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1、山东济南发电设备厂电控公司11 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务 n励磁控制系统最基本和最重要的任务是维持发励磁控制系统最基本和最重要的任务是维持发电机端（或指定控制点）电压为给定值。电机端（或指定控制点）电压为给定值。 我国国家标准规定，自动电压调节器应保证同步发电机端电压静我国国家标准规定，自动电压调节器应保证同步发电机端电压静差率小于差率小于1%1%。 这就要求励磁控制系统的开环增益（稳态增益）不小这就要求励磁控制系统的开环增益（稳态增益）不小于于100p.u100p.u（对水轮发电机），或（对水轮发电机），或200p.u200p.u（对汽轮发电机）。（对汽轮发电机）。 山东济
2、南发电设备厂电控公司21 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n主要原因有主要原因有3 3个：个：n第一，保证电力系统运行设备的安全。第一，保证电力系统运行设备的安全。 发电机运行规程规定大型同步发电机运行电压正常变化范围为发电机运行规程规定大型同步发电机运行电压正常变化范围为 5%5%，最高电压不得高于额定值的，最高电压不得高于额定值的110%110%。n第二，保证发电机运行的经济性。第二，保证发电机运行的经济性。 规程规定，大型发电机运行电压不能低于额定值的规程规定，大型发电机运行电压不能低于额定值的90%90%，当发电，当发电机电压低于机电压低于95%95%时，发电机应限负荷运行，
3、其他电力设备也有这个时，发电机应限负荷运行，其他电力设备也有这个问题。问题。n第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。求在许多方面是一致的。 山东济南发电设备厂电控公司31 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n励磁控制系统的重要任务励磁控制系统的重要任务n励磁控制系统的重要任务是提高电力系统的稳定性。励磁控制系统的重要任务是提高电力系统的稳定性。n电力系统稳定可分为功角（机电）稳定、电压稳定和电力系统稳定可分为功角（机电）稳定、电压稳定和频率稳定等。频率稳定等。n功角稳定包括静态稳定、动态稳定
4、和暂态稳定。功角稳定包括静态稳定、动态稳定和暂态稳定。n励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且也是改善电力系统稳定的善，都有显著的作用，而且也是改善电力系统稳定的措施中，最为简单、经济而有效的措施。措施中，最为简单、经济而有效的措施。 山东济南发电设备厂电控公司41 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n同步发电机励磁控制系统对提高静稳定的作用同步发电机励磁控制系统对提高静稳定的作用山东济南发电设备厂电控公司51 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n设设UtUt=1.0,=1.0,UsUs=1.0,=1
5、.0,发电机并网后运行人员不再手动去发电机并网后运行人员不再手动去调整励磁调整励磁, ,则无电压调节器时的静稳极限、有能维持则无电压调节器时的静稳极限、有能维持E E恒定的调压器时的静稳极限、有能维持发电机端电恒定的调压器时的静稳极限、有能维持发电机端电压恒定的调压器时的静稳极限分别为：压恒定的调压器时的静稳极限分别为：0.40.4、1.01.0和和1.431.43。 n维持发电机电压水平的要求与提高电力系统静态稳定维持发电机电压水平的要求与提高电力系统静态稳定极限的要求是一致的，是兼容的。当励磁控制系统能极限的要求是一致的，是兼容的。当励磁控制系统能够维持发电机电压为恒定值时够维持发电机电压
