統(tǒng)在系統(tǒng)在大干擾后大干擾后維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力維持

17、可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力系統(tǒng)在系統(tǒng)在小干擾后小干擾后維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力維持可接受穩(wěn)態(tài)電壓的能力包含快速響應(yīng)負(fù)荷和勵(lì)磁控制等動(dòng)態(tài)特性及相互作用包含快速響應(yīng)負(fù)荷和勵(lì)磁控制等動(dòng)態(tài)特性及相互作用包含慢速響應(yīng)負(fù)荷和勵(lì)磁限幅器等動(dòng)態(tài)特性及相互作用包含慢速響應(yīng)負(fù)荷和勵(lì)磁限幅器等動(dòng)態(tài)特性及相互作用18/432022-4-22電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)頻率穩(wěn)定性頻率穩(wěn)定性1 表征著系統(tǒng)遭受到嚴(yán)重的故障造成出力與負(fù)荷出現(xiàn)表征著系統(tǒng)遭受到嚴(yán)重的故障造成出力與負(fù)荷出現(xiàn)較大的不平衡時(shí)維持頻率在可接受的范圍的能力。取較大的不平衡時(shí)維持頻率在可接受的范圍的能力。取決于系統(tǒng)在切除最大可能切除的負(fù)荷

18、后是否能夠恢復(fù)決于系統(tǒng)在切除最大可能切除的負(fù)荷后是否能夠恢復(fù)出力與負(fù)荷之間的平衡。出力與負(fù)荷之間的平衡。2 頻率發(fā)生不穩(wěn)定時(shí)，潮流、電壓及其他變量會(huì)出現(xiàn)頻率發(fā)生不穩(wěn)定時(shí)，潮流、電壓及其他變量會(huì)出現(xiàn)大的波動(dòng)，并引起系統(tǒng)中控制和保護(hù)的動(dòng)作，造成更大的波動(dòng)，并引起系統(tǒng)中控制和保護(hù)的動(dòng)作，造成更多機(jī)組或負(fù)荷的切除。這種情況出現(xiàn)在大系統(tǒng)因失步多機(jī)組或負(fù)荷的切除。這種情況出現(xiàn)在大系統(tǒng)因失步而解列為數(shù)個(gè)孤立系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)之間而解列為數(shù)個(gè)孤立系統(tǒng)，在這些系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)之間的穩(wěn)定不是問(wèn)題，主要是出力和負(fù)荷是否會(huì)保持平衡。的穩(wěn)定不是問(wèn)題，主要是出力和負(fù)荷是否會(huì)保持平衡。頻頻率率過(guò)過(guò)渡渡過(guò)過(guò)程程時(shí)時(shí)間間

19、秒級(jí)（幾秒秒級(jí)（幾秒）低壓及低頻減載、發(fā)電機(jī)控制器起主要作用低壓及低頻減載、發(fā)電機(jī)控制器起主要作用分級(jí)（幾分）分級(jí)（幾分）鍋爐、機(jī)組保護(hù)和負(fù)荷調(diào)壓系統(tǒng)起主要作用鍋爐、機(jī)組保護(hù)和負(fù)荷調(diào)壓系統(tǒng)起主要作用19/432022-4-22電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義與分類(lèi) 我國(guó)在我國(guó)在2001年制定的年制定的DL755-2001電力系統(tǒng)安全電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則穩(wěn)定導(dǎo)則中將穩(wěn)定性分為：中將穩(wěn)定性分為： 靜態(tài)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定性小擾動(dòng)穩(wěn)定性小擾動(dòng)穩(wěn)定性 暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性大擾動(dòng)穩(wěn)定性大擾動(dòng)穩(wěn)定性 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性 電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)時(shí)，考慮調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)受到小擾動(dòng)時(shí)，考慮

