发电机自动励磁与自动并列

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1、* 隆贤林 1 第第9 9章 章 同步发电 机的励磁调节 与 自动并列 励磁调节：通过改变励磁电流来改变发电机 电压与输出无功功率。 并列：发电机与系统并网，与解列相反。 * 隆贤林 2 9.1.1 AER的作用与要求 9.1 发电机自动调节励磁装置AER * 隆贤林 3 9.1.1 AER的作用与要求 发电机发出的无功功率，导 致机端电压。改变励磁电流 ，就改变了无功输出 * 隆贤林 4 一、一、AERAER作用作用 （1）维持系统中某点电压的稳定。 （2）在并列运行的发电机间合理有效地分配 无功功率。 （3）提高发电机的静态稳定性。 （4）提高系统的暂态稳定性。 （5）在发电机故障时，对发

2、电机的快速灭磁 ，可以减小发电机的损坏。 * 隆贤林 5 一、一、AERAER作用作用 （6）励磁限制 （过励磁） 同时乘以UG/Xd。镜面图 弧线mBn为励磁电流限制 ，弧线pBq为定子电流限 制。 * 隆贤林 6 一、一、AERAER作用作用 （6）励磁限制 （欠励磁） 如果发电机发出的有功功率 为常数，机端电压额定。 * 隆贤林 7 一、一、AERAER作用作用 （6）励磁限制 （磁通密度） 磁感应强度不能直接测量，但可以通过U/f间接测量。 可见，U/f反应了磁场强度。 * 隆贤林 8 二、二、 对对AERAER的要求的要求 （1）发电机均应装设自动调节励磁装置，并且自动调节 励磁装置

3、应具备下列功能： a.在电力系统发生故障时，按给定的要求强行励磁； b.在正常运行情况下，按给定要求保持电压； c.在并列运行发电机之间，按给定要求分配无功负荷； d.提高静态稳定极限； e.对200MW及以上的发电机，还应具有过励限制、低励 限制和功角限制等功能。 （2）AER应能够迅速反应系统故障时电压的降低，实现 强行励磁。作为AER强行励磁作用的后备措施，并作为 某些不能满足强行励磁要求的AER的补充措施，发电机 应装设继电强行励磁装置。 * 隆贤林 9 二、二、 对对AERAER的要求的要求 （3）发电机应按下列规定装设自动灭磁装置： a.1MW以下的发电机，可仅在励磁机励磁回路内串

4、联接 入灭磁电阻。 b.1MW及以上、6MW以下的发电机，可采用对电阻放电 的灭磁方式，也可采用只在发电机励磁回路和励磁机励 磁回路串联电阻的方式。 c.6MW及以上的发电机，可采用对电阻放电的灭磁方式 ，也可以采用对灭弧栅放电的灭磁方式。在励磁机励磁 回路内可采用串联接入电阻的方式。对于大、中型汽轮 发电机和水轮发电机、励磁机励磁回路，可采用对电阻 放电逆变灭磁、非线性电阻灭磁等灭磁方式。 （4）应有足够的调整容量。 （5）简单可靠，操作方便。 * 隆贤林 10 三、三、 发电机励磁调节示意图发电机励磁调节示意图 机端电压下降，增大励磁电流 * 隆贤林 11 9.1.2 AER9.1.2 A

5、ER工作原理工作原理 机端电压下降，增大励磁电流 * 隆贤林 12 1.1.测量单元测量单元 电压测量用两组 TV为了提高可靠性， 并利用正序分量（反应 各种故障）。 电流测量用于计 算无功功率 * 隆贤林 13 2.2.调差单元调差单元获得合理的调差系数 正调差（m0） 负调差（m0） 正调差：无功输出增加时，相当于机端电压下降 。 * 隆贤林 14 3.3. PID调节 由输入的偏差电压信号 确定输出的调整信号 比例调节 反应电压的波动； 积分调节 反应误差的累积效应；、 微分调节 反应电压的剧烈变化。 * 隆贤林 15 4.4. 移相放大单元 改变可控整流的控制角 大小，从而改变励磁电压

