同步发电机励磁系统.docx

四川大学

电力系统自动装置

题目同步发电机励磁系统
学院电气信息学院
专业电气工程及其自动化

同步发电机励磁系统及励磁调节器工作原理
一励磁系统的结构
励磁系统,一般来讲，就是与同步发电机励磁回路电压建立，调整以及必要时使其电压消失的有关元件和设备的总称。
同步发电机的自动励磁调节通常分为两部分：
第一部分是励磁功率单元，用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，已建立直流磁场。
第二部分是励磁调节器，用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流或自动灭磁等以满足运行的需要。

二自动励磁调节系统的作用：
1。电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平。当发电机无功负荷变化时，一般情况下机端电压要发生相应的变化，此时自动励磁调节装置应能供给要求的励磁功率，满足不同负荷情况下励磁电流的自动调节，维持机端或系统某点电压水平。
负荷波动—功率变化—电压变化

负荷增大—电压降低—励磁电流增大
同步发电机的励磁系统就是通过不断调节励磁电流来维持给定的电压。
2。合理分配发电机间的无功功率。发电机的无功负荷与励磁电流有着密切的关系，励磁电流的自动调节，要影响发电机间无功负荷的分配，所以对励磁系统的调节特征有一定的要求。

励磁电流的变化只是改变了机组的无功功率和功率角的大小。
与无限大母线并列运行的机组，调节励磁电流可以改变发电机无功功率的数值即控制无功分配。
3。提高电力系统稳定性
电力系统在运行中随时可能受到各种干扰，受到干扰后，电力系统稳定性的要求能够恢复到原来的状态或者过渡到一个新的运行状态。其主要标志是暂态过程结束后，同步发电机能维持或恢复同步运行。
励磁调节系统对静态稳定和暂态稳定的影响
（1）对改善静态稳定的影响

可以提高静态稳定储备系数Kp，提高静稳极限。
Pm—最大可能传输的功率极限

性能优良的励磁系统，提高了功率极限，扩大了稳定区，发电机能够在功率角大于90度的区段运行。
（2）对暂态稳定的作用

当系统遇到较大干扰时，励磁系统通过增大减速面积，减小加速面积来保持系统的稳定。

4快速灭磁，当发电机或升压器内部发生故障时，要求快速灭磁，以降低故障所造成的损害。
三对励磁系统的基本要求
1.要求励磁系统应能保证发电机在各种运行工况下有足够的可靠性并具有一定的调节容量。
2.具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。
励磁系统强励性能的主要指标
（1）励磁电压响应比：通常将励磁电压在最初0.5S内上升的平均速度。

（2）励磁电压强励倍数：在强励期间励磁功率单元可能提高的最高输出电压Uemax与发电机额定励磁电压Uen之比。
强励倍数高，可使Eq升高，使输出功率增加，从而增大减速面积，使功角摆动最大幅度减小，有利于暂态稳定。强励倍数一般为2.0左右。
（3）应有足够的强励持续时间
（4）应有足够的电压调节精度与电压调节范围
（5）励磁系统应在工作范围内无失灵区
（6）励磁系统应有快速动作的灭磁性能
四自动励磁调节器装置的工作原理
一。自动励磁调节器组成
基本控制部分：调差，测量比较，综合放大，同步与移相触发及可控整流环节组成
辅助控制部分：励磁系统稳定器，电力系统稳定器，励磁限制器
二。励磁调节器的工作原理

基本控制简化图

静态工作特性的合成

调节测量环节整定电位器RP滑动端向右移动，特性曲线向右平移
具有AVR装置的发电机的外特性

发电机带有励磁调节器装置之后，当无功电流Ir变动时，发电机电压UG基本不变。达到自动调压的目的。外特性稍有下倾，下倾的程度用调差系数来表示，调差系数是发电机励磁控制系统运行特性的一个重要参数。其定义为：

调差系数表示了无功电流由零增加到额定值时，发电机电压的相对变化，调差系数越小，则电压变化也越小。所以调差系数表征了励磁控制系统维持发电机电压的能力。
励磁调节器的静态放大倍数越大，ab直线越平缓，调差系数越小。但过大的放大系数将可能引起运行的不稳定。

励磁调节器的辅助控制
辅助控制与励磁调节器正常情况下的自动控制的区别是，辅助控制不参与正常情况下的自动控制，仅在发生非正常运行工况，需要励磁调节器具有某些特有的限制功能时，通过信号综合放大器中的竞比电路，闭锁正常的电压控制，使相应的限制器起控制作用。