6、为恒定值时, ,不论是快速励磁系统不论是快速励磁系统, ,还是常规励磁系统还是常规励磁系统, ,静态稳定极限都可以达到线路极限。静态稳定极限都可以达到线路极限。 山东济南发电设备厂电控公司61 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n以某省电网外送断面为例，计算励磁控制对静态稳定的影响。以某省电网外送断面为例，计算励磁控制对静态稳定的影响。 该省发电机原采用该省发电机原采用EqEq恒定模型计算，后进行了励磁模型的参数实测，对恒定模型计算，后进行了励磁模型的参数实测，对励磁性能不达标的机组进行整改，全面提高了励磁控制的技术性能。该省励磁性能不达标的机组进行整改，全面提高了励磁控制的技术性能。
7、该省电网外送电力的主要通道共三回电网外送电力的主要通道共三回500kV500kV线路。发电机采用线路。发电机采用EqEq恒定和恒定和EqEq”、EdEd”变化（使用实测励磁模型参数）两种模型，外送断面的静稳极限示变化（使用实测励磁模型参数）两种模型，外送断面的静稳极限示于于 表表1-11-1 某省外送断面静稳定极限某省外送断面静稳定极限 发电机及励磁模型发电机及励磁模型EqEq恒定恒定详细模型及实测励磁详细模型及实测励磁静稳极限静稳极限3446 MW3446 MW3864 MW3864 MW采用采用EqEq”、EdEd”变化模型和实测励磁参数的静稳极限比采用变化模型和实测励磁参数的静稳极限比采
8、用EqEq恒定的恒定的静稳极限增加静稳极限增加418 MW 418 MW ，提高了，提高了12.112.1 。 山东济南发电设备厂电控公司71 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n同步发电机励磁控制系统对提高暂态稳定的作用同步发电机励磁控制系统对提高暂态稳定的作用 1 1、提高励磁系统强励倍数可以提高电力系统暂态稳定。、提高励磁系统强励倍数可以提高电力系统暂态稳定。 2 2、励磁系统顶值电压响应比越大，励磁系统输出电压达到顶、励磁系统顶值电压响应比越大，励磁系统输出电压达到顶值的时间越短，对提高暂态稳定越有利。值的时间越短，对提高暂态稳定越有利。 3 3、充分利用励磁系统强励倍数，也是
9、发挥励磁系统改善暂态稳、充分利用励磁系统强励倍数，也是发挥励磁系统改善暂态稳定作用的一个重要因素。定作用的一个重要因素。 山东济南发电设备厂电控公司81 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n励磁对暂态稳定性的影响仍用某省外送断面的暂稳极限说明。励磁对暂态稳定性的影响仍用某省外送断面的暂稳极限说明。计算故障为三回外送线路中的一回，送端三相短路、计算故障为三回外送线路中的一回，送端三相短路、0.10.1秒切秒切 除故障线。除故障线。n1 1、全网发电机采用、全网发电机采用EqEq恒定模型恒定模型n2 2、全网发电机采用、全网发电机采用EqEq” 、EdEd”变化模型和实测励磁参数变化模型和
10、实测励磁参数发电机励磁模型发电机励磁模型EqEq恒定恒定实测励磁参数实测励磁参数暂稳极限暂稳极限 MWMW2219221926662666不同发电机、励磁系统模型对输电断面暂态稳定的影响不同发电机、励磁系统模型对输电断面暂态稳定的影响全网采用实测的励磁参数全网采用实测的励磁参数, , 某省外送断面的暂稳极限比全网发电机某省外送断面的暂稳极限比全网发电机采用采用EqEq恒定的暂稳极限高恒定的暂稳极限高447 MW447 MW，暂稳极限提高，暂稳极限提高2020 山东济南发电设备厂电控公司91 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n同步发电机励磁控制系统对提高动态稳定的作用同步发电机励磁控制
11、系统对提高动态稳定的作用n分析证明，励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系分析证明，励磁控制系统中的自动电压调节作用，是造成电力系统机电振荡阻尼变弱（甚至变负）的最重要的原因之一。在一定统机电振荡阻尼变弱（甚至变负）的最重要的原因之一。在一定的运行方式及励磁系统参数下，电压调节作用，在维持发电机电的运行方式及励磁系统参数下，电压调节作用，在维持发电机电压恒定的同时，将产生负的阻尼作用。压恒定的同时，将产生负的阻尼作用。n许多研究表明，在正常实用的范围内，励磁电压调节器的负阻尼许多研究表明，在正常实用的范围内，励磁电压调节器的负阻尼作用会随着开环增益的增大而加强。因此提高电压调节精度的要