20、調(diào)節(jié)器及元件動(dòng)態(tài)，并分析它在暫態(tài)過(guò)程后能否趨于或者器及元件動(dòng)態(tài)，并分析它在暫態(tài)過(guò)程后能否趨于或者接近原來(lái)穩(wěn)定工況的能力。接近原來(lái)穩(wěn)定工況的能力。20/432022-4-22勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響勵(lì)磁對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定性的影響GT T1 1T T2 2L LqEdX1TXlX2TXUsinXUEPqo90o90調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)使得調(diào)節(jié)勵(lì)磁系統(tǒng)使得 為常數(shù)為常數(shù)E 勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以有效提高系統(tǒng)的靜態(tài)有效提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定極限穩(wěn)定極限2022-4-22勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響勵(lì)磁對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響GT T1 1T T2 2L L 勵(lì)磁系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在使勵(lì)磁系統(tǒng)的作用體現(xiàn)在使得發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)上升而增加

21、電得發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢(shì)上升而增加電功率輸出，提高了功率極限，功率輸出，提高了功率極限，從而減小加速面積，增加了減從而減小加速面積，增加了減速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性速面積，提高了暫態(tài)穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)手段：實(shí)現(xiàn)手段：1、縮小勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)、縮小勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)2、盡可能提高強(qiáng)行勵(lì)磁倍數(shù)、盡可能提高強(qiáng)行勵(lì)磁倍數(shù)P P故障前故障前故障后（未調(diào)勵(lì)磁）故障后（未調(diào)勵(lì)磁）故障時(shí)（未調(diào)勵(lì)磁）故障時(shí)（未調(diào)勵(lì)磁）故障后（調(diào)勵(lì)磁）故障后（調(diào)勵(lì)磁）故障時(shí)（調(diào)勵(lì)磁）故障時(shí)（調(diào)勵(lì)磁）22/432022-4-224 4 改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件1、改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件、改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件2、為發(fā)電機(jī)異步

22、運(yùn)行創(chuàng)造條件、為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件3、提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性、提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性短路切除后的電壓恢復(fù)曲線短路切除后的電壓恢復(fù)曲線無(wú)勵(lì)磁控制無(wú)勵(lì)磁控制有勵(lì)磁控制有勵(lì)磁控制 可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁可以調(diào)節(jié)勵(lì)磁(其他機(jī)組其他機(jī)組)為失為失磁異步運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)提供大磁異步運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)提供大量的無(wú)功功率，以維持其運(yùn)行量的無(wú)功功率，以維持其運(yùn)行調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)增大短路電流以保證繼電保護(hù)正確工作調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)增大短路電流以保證繼電保護(hù)正確工作低負(fù)荷，小短路電流低負(fù)荷，小短路電流繼電保護(hù)拒動(dòng)繼電保護(hù)拒動(dòng)23/432022-4-225 5 水輪發(fā)電機(jī)實(shí)行強(qiáng)行減磁水輪發(fā)電機(jī)實(shí)行強(qiáng)行減磁水輪發(fā)電機(jī)組因

23、故障而跳閘水輪發(fā)電機(jī)組因故障而跳閘調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性調(diào)速系統(tǒng)具有較大的慣性導(dǎo)水葉不能迅速關(guān)閉導(dǎo)水葉不能迅速關(guān)閉轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速急劇上升轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速急劇上升勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流不調(diào)整不調(diào)整發(fā)電機(jī)端電壓上升而危及發(fā)電機(jī)端電壓上升而危及定子絕緣定子絕緣勵(lì)磁電流迅勵(lì)磁電流迅速調(diào)整速調(diào)整機(jī)組安全機(jī)組安全24/432022-4-22二二 對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本要求勵(lì)磁勵(lì)磁功率單元功率單元G勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器輸入信息輸入信息發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流子提供直流電流 根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的

24、輸出25/432022-4-221 1 對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求1、具有較小的時(shí)間常數(shù)，能夠迅速響應(yīng)輸入信息的變化、具有較小的時(shí)間常數(shù)，能夠迅速響應(yīng)輸入信息的變化2、系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能反映發(fā)電機(jī)電壓的高低來(lái)、系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能反映發(fā)電機(jī)電壓的高低來(lái)維持發(fā)電機(jī)電壓在給定的水平維持發(fā)電機(jī)電壓在給定的水平3、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠合理分配機(jī)組的無(wú)功功率、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠合理分配機(jī)組的無(wú)功功率4、對(duì)遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)電機(jī)組，要求沒(méi)有失靈區(qū)，以使其在穩(wěn)、對(duì)遠(yuǎn)距離輸電的發(fā)電機(jī)組，要求沒(méi)有失靈區(qū)，以使其在穩(wěn)定區(qū)運(yùn)行定區(qū)運(yùn)行5、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器迅速反映系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵(lì)磁的功能，提、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器迅

