勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)資料

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1、勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)資料72第一章勵磁系統(tǒng)概述1.1勵磁系統(tǒng)的任務(wù)同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，必須在勵磁繞組中通入直流電流，以便建立磁場，這個電流稱為勵磁電流，而供給電流的整個系統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)。由于勵磁繞組又稱發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，故勵磁電流也叫轉(zhuǎn)子電流。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，同步發(fā)電機(jī)是電力系統(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(jī)的無功功率，維持發(fā)電機(jī)端電壓。不論在系統(tǒng)正常運(yùn)行還是故障情況下，同步發(fā)電機(jī)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(jī)的重要組成部分。勵磁系統(tǒng)的安全運(yùn)行，不僅與發(fā)電機(jī)及其相聯(lián)的電

2、力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)密切相關(guān)，而且與發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性密切相關(guān)。同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的任務(wù)有以下幾點(diǎn)：1電壓控制在同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)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(yīng)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(guān)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(guān)系就是發(fā)電機(jī)的空載特性E0=f(If)或發(fā)電機(jī)的磁化特性Φ0=f(Ff)。在發(fā)電機(jī)空載狀態(tài)下，空載電勢E0就等于發(fā)電

3、機(jī)端電壓Ut，改變勵磁電流也就改變發(fā)電機(jī)端電壓。完成電壓控制的設(shè)備是由勵磁調(diào)節(jié)器，勵磁電源，發(fā)電機(jī)等組成，同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)框圖的一般形式如圖1-1所示。信號比較放大給定信號勵磁電源發(fā)電機(jī)Ug+UfUfUt-其他信號Uc測量信號勵磁調(diào)節(jié)器圖1-1同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)框圖72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(fù)反饋環(huán)節(jié)；第二是給定單元，它是調(diào)節(jié)中的參考點(diǎn)；第三是比較放大單元，它將測量值同參考值進(jìn)行比較，并對

4、比較結(jié)果的差值進(jìn)行放大，從而輸出控制電壓Uk。這里的其他信號，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(jī)端電壓在設(shè)定位置。為實(shí)現(xiàn)這一目的，首先就要設(shè)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(jī)端電壓是多少，這里由發(fā)電機(jī)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(dāng)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(jī)

5、端電壓上升，當(dāng)測量值大于給定值時，勵磁裝置減少If使發(fā)電機(jī)端電壓下降。2無功分配在發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時，根據(jù)所帶負(fù)載的性質(zhì)，空載電勢E0同發(fā)電機(jī)端電壓Ut的關(guān)系發(fā)生了變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)帶感性負(fù)載時，電樞反應(yīng)具有去磁性質(zhì)，隨著負(fù)載的增加，Ut越來越小于E0，這時為了維持Ut不變，必須增大勵磁電流；當(dāng)發(fā)電機(jī)帶容性負(fù)載時，電樞反應(yīng)具有助磁性質(zhì)，隨著負(fù)載的增加，Ut越來越大于E0，同樣為了維持Ut不變，必須減少勵磁電流。在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時，系統(tǒng)母線電壓控制著發(fā)電機(jī)端電壓Ut，當(dāng)調(diào)節(jié)勵磁電流If，使E0發(fā)生變化時，發(fā)電機(jī)的

6、定子電流和功率因數(shù)也隨之變化，即發(fā)電機(jī)的無功功率隨If變化。同步發(fā)電機(jī)的V形曲線，就是反映了勵磁電流同定子電流的關(guān)系。在這一關(guān)系中，功率因數(shù)等于1的勵磁電流稱為正常勵磁。當(dāng)勵磁電流大于正常勵磁時，定子電流滯后于端電壓，功率因數(shù)滯后，發(fā)電機(jī)輸出滯后無功功率，這種狀態(tài)我們俗稱為發(fā)電機(jī)帶無功運(yùn)行；當(dāng)勵磁電流小于正常勵磁時，定子電流超前于端電壓，功率因數(shù)超前，發(fā)電機(jī)輸出超前無功功率，這種狀態(tài)我們俗稱為發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行。72在發(fā)電廠中數(shù)臺發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時，調(diào)節(jié)一臺發(fā)電機(jī)的勵磁電流，不僅會改變這臺機(jī)的無功，還要影響其他

7、發(fā)電機(jī)的無功穩(wěn)定性。為此，勵磁系統(tǒng)分配并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)無功時，還要考慮其穩(wěn)定性和合理性，這就要求勵磁調(diào)節(jié)器具有調(diào)差功能。母線電壓水平及無功功率在機(jī)組之間的分配，取決于發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)特性即調(diào)差特性Ut=f（Q），一般來說，發(fā)電機(jī)的調(diào)差特性是一條發(fā)電機(jī)端電壓Ut隨無功Q增加而下降的直線，見圖1-2的正調(diào)差系數(shù)K3，K0和K2分別表示零調(diào)差和負(fù)調(diào)差系數(shù)。如果勵磁調(diào)節(jié)器具有調(diào)差功能，則發(fā)電機(jī)總的調(diào)差系數(shù)是發(fā)電機(jī)（發(fā)變組）的自然調(diào)差系數(shù)與勵磁調(diào)差系數(shù)的代數(shù)和。由于自然調(diào)差系數(shù)不可變，故發(fā)電機(jī)的總調(diào)差系數(shù)由勵磁調(diào)差

8、系數(shù)控制。若勵磁調(diào)差系數(shù)為零，比如退出調(diào)節(jié)器中的調(diào)差電路，則發(fā)電機(jī)的調(diào)差特性就是自然調(diào)差特性，其大小由發(fā)電機(jī)和變壓器的電磁參數(shù)決定，且變壓器參數(shù)起主導(dǎo)作用；若勵磁調(diào)差系數(shù)為負(fù)，如圖1-2中的直線K2所示，則發(fā)電機(jī)調(diào)差特性就是發(fā)電機(jī)的自然調(diào)差系數(shù)減勵磁調(diào)差系數(shù)的差；若勵磁調(diào)差系數(shù)為正，如圖1-2中的直線K1所示，則發(fā)電機(jī)調(diào)差特性就是發(fā)電機(jī)的自然調(diào)差系數(shù)加勵磁調(diào)差系數(shù)的和。在這里之所以有加減之別，其目的是在控制勵磁調(diào)差系數(shù)大小情況