励磁系统培训学习资料

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1、励磁系统培训学习资料72第一章励磁系统概述1.1励磁系统的任务同步发电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流，以便建立磁场，这个电流称为励磁电流，而供给电流的整个系统称为励磁系统。由于励磁绕组又称发电机转子，故励磁电流也叫转子电流。在电力系统的运行中，同步发电机是电力系统的无功功率主要来源之一，通过调节励磁电流可以改变发电机的无功功率，维持发电机端电压。不论在系统正常运行还是故障情况下，同步发电机的直流励磁电流都需要控制，因此励磁系统是同步发电机的重要组成部分。励磁系统的安全运行，不仅与发电机及其相联的电

2、力系统的运行经济指标密切相关，而且与发电机及电力系统的运行稳定性密切相关。同步发电机励磁系统的任务有以下几点：1电压控制在同步发电机空载运行中，转子以同步转速n旋转时，励磁电流产生的主磁通Φ0切割N匝定子绕组感应出频率为f=pn/60的三相基波电势，其有效值E0同f，N,Φ0以及绕组系数k的关系：E0=4.44fNkΦ0这样，改变励磁电流If以改变主磁通Φ0，空载电势E0值也将改变，二者的关系就是发电机的空载特性E0=f(If)或发电机的磁化特性Φ0=f(Ff)。在发电机空载状态下，空载电势E0就等于发电

3、机端电压Ut，改变励磁电流也就改变发电机端电压。完成电压控制的设备是由励磁调节器，励磁电源，发电机等组成，同步发电机励磁控制系统框图的一般形式如图1-1所示。信号比较放大给定信号励磁电源发电机Ug+UfUfUt-其他信号Uc测量信号励磁调节器图1-1同步发电机励磁控制系统框图72在图1-1中，虚线框内是励磁调节器的基本原理框图。按照调节原理，一个控制调节装置，至少要有三个环节或单元。第一是测量单元，它是一个负反馈环节；第二是给定单元，它是调节中的参考点；第三是比较放大单元，它将测量值同参考值进行比较，并对

4、比较结果的差值进行放大，从而输出控制电压Uk。这里的其他信号，是指调节器中的其他功能的作用信号，比如调差、励磁电流限制、无功限制、PSS等。这里的励磁电源是指可控硅整流装置。对于一个励磁控制系统来说，电压控制就是维持发电机端电压在设定位置。为实现这一目的，首先就要设定电压，要有一个给定信号Ug，以便明确电压控制值；其次要测量电压，看发电机端电压是多少，这里由发电机电压互感器PT和调节器中的测量板组成，将Ut变为Uc；最后，由调节器比较给定值和测量值，当测量值小于给定值时，励磁装置增加励磁电流If，使发电机

5、端电压上升，当测量值大于给定值时，励磁装置减少If使发电机端电压下降。2无功分配在发电机负载运行时，根据所带负载的性质，空载电势E0同发电机端电压Ut的关系发生了变化。当发电机带感性负载时，电枢反应具有去磁性质，随着负载的增加，Ut越来越小于E0，这时为了维持Ut不变，必须增大励磁电流；当发电机带容性负载时，电枢反应具有助磁性质，随着负载的增加，Ut越来越大于E0，同样为了维持Ut不变，必须减少励磁电流。在发电机并网运行时，系统母线电压控制着发电机端电压Ut，当调节励磁电流If，使E0发生变化时，发电机的

6、定子电流和功率因数也随之变化，即发电机的无功功率随If变化。同步发电机的V形曲线，就是反映了励磁电流同定子电流的关系。在这一关系中，功率因数等于1的励磁电流称为正常励磁。当励磁电流大于正常励磁时，定子电流滞后于端电压，功率因数滞后，发电机输出滞后无功功率，这种状态我们俗称为发电机带无功运行；当励磁电流小于正常励磁时，定子电流超前于端电压，功率因数超前，发电机输出超前无功功率，这种状态我们俗称为发电机进相运行。72在发电厂中数台发电机并网运行时，调节一台发电机的励磁电流，不仅会改变这台机的无功，还要影响其他

7、发电机的无功稳定性。为此，励磁系统分配并联运行的发电机无功时，还要考虑其稳定性和合理性，这就要求励磁调节器具有调差功能。母线电压水平及无功功率在机组之间的分配，取决于发电机的电压调节特性即调差特性Ut=f（Q），一般来说，发电机的调差特性是一条发电机端电压Ut随无功Q增加而下降的直线，见图1-2的正调差系数K3，K0和K2分别表示零调差和负调差系数。如果励磁调节器具有调差功能，则发电机总的调差系数是发电机（发变组）的自然调差系数与励磁调差系数的代数和。由于自然调差系数不可变，故发电机的总调差系数由励磁调差

8、系数控制。若励磁调差系数为零，比如退出调节器中的调差电路，则发电机的调差特性就是自然调差特性，其大小由发电机和变压器的电磁参数决定，且变压器参数起主导作用；若励磁调差系数为负，如图1-2中的直线K2所示，则发电机调差特性就是发电机的自然调差系数减励磁调差系数的差；若励磁调差系数为正，如图1-2中的直线K1所示，则发电机调差特性就是发电机的自然调差系数加励磁调差系数的和。在这里之所以有加减之别，其目的是在控制励磁调差系数大小情况