25、速反映系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵(lì)磁的功能，提高暫態(tài)穩(wěn)定性和改善系統(tǒng)的運(yùn)行條件高暫態(tài)穩(wěn)定性和改善系統(tǒng)的運(yùn)行條件6、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠長(zhǎng)期可靠工作，具有高可靠性、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器能夠長(zhǎng)期可靠工作，具有高可靠性工作可靠，功能齊全，各種工況下性能優(yōu)越。工作可靠，功能齊全，各種工況下性能優(yōu)越。26/432022-4-222 2 對(duì)勵(lì)磁功率單元的要求對(duì)勵(lì)磁功率單元的要求1、要求勵(lì)磁功率單元有足夠的可靠性，具有一定的調(diào)、要求勵(lì)磁功率單元有足夠的可靠性，具有一定的調(diào)節(jié)容量。節(jié)容量。2、具有足夠的、具有足夠的勵(lì)磁頂值電壓勵(lì)磁頂值電壓和和電壓上升速度電壓上升速度。就改善就改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性而言，勵(lì)磁功率

26、電力系統(tǒng)運(yùn)行條件和提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性而言，勵(lì)磁功率單元應(yīng)該具有較大的單元應(yīng)該具有較大的強(qiáng)勵(lì)能力強(qiáng)勵(lì)能力和和快速響應(yīng)能力快速響應(yīng)能力。注：注：1、勵(lì)磁頂值電壓勵(lì)磁頂值電壓是勵(lì)磁功率單元在強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)可能提供的最高是勵(lì)磁功率單元在強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)可能提供的最高輸出電壓值。輸出電壓值。2、勵(lì)磁頂值電壓與額定勵(lì)磁電壓之比為、勵(lì)磁頂值電壓與額定勵(lì)磁電壓之比為強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，一般為，一般為1.6227/432022-4-22結(jié)后語(yǔ)勵(lì)磁機(jī)容量?jī)H僅占發(fā)電機(jī)的0.250.5%但作用巨大電壓控制電壓控制控制無(wú)功功率分配控制無(wú)功功率分配提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件

27、改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性提高繼電保護(hù)裝置工作的正確性水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行減磁水輪發(fā)電機(jī)組要求實(shí)行強(qiáng)行減磁第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)=基本知識(shí)點(diǎn)基本知識(shí)點(diǎn)=直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁）直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁）交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁）交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁）發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)（靜止勵(lì)磁系統(tǒng)）發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng)（靜止勵(lì)磁系統(tǒng)）1 原理原理一、直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)一、直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)GIEEREEUEFIEFEGIEEUEFIEF自勵(lì)

28、：自勵(lì)： REE IEE UEF勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)他勵(lì)：他勵(lì)： REE IEE UEF 副勵(lì)副勵(lì)主勵(lì)主勵(lì)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)2特點(diǎn)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：控制方便優(yōu)點(diǎn)：控制方便缺點(diǎn)：有滑環(huán)、電刷缺點(diǎn)：有滑環(huán)、電刷易產(chǎn)生火花，可靠性不高易產(chǎn)生火花，可靠性不高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護(hù)3應(yīng)用應(yīng)用中小容量機(jī)組（中小容量機(jī)組（100MW）舊型機(jī)組舊型機(jī)組1 他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) （1）原理）原理二、交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)二、交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)500Hz副勵(lì)磁機(jī)副勵(lì)磁機(jī) 100Hz主勵(lì)磁機(jī)主勵(lì)磁機(jī) 50Hz發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)起勵(lì)電源起勵(lì)電源副勵(lì)副勵(lì)自勵(lì)恒壓自勵(lì)恒壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器

