同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)裝置及其運行方式及研究

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1、...頁眉基于同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)裝置及其運行方式的研究系別：電氣工程與自動化系專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：B130434學號：B13043407姓名：王文敬....頁腳...頁眉第一章勵磁系統(tǒng)研究1.勵磁系統(tǒng)概述發(fā)電機是將旋轉(zhuǎn)形式的機械能量轉(zhuǎn)換成三相交流電能量的設備，為了完成這一轉(zhuǎn)換并滿足系統(tǒng)運行的要求，除了需要原動機（汽輪機或水輪機）供給動能外，它本身還需要有可調(diào)的直流磁場，以適應運行工況的變化。產(chǎn)生這個可調(diào)磁場的直流勵磁電流稱為發(fā)電機的勵磁電流，為發(fā)電機提供可調(diào)勵磁電流的設備，構成發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)。由于勵磁繞組又稱發(fā)電機轉(zhuǎn)子，故勵磁電流也叫轉(zhuǎn)子電流。在電力系統(tǒng)的運行中，同步發(fā)電機是電力

2、系統(tǒng)的無功功率主要來源之一，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以改變發(fā)電機的無功功率，維持發(fā)電機端電壓。不論在系統(tǒng)正常運行還是故障情況下，同步發(fā)電機的直流勵磁電流都需要控制，因此勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分。勵磁系統(tǒng)的安全運行，不僅與發(fā)電機及其相聯(lián)的電力系統(tǒng)的運行經(jīng)濟指標密切相關，而且與發(fā)電機及電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性密切相關。2.勵磁系統(tǒng)的任務在發(fā)電機正常運行或事故情況下，勵磁系統(tǒng)都起著十分重要的作用。性能優(yōu)良的勵磁系統(tǒng)不僅能保證發(fā)電機的安全運行，提供合格的電能，而且還能有效地提高發(fā)電機及其相聯(lián)的電力系統(tǒng)的技術經(jīng)濟指標。2.1.維持發(fā)電機電壓在給定水平上同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)可以完成許多任務，但其中最基

3、本和最重要的任務是維持發(fā)電機端（或指定控制點）電壓在給定的水平上。我國國家標準規(guī)定，自動電壓調(diào)節(jié)器應保證同步發(fā)電機端電壓靜差率小于1%。這就要求勵磁控制系統(tǒng)的開環(huán)增益（穩(wěn)態(tài)增益）不小于100p.u（對水輪發(fā)電機）或200p.u（對汽輪發(fā)電機）。在同步發(fā)電機空載運行中，轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時，勵磁電流產(chǎn)生的主磁通Φ0切割N匝定子繞組感應出頻率為f=pn/60的三相基波電勢，其有效值E0同f，N,Φ0以及繞組系數(shù)k的關系：E0=4.44fNkΦ0這樣，改變勵磁電流If以改變主磁通Φ0，空載電勢E0值也將改變，二者的關系就是發(fā)電機的空載特性E0=f(If)或發(fā)電機的磁化特性Φ0=f(Ff)。在發(fā)電

4、機空載狀態(tài)下，空載電勢E0就等于發(fā)電機端電壓Ut，改變勵磁電流也就改變發(fā)電機端電壓。完成電壓控制的設備是由勵磁調(diào)節(jié)器，勵磁電源，發(fā)電機等組成，同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)框圖的一般形式....頁腳...頁眉給定信號其它信號信號比較放大勵磁電源發(fā)電機測量信號勵磁調(diào)節(jié)器Ug＋UfUfUtUc圖1-1同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)框圖在圖1-1中，虛線框內(nèi)是勵磁調(diào)節(jié)器的基本原理框圖。按照調(diào)節(jié)原理，一個控制調(diào)節(jié)裝置，至少要有三個環(huán)節(jié)或單元。第一是測量單元，它是一個負反饋環(huán)節(jié)；第二是給定單元，它是調(diào)節(jié)中的參考點；第三是比較放大單元，它將測量值同參考值進行比較，并對比較結果的差值進行放大，從而輸出控制電壓Uk。這里的

5、其他信號，是指調(diào)節(jié)器中的其他功能的作用信號，比如調(diào)差、勵磁電流限制、無功限制、PSS等。這里的勵磁電源是指可控硅整流裝置。對于一個勵磁控制系統(tǒng)來說，電壓控制就是維持發(fā)電機端電壓在設定位置。為實現(xiàn)這一目的，首先就要設定電壓，要有一個給定信號Ug，以便明確電壓控制值；其次要測量電壓，看發(fā)電機端電壓是多少，這里由發(fā)電機電壓互感器PT和調(diào)節(jié)器中的測量板組成，將Ut變?yōu)閁c；最后，由調(diào)節(jié)器比較給定值和測量值，當測量值小于給定值時，勵磁裝置增加勵磁電流If，使發(fā)電機端電壓上升，當測量值大于給定值時，勵磁裝置減少If使發(fā)電機端電壓下降。把發(fā)電機端電壓維持在把維持電壓水平看作勵磁控制系統(tǒng)最基本最主要的任務，

6、有以下三個主要原因。第一，保證電力系統(tǒng)運行設備的安全。電力系統(tǒng)中運行的設備都有其額定運行電壓和最高運行電壓。發(fā)電機電壓水平是電力系統(tǒng)各點運行電壓水平的基礎，保證發(fā)電機端電壓在容許水平上，是保證發(fā)電機電壓及系統(tǒng)各點電壓在容許水平上的基礎條件之一，也就是保證發(fā)電機及電力系統(tǒng)設備安全運行的基本條件之一，這就要求發(fā)電機勵磁系統(tǒng)不但能夠在靜態(tài)，而且能在大擾動后的穩(wěn)態(tài)中能保證發(fā)電機電壓水平在給定的容許水平上。發(fā)電機運行規(guī)程規(guī)定大型同步發(fā)電機運行電壓正常變化范圍為±5%，最高電壓不得高于額定值的110%。第二，保證發(fā)電機運行的經(jīng)濟性發(fā)電機在額定值附近運行是最經(jīng)濟的。當發(fā)電機電壓下降時，輸出同樣的功率所需要

7、定子電流會上升，損耗增加。當發(fā)電機電壓下降過大時，由于定子電流的限制，將使發(fā)電機的出力受到限制。因此，規(guī)程[3]規(guī)定，大型發(fā)電機運行電壓不能低于額定值的90%，當發(fā)電機電壓低于95%時，發(fā)電機應限負荷運行，其他電力設備也有這個問題。第三，提高維持發(fā)電機電壓能力的要求和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求在許多方面是一致的。從下面分析可以看到，提高勵磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機電壓水平的能力的同時，也提高了電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)