6、 * 隆贤林 16 9.1.3 9.1.3 发电机励磁方式与励磁调节方式发电机励磁方式与励磁调节方式 励磁方式：励磁电流的来源（直流或交流励磁）励磁方式：励磁电流的来源（直流或交流励磁） 励磁调节方式：改变励磁电流的依据。（根励磁调节方式：改变励磁电流的依据。（根 据机端电压、电流与无功等）据机端电压、电流与无功等） * 隆贤林 17 一、励磁调节方式一、励磁调节方式 电压比例调节以 机端电压为被调量的 负反馈控制系统 定子电流、功率因数 补偿调节发出无 功增大，励磁电流增 大 * 隆贤林 18 二、发电机励磁方式二、发电机励磁方式 1、直流发电机供电的 励磁方式 存在换向器件与电刷 ，给维护

7、带来了困难 ； 机械换向存在拉弧现 象。 这种励磁方式不适合 于大容量发电机。 * 隆贤林 19 二、发电机励磁方式二、发电机励磁方式 2、自励整流供电 接线简单，没有转动设备，可靠性高； 响应速度快； 维护方便。 大、中型发电机上广泛应用 * 隆贤林 20 二、发电机励磁方式二、发电机励磁方式 3、交流励磁机整流供电 较高的励磁响应速度； 发电机在需要停机时可以采用逆变灭磁。 * 隆贤林 21 9.1.4 9.1.4 并列运行发电机的无功功率分配并列运行发电机的无功功率分配 一、同步发电机的外特性 无功电流增加时，机端电压下降。 * 隆贤林 22 二、调差系数改变二、调差系数改变 调差系数

8、* 隆贤林 23 二、调差系数改变二、调差系数改变 调差环节及调差系数改变 * 隆贤林 24 二、调差系数改变二、调差系数改变 调差环节及调差系数改变 改变m可以改变调差系数大小。 * 隆贤林 25 二、调差系数改变二、调差系数改变 发电机系统框图 * 隆贤林 26 三、外特性的平移 外特性的平移，可以 改变发电机输出的无 功 发电机投入或退出时 ，让发电机Q0，可 以减小对发电机的冲 击。 * 隆贤林 27 四、并列运行发电机无功功率的分配四、并列运行发电机无功功率的分配 1、一台无差特性和一台正调差特性发电机的并列运行 发电机并列点电压相 同，如果有无功波动 ，只能由无差调节发 电机承担。

9、 无差特性和正调差特性发电机的并列运行不合理 * 隆贤林 28 四、并列运行发电机无功功率的分配四、并列运行发电机无功功率的分配 2、负调差特性发电机和正调差特性发电机的并列运行 负调差发电机AER输出与励磁电 流 处于励磁工作上限。反之， 工作在下限。 不允许负调差特性发电机参与 直接并列运行 * 隆贤林 29 四、并列运行发电机无功功率的分配四、并列运行发电机无功功率的分配 3、两台正调差特性发电机的并列运行 正调差特性发电机并列运行可 维持无功功率的稳定分配，能 稳定运行 * 隆贤林 30 四、并列运行发电机无功功率的分配 正调差特性发电机的并列运行时，无功功率最好按照发电机容量 分配。

10、 同理 则 即 * 隆贤林 31 四、并列运行发电机无功功率的分配 如果n台发电机并列运行，当无功变化时，各台发电机分配到的 无功增量应当与其容量对应，则要求各台发电机调差系数相同。 1台 n台 * 隆贤林 32 由于 那么 则电压变化为 每台发电机分配到 的无功变化量为 * 隆贤林 33 公式总结 * 隆贤林 34 * 隆贤林 35 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 一、三相半控桥式整流电路 三个二极管，三个可控硅（晶闸管） 三个二极管，三个可控硅（晶闸管） * 隆贤林 36 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 晶闸管导通条件： 一是要在阳极与阴极之间加正向电压

11、， 二是在控制极与阴极间加一定能量、一定宽度的正向触发脉冲。 晶闸管的截止条件： 阳极与阴极之间加负向电压， 或流过电流小于使晶闸管能维持导通的最小电流。 一、三相半控桥式整流电路 * 隆贤林 37 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 1、触发脉冲的控制 自然换相点 * 隆贤林 38 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 1、触发脉冲的控制 每隔120轮流向晶闸管VSO1、VSO3、 VSO5分别发触发脉冲。 * 隆贤林 39 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 2、输出电压 每个工频周期6个波头，两个波头的输出电压 * 隆贤林 40 9.1.5 9.1