29、主勵(lì)主勵(lì)交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)他勵(lì)交流勵(lì)磁機(jī)靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)（2）特點(diǎn)）特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快（相對(duì)優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)速度快（相對(duì)DC）；）； 容量較大（相對(duì)容量較大（相對(duì)DC）缺點(diǎn)：有滑環(huán)、電刷缺點(diǎn)：有滑環(huán)、電刷 易產(chǎn)生火花，可靠性不高易產(chǎn)生火花，可靠性不高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護(hù)（3）應(yīng)用）應(yīng)用中等容量機(jī)組（中等容量機(jī)組（ 100MW 300MW ）我國(guó)舊型機(jī)組我國(guó)舊型機(jī)組（1）原理）原理2 無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)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)副勵(lì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器主勵(lì)主勵(lì)交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)2) 他勵(lì)

30、交流勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁系統(tǒng)(無(wú)刷勵(lì)磁)（2）特點(diǎn)）特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)工作量少；優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)工作量少； 可靠性高可靠性高 無(wú)接觸磨損，電機(jī)絕緣壽命長(zhǎng)無(wú)接觸磨損，電機(jī)絕緣壽命長(zhǎng)缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢 不能直接滅磁不能直接滅磁 對(duì)機(jī)械性能要求高對(duì)機(jī)械性能要求高（3）應(yīng)用）應(yīng)用大容量機(jī)組（大容量機(jī)組（ 600MW ）因?yàn)闆](méi)有滑因?yàn)闆](méi)有滑動(dòng)器件動(dòng)器件三、靜止勵(lì)磁系統(tǒng)三、靜止勵(lì)磁系統(tǒng)1 原理原理起勵(lì)電源起勵(lì)電源勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)3. 靜止勵(lì)磁系統(tǒng)(發(fā)電機(jī)自并勵(lì)系統(tǒng))2 特點(diǎn)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)工作量少；優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)工作量少； 可靠性高可靠性高 主軸長(zhǎng)度短，基建投資少主軸長(zhǎng)度短，基建投資少

31、 電壓響應(yīng)速度快電壓響應(yīng)速度快 過(guò)電壓低過(guò)電壓低缺點(diǎn)：發(fā)電機(jī)近端端路時(shí)，缺乏足夠的強(qiáng)勵(lì)能力缺點(diǎn)：發(fā)電機(jī)近端端路時(shí)，缺乏足夠的強(qiáng)勵(lì)能力 繼電保護(hù)的動(dòng)作會(huì)受一定影響繼電保護(hù)的動(dòng)作會(huì)受一定影響3 應(yīng)用應(yīng)用大容量機(jī)組（大容量機(jī)組（ 600MW ）水輪機(jī)組水輪機(jī)組因?yàn)闆](méi)有轉(zhuǎn)因?yàn)闆](méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)勵(lì)磁動(dòng)勵(lì)磁41/222022-4-22勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的建立與滅磁勵(lì)磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的建立與滅磁GT T1 1T T2 2L L 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(wú)功在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)母線電壓極度降低，系統(tǒng)無(wú)功缺額很大，需要在很短的時(shí)間內(nèi)補(bǔ)足無(wú)功缺額以使系統(tǒng)迅速恢缺額很大，需要在很短的時(shí)間內(nèi)補(bǔ)足無(wú)

32、功缺額以使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常，這就要求有關(guān)的復(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)，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)應(yīng)速度）是兩個(gè)十分重要的指標(biāo) 強(qiáng)勵(lì)頂值強(qiáng)勵(lì)頂值與與響應(yīng)比響應(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：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、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。、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的建立速

33、度要快。轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)問(wèn)題轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)問(wèn)題42/222022-4-222 2 勵(lì)磁繞組滅磁勵(lì)磁繞組滅磁 所謂滅磁，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。最小程度。 如果突然斷開(kāi)轉(zhuǎn)子回路，勵(lì)磁繞組是個(gè)大電感，勵(lì)磁電流如果突然斷開(kāi)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(guò)電壓，會(huì)危及到轉(zhuǎn)子繞組的絕不能突變，必然會(huì)產(chǎn)生很高的過(guò)電壓，會(huì)危及到轉(zhuǎn)子繞組的絕緣，因此，緣，因此，不能采用斷開(kāi)轉(zhuǎn)子回路的辦法來(lái)滅磁不能采用斷開(kāi)轉(zhuǎn)子回路的辦法來(lái)滅磁。對(duì)于滅磁的要求：對(duì)于滅磁的要求：1、滅磁時(shí)間短、滅磁時(shí)間短2、滅磁過(guò)程中轉(zhuǎn)子電壓不應(yīng)超