12、作用会随着开环增益的增大而加强。因此提高电压调节精度的要求和提高动态稳定的要求是不兼容的。求和提高动态稳定的要求是不兼容的。 山东济南发电设备厂电控公司101 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n同步发电机励磁控制系统对提高动态稳定的作用同步发电机励磁控制系统对提高动态稳定的作用n解决这个不兼容性的办法有：解决这个不兼容性的办法有： n1 1、放弃调压精度要求，减少励磁控制系统的开环增益。这对静态稳定性、放弃调压精度要求，减少励磁控制系统的开环增益。这对静态稳定性和暂态稳定性均有不利的影响，是不可取的。和暂态稳定性均有不利的影响，是不可取的。n2 2、电压调节通道中，增加一个动态增益衰
13、减环节。这种方法可以达到既、电压调节通道中，增加一个动态增益衰减环节。这种方法可以达到既保持电压调节精度，又可减少电压调压通道的负阻尼作用的两个目的。保持电压调节精度，又可减少电压调压通道的负阻尼作用的两个目的。但是，这个环节使励磁电压响应比减少，不利于暂态稳定，也是不可取但是，这个环节使励磁电压响应比减少，不利于暂态稳定，也是不可取的。的。n3 3、在励磁控制系统中，增加附加励磁控制通道，即电力系统稳定器、在励磁控制系统中，增加附加励磁控制通道，即电力系统稳定器PSSPSS。电力系统稳定器即电力系统稳定器即PSSPSS是使用最广、最简单而有效的附加励磁控制。是使用最广、最简单而有效的附加励磁
14、控制。 山东济南发电设备厂电控公司111 1、励磁控制系统的任务、励磁控制系统的任务n在并列运行的发电机间合理分配无功功率在并列运行的发电机间合理分配无功功率n多台发电机组在母线上并列运行时，它们输出的有功决定于输入多台发电机组在母线上并列运行时，它们输出的有功决定于输入的机械功率，而发电机输出的无功则和励磁电流有关，控制并联的机械功率，而发电机输出的无功则和励磁电流有关，控制并联运行的发电机之间无功分配是励磁系统的一项重要功能。运行的发电机之间无功分配是励磁系统的一项重要功能。n各并联发电机间承担的无功功率的大小取决于各发电机的调差特各并联发电机间承担的无功功率的大小取决于各发电机的调差特性
15、，即发电机端电压性，即发电机端电压U Ut t和无功电流和无功电流I Iq q的关系。的关系。n当母线电压发生波动时，发电机无功电流的增量与电压偏差成正当母线电压发生波动时，发电机无功电流的增量与电压偏差成正比，与调差系数成反比。比，与调差系数成反比。n通常我们希望发电机间的无功电流应当按照机组容量的大小成比通常我们希望发电机间的无功电流应当按照机组容量的大小成比例地进行分配，即大容量机组担负的无功增量应大些，小容量机例地进行分配，即大容量机组担负的无功增量应大些，小容量机组担负的无功增量应小些。由于励磁调节器可对调差系数进行调组担负的无功增量应小些。由于励磁调节器可对调差系数进行调节，所以就
16、可以达到机组间无功功率合理分配的目的。节，所以就可以达到机组间无功功率合理分配的目的。 山东济南发电设备厂电控公司122 2、励磁系统的分类、励磁系统的分类n按结构分类按结构分类直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统交流励磁机励磁系统 交流励磁机不可控整流励磁系统交流励磁机不可控整流励磁系统 交流励磁机可控整流励磁系统交流励磁机可控整流励磁系统静止励磁系统静止励磁系统山东济南发电设备厂电控公司132 2、励磁系统的分类、励磁系统的分类n按励磁电压响应速度分类按励磁电压响应速度分类常规励磁常规励磁快速励磁快速励磁高起始励磁高起始励磁山东济南发电设备厂电控公司14 1-1-发电机定子发电机定子 2-2-发电机励磁绕组发电机励磁绕组 3-3-灭磁开关灭磁开关 4-4-灭磁电阻灭磁电阻 5-5-直流励磁机直流励磁机 6-6-直流励磁机励磁绕组直流励磁机励磁绕组 7-7-手动调节电阻手动调节电阻 8-8-强励开关强励开关 9-9-自动励磁调节器自动励磁调节器 图图 2-1 2-1 直流励磁机励磁系统原理图直流励磁机励磁系统原理图2.1 2.1 直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统