12、.5 可控整流电路可控整流电路 二、三相全控桥式整流电路 6个可控硅：成对轮流导通 6，11，22，33，44，55，66，1 * 隆贤林 41 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 1、触发脉冲的控制 每隔60轮 流向两个晶 闸管发触发 脉冲。 * 隆贤林 42 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 2、输出电压 每个工频周期6个波头，输出电压可用1个波头考虑。 * 隆贤林 43 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 三、逆变 实现逆变的条件： 一、输出电压为负 二、负载必须为感性负载，即逆变时电感负载已经储存有能量； 三、交流侧电源不能消失，即实现的是有

13、源逆变。 * 隆贤林 44 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 1、逆变角 由于在逆变过程中交流侧电压不变，励磁电流等速减小 ，灭磁过程相当迅速。 2、逆变灭磁 * 隆贤林 45 9.1.5 9.1.5 可控整流电路可控整流电路 输出电压的变化 全波半 控整流 全波全 控整流 * 隆贤林 46 9.1.6 9.1.6 同步发电机的继电强行励磁与灭磁同步发电机的继电强行励磁与灭磁 1、由低电压继电器构成时，应满足如下要求： a.并列运行各机组的继电强行励磁装置，应分别接入不同相别的电压， 以保证发生任何类型的相间短路时，均有一定数量的同步电机进行强行 励磁； b.在某些类型相间短路

14、情况下，若自动调节励磁装置不能保证强行励磁 ，则继电强行励磁装置接入电压的相别，应与自动调节励磁装置相配合 ，以便有自动调节励磁装置不能反应时，继电强行励磁装置能够动作。 2、为避免继电强行励磁装置与自动调节励磁装置电压相别相互配合上 的复杂性，以及为提高继电强行励磁装置的灵敏性，也可采用正序电压 或复合电压(全电压和负序电压)起动的继电强行励磁装置。 3、电压互感器一次或二次侧发生断线故障时，继电强行励磁装置不应 误动作。 4、当备用励磁机代替工作励磁机时，继电强行励磁装置应切换到备用 励磁机上。 一、强励要求 * 隆贤林 47 9.1.6 9.1.6 同步发电机的继电强行励磁与灭磁同步发电

15、机的继电强行励磁与灭磁 1、强励倍数 强励时最高励磁电压与额定励磁电压的比值，即 二、强励指标 2、励磁电压响应比 反应强励过程中励磁电压增长速度的一个指标。通常是 指（一般取0.5秒或0.1秒）时间内励磁电压平均上升的 速度值与发电机额定励磁电压的比值，即 * 隆贤林 48 9.1.6 9.1.6 同步发电机的继电强行励磁与灭磁同步发电机的继电强行励磁与灭磁 三、继电强励接线 可靠性与快速性 * 隆贤林 49 9.1.6 9.1.6 同步发电机的继电强行励磁与灭磁同步发电机的继电强行励磁与灭磁 1、灭磁时间要短； 2、灭磁过程中转子过电压不应超过允许值，其值一般取额定励磁 电压的45倍； 3

16、、灭磁后，机组剩磁电压不应超过500V。 四、灭磁要求 * 隆贤林 50 五、灭磁方法五、灭磁方法 先合S2再断开S1。 1、灭磁时间要短，要求R越大越好； 2、转子过电压不应超过允许值，要求R越小越好 1.对常数电阻放电灭磁 * 隆贤林 51 五、灭磁方法五、灭磁方法 灭磁时，S2先闭合，S1、S4后断开。 限流电阻Ry防止励磁回路被短接。 在S4断开后，S3紧接着被断开，产生的电弧被引入灭弧栅中，电 弧在灭弧栅中分成很多短的电弧，相当于对非线性电阻放电。 电弧熄灭后，S3接通，利用 Ry将残余电压放掉。 2.利用灭弧栅灭磁 * 隆贤林 52 五、灭磁方法五、灭磁方法 将励磁绕组储存的能量送回交流电源侧。 改变整流桥晶闸管的控制角 节省灭磁开关和灭磁电阻等设备，灭磁速度快，效果好，但受励 磁方式的限制。 3.逆变灭磁 * 隆贤林 53 9.29.2 同步发电机自动并列 同步发电机自动并列 1.准同步与自同步 准同步：先加励磁，满足同步条件后与系统 并列。 准同步条件： （1）相序相同 （2）电压幅值接近 （3）电压相