34、過(guò)允許值，即不超過(guò)額定值的、滅磁過(guò)程中轉(zhuǎn)子電壓不應(yīng)超過(guò)允許值，即不超過(guò)額定值的45倍。倍。43/222022-4-223 3 勵(lì)磁繞組滅磁勵(lì)磁繞組滅磁方式方式滅磁原理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(wú)刷勵(lì)磁：GEW無(wú)法接入滅磁開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)線性電阻滅磁 靜止自勵(lì)系統(tǒng)斷開(kāi)晶閘管整流器交流側(cè)電源中性點(diǎn)進(jìn)行滅磁（如G

35、E）發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組回路設(shè)置滅磁開(kāi)關(guān)線性電阻滅磁（如日立）非線性滅磁電阻（ABB， 瑞典ASEA）44/222022-4-224 4 勵(lì)磁繞組對(duì)恒定電阻放電滅磁勵(lì)磁繞組對(duì)恒定電阻放電滅磁直直流流勵(lì)勵(lì)磁磁機(jī)機(jī)GGEWQFMKRGEWetiReemGEW在滅磁過(guò)程中，轉(zhuǎn)子繞組的端電壓可以被控制在滅磁過(guò)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，越大，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減越快，滅磁過(guò)程也就快，但是，轉(zhuǎn)子繞組端滅磁過(guò)程也就快，但是，轉(zhuǎn)子繞組端電壓也就越大電壓也就越大 R越小，轉(zhuǎn)子繞組端電壓也就越小，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，滅但是，轉(zhuǎn)子繞組端電壓衰減

36、越慢，滅磁過(guò)程也就慢磁過(guò)程也就慢(4 5)GEWRR 端電壓端電壓45倍倍45/222022-4-225 5 理想滅磁過(guò)程理想滅磁過(guò)程(4 5)GEWRRGEWet12 理想的滅磁過(guò)程理想的滅磁過(guò)程就是整個(gè)滅磁過(guò)程中始終保持轉(zhuǎn)子繞組就是整個(gè)滅磁過(guò)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(kāi)為止的端電壓為最大允許值不變，直至勵(lì)磁回路斷開(kāi)為止 在滅磁過(guò)程中，轉(zhuǎn)子回路的在滅磁過(guò)程中，轉(zhuǎn)子回路的電流始終以電流始終以等速減少等速減少，而不再而不再以指數(shù)曲線減少，直至為零。以指數(shù)曲線減少，直至為零。曲線曲線1滅磁，滅磁速度滅磁，滅磁速度越來(lái)越慢越來(lái)越慢。曲線曲線2滅磁，勵(lì)磁電流滅磁

37、，勵(lì)磁電流等速減少等速減少，在在t時(shí)刻降為零，過(guò)程中端電壓時(shí)刻降為零，過(guò)程中端電壓始終為額定值。始終為額定值。0GEWdieLRidt5 6GEWGEWtLRR 46/222022-4-226 6 交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的逆變滅磁交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)的逆變滅磁1、逆變過(guò)程中的逆變角取、逆變過(guò)程中的逆變角取40度，以保證逆變成功度，以保證逆變成功2、逆變過(guò)程中交流電源不能消失，否則就無(wú)法實(shí)現(xiàn)、逆變過(guò)程中交流電源不能消失，否則就無(wú)法實(shí)現(xiàn)有源逆變滅磁。有源逆變滅磁。3、兩個(gè)過(guò)程：、兩個(gè)過(guò)程：對(duì)于逆變滅磁，當(dāng)逆變進(jìn)行到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組中剩余磁場(chǎng)對(duì)于逆變滅磁，當(dāng)逆變進(jìn)行到發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組中剩余磁場(chǎng)能量不能再維持逆變時(shí)，則

38、逆變結(jié)束，能量不能再維持逆變時(shí)，則逆變結(jié)束，剩余能量向并聯(lián)電阻放電，直至轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流衰減為零。剩余能量向并聯(lián)電阻放電，直至轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流衰減為零。在這種情況下，滅磁電阻可以采用容量小、阻值大的電阻。在這種情況下，滅磁電阻可以采用容量小、阻值大的電阻。 在采用晶閘管整流橋向轉(zhuǎn)子供應(yīng)勵(lì)磁電流時(shí)，在采用晶閘管整流橋向轉(zhuǎn)子供應(yīng)勵(lì)磁電流時(shí)，可以用晶閘管的可以用晶閘管的有源逆變特性來(lái)快速滅磁有源逆變特性來(lái)快速滅磁，可以實(shí)現(xiàn)，可以實(shí)現(xiàn)在轉(zhuǎn)子主回路中不添加設(shè)備就可以進(jìn)行滅磁。在轉(zhuǎn)子主回路中不添加設(shè)備就可以進(jìn)行滅磁。5.3 勵(lì)磁調(diào)解裝置的基本原理5.3 勵(lì)磁調(diào)解裝置的基本原理勵(lì)磁調(diào)解裝置的基本原理基本原理框圖 5

39、.3.2 ZTL型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的構(gòu)成與工作原理1. 電壓測(cè)量比較單元電壓測(cè)量比較單元的作用是測(cè)量發(fā)電機(jī)端電壓G 并轉(zhuǎn)為與其成正比的直流電壓，與給定的基準(zhǔn)電壓相比較，得到電壓的偏差信號(hào)。測(cè)單元由電壓測(cè)量和比較整定環(huán)節(jié)組成。(1) 電壓測(cè)量電路電壓測(cè)量電路的作用是將發(fā)電機(jī)端電壓降壓、整流、濾波后轉(zhuǎn)換成一直流電壓。測(cè)量變壓器的作用是將電壓互感器二次側(cè)電壓降低為適用于整流電路所需的值。其次級(jí)接三相全橋整流元件，再經(jīng)過(guò)RC 濾波器濾波后，得到正比于機(jī)端電壓的直流電壓信號(hào)。（2）比較整定電路比較整定電路的作用：一是將測(cè)量輸出的電壓U C 與給定電壓U gd 相比較，輸出一個(gè)表征發(fā)電機(jī)與其給定值偏差的直流電壓

40、U b ；二是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)給定電壓值U gd 去調(diào)節(jié)U b 的大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓或無(wú)功功率。給定值的調(diào)節(jié)可以本地手動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以遠(yuǎn)方手動(dòng)調(diào)節(jié)或通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)。（3) 發(fā)電機(jī)端電壓整定過(guò)程發(fā)電機(jī)端電壓整定是指確定發(fā)電機(jī)端電壓穩(wěn)定工作電壓。它是通過(guò)調(diào)整圖5.18 中電位器W的阻值WR來(lái)實(shí)現(xiàn)的。W 的阻值可以在本地手動(dòng)調(diào)整，也可以在控制室通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)D 的正、反轉(zhuǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)方調(diào)整。2. 綜合放大單元1) 綜合放大單元的作用(1) 綜合放大各種勵(lì)磁控制信號(hào)。 (2) 改善勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。 (3) 輸出移相單元所需的輸入電壓。2) 對(duì)綜合放大單元的基本要求(1) 能線

41、性無(wú)關(guān)地綜合、放大各輸入信號(hào)。所謂線性無(wú)關(guān)地放大各輸入信號(hào)，是指輸出與輸入之間呈線性關(guān)系，而且改變輸入信號(hào)的任何一個(gè)信號(hào)的放大倍數(shù)，不影響其他輸入信號(hào)的放大倍數(shù)。(2) 要有足夠的運(yùn)算精度和放大系數(shù)，且放大系數(shù)可調(diào)。(3) 要有足夠的響應(yīng)速度，即時(shí)間常數(shù)要小。(4) 工作穩(wěn)定可靠，輸出阻抗低。即要求零點(diǎn)漂移小，負(fù)載能力強(qiáng)，保證綜合放大單元的輸出電壓不受移相觸發(fā)單元工作的影響。(5) 輸出電壓范圍應(yīng)滿足移相觸發(fā)單元的要求。3) 綜合放大單元的工作原理及特性3. 晶閘管整流電路1) 晶閘管整流電路的作用2) 晶閘管整流電路的工作原理及特性工作原理(1) 整流元件的通斷。(2) 整流元件的導(dǎo)通次序。

42、(3) 晶閘管的控制角。(4) 晶閘管的導(dǎo)通角 。(5) 整流電路的輸入電壓。(6) 整流電路的輸出電壓。(7) 續(xù)流管的作用。4. 同步和移相觸發(fā)單元1) 對(duì)移相觸發(fā)單元的要求(1) 晶閘管的觸發(fā)脈沖應(yīng)與晶閘管陽(yáng)極電壓同步。 (2) 觸發(fā)脈沖的移相范圍要符合相應(yīng)可控整流電路的要求。(3) 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率以保證晶閘硅可靠地導(dǎo)通。 (4) 觸發(fā)脈沖上升沿要陡。 (5) 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的寬度。 (6) 保證各相晶閘管的控制角 一致。 (7) 觸發(fā)脈沖應(yīng)與主電路相互隔離。移相觸發(fā)電路的工作原理及特性圖5.24 是移相觸發(fā)單元的構(gòu)成框圖。其包括同步、移相、脈沖形成和脈沖放大等幾個(gè)部分。61/

43、222022-4-22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)之一是調(diào)節(jié)器的主要指標(biāo)之一AVRUGU4321KKKKUUUUUUUUUUKAVRSMdeSMGREFdeGREFAVRDDDDDDDD62/222022-4-22勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性及調(diào)整勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性及調(diào)整GUREFUdeUdeUSMUAVRUAVRUGUSMU1234AVRREFGUK K K KUU63/222022-4-222 2 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)工發(fā)電機(jī)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性作特性G勵(lì)勵(lì)磁磁機(jī)機(jī)

44、baEFIGUEFIEEIGUGIEFIQI1GUGNGUU23GU321GGGUUU發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性：發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)特性： IEF= f（IQ）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流IEFvs.無(wú)功負(fù)荷電流無(wú)功負(fù)荷電流IQ勵(lì)磁機(jī)定子電流勵(lì)磁機(jī)定子電流IEF 與勵(lì)與勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流磁機(jī)的勵(lì)磁電流IEE 之間之間是線性關(guān)系是線性關(guān)系dQGGqXIUEcos64/222022-4-22發(fā)電機(jī)無(wú)功調(diào)節(jié)特性發(fā)電機(jī)無(wú)功調(diào)節(jié)特性EEI)(EFIGUQIQI發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電轉(zhuǎn)子電流直接流直接用勵(lì)磁用勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)機(jī)的勵(lì)磁電流磁電流來(lái)表示來(lái)表示1GU2GUa a a b b b 無(wú)功調(diào)節(jié)特性曲線無(wú)功調(diào)節(jié)特性曲線特征：稍有下

45、傾特征：稍有下傾65/222022-4-22發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)發(fā)電機(jī)調(diào)差系數(shù)GUQIa b 調(diào)節(jié)特性下傾的程度表征了發(fā)電機(jī)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?jiǎng)?lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)行特性的一個(gè)重要參數(shù)參數(shù)調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)*2*121GGGGNGGUUUUUUD無(wú)功電流從無(wú)功電流從零零增加到增加到額定值額定值時(shí)發(fā)電機(jī)電壓的相對(duì)變化時(shí)發(fā)電機(jī)電壓的相對(duì)變化空載空載額定無(wú)功額定無(wú)功 多臺(tái)發(fā)電機(jī)綜合調(diào)差系數(shù)？多臺(tái)發(fā)電機(jī)綜合調(diào)差系數(shù)？*/GNUUUQQQDD DD66/222022-4-223 3 并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)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)

46、磁電流不僅影多臺(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(wú)功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機(jī)組的無(wú)功電流，響本機(jī)組的無(wú)功電流，而且影響同一母線上并聯(lián)機(jī)組的無(wú)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)。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(wú)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、一臺(tái)無(wú)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)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)正調(diào)差正調(diào)差特性特性無(wú)差調(diào)無(wú)差調(diào)節(jié)特性節(jié)特性 一臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性的發(fā)一臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性的發(fā)電機(jī)可以和多臺(tái)正調(diào)差特電機(jī)可以和多臺(tái)正調(diào)差特性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行性的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行 平移調(diào)差特性曲線，可平移調(diào)差特性

47、曲線，可以改變無(wú)功分配以改變無(wú)功分配QIGU 平移調(diào)差特性曲線，可平移調(diào)差特性曲線，可以改變電壓以改變電壓67/222022-4-223 3 并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配無(wú)差負(fù)差無(wú)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)不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)行點(diǎn)無(wú)差調(diào)無(wú)差調(diào)節(jié)特性節(jié)特性負(fù)調(diào)差負(fù)調(diào)差特性特性QIGU 小擾動(dòng)使得無(wú)功增加小擾動(dòng)使得無(wú)功增加 IEF增加以增加增加以增加Q 無(wú)功進(jìn)一步增加無(wú)功進(jìn)一步增加負(fù)調(diào)差特性機(jī)組負(fù)調(diào)差特性機(jī)組68/222022-4-22并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配2、兩臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性

48、機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行、兩臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行無(wú)差調(diào)節(jié)特性無(wú)差調(diào)節(jié)特性1QIGU無(wú)差調(diào)節(jié)特性無(wú)差調(diào)節(jié)特性2兩條曲線分離則無(wú)交點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行又很難做到曲線重合，兩條曲線分離則無(wú)交點(diǎn)，實(shí)際運(yùn)行又很難做到曲線重合，因此，因此，兩臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性機(jī)組是不能并聯(lián)運(yùn)行兩臺(tái)無(wú)差調(diào)節(jié)特性機(jī)組是不能并聯(lián)運(yùn)行69/222022-4-22并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配3、多臺(tái)正調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行、多臺(tái)正調(diào)差特性機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行GG1QI2QIQI1、母線電壓波動(dòng)時(shí)，發(fā)、母線電壓波動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的無(wú)功電流增量與電機(jī)的無(wú)功電流增量與電壓偏差成正比，與調(diào)電壓偏差成正比，與調(diào)差系數(shù)成反比，與電壓差系數(shù)成反比，與電

49、壓整定值無(wú)關(guān)。整定值無(wú)關(guān)。2、在同一母線上并聯(lián)發(fā)、在同一母線上并聯(lián)發(fā)電機(jī)，無(wú)功負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，電機(jī)，無(wú)功負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，電壓偏差相同，調(diào)差系電壓偏差相同，調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機(jī)承擔(dān)多的數(shù)小的發(fā)電機(jī)承擔(dān)多的無(wú)功電流增量無(wú)功電流增量GU1MU2MUQI1QI2QI1QI2QI1G2G2QID1QID70/222022-4-22并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配并聯(lián)發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率分配*GQUIDD*0*1GGQUUI3、為了滿足各臺(tái)發(fā)電、為了滿足各臺(tái)發(fā)電機(jī)無(wú)功負(fù)荷的波動(dòng)量與機(jī)無(wú)功負(fù)荷的波動(dòng)量與他們的額定容量成正比，他們的額定容量成正比，則要求并聯(lián)發(fā)電機(jī)組具則要求并聯(lián)發(fā)電機(jī)組具有相同的調(diào)差系數(shù)。有相同的調(diào)差系數(shù)。4、需要改變發(fā)電機(jī)組、需要改變發(fā)電機(jī)組的無(wú)功負(fù)荷時(shí)，調(diào)整的無(wú)功負(fù)荷時(shí)，調(diào)整調(diào)節(jié)器的整定元件，調(diào)節(jié)器的整定元件，使得特性曲線上下移使得特性曲線上下移動(dòng)即可。動(dòng)即可。GUQIMU1QI2QI5.4 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)特性的調(diào)整5.4.1 同步發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性的調(diào)整同步發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性是指在沒(méi)有人工參與調(diào)節(jié)的情況下，發(fā)電機(jī)端電壓 U G與發(fā)電機(jī)電流的無(wú)功分量 I q之間的靜態(tài)特性，亦稱(chēng)電壓調(diào)差特性。對(duì)同步發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性進(jìn)行調(diào)整，主要是為了滿足運(yùn)行方面的要求。這些要求是：(1) 保證并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)組間無(wú)功功率的合理分配(通