发电机励磁系统作用及分类国家电网.ppt
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1、发电机励磁系统作用及分类发电机励磁系统作用及分类 国网电力科学研究院国网电力科学研究院国网电力科学研究院国网电力科学研究院国网电力科学研究院国网电力科学研究院/南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司南京南瑞集团公司二二二二二二000000000000九年三月九年三月九年三月九年三月九年三月九年三月1 1 1 1、励磁系统的作用、励磁系统的作用、励磁系统的作用、励磁系统的作用2 2 2 2、励磁系统的基本分类、励磁系统的基本分类、励磁系统的基本分类、励磁系统的基本分类 维持发电机或其他控制点的电压在给定水平维持发电机或其他控制点的电压在给定水平维持发电机
2、或其他控制点的电压在给定水平维持发电机或其他控制点的电压在给定水平 控制并联运行机组无功功率的合理分配控制并联运行机组无功功率的合理分配控制并联运行机组无功功率的合理分配控制并联运行机组无功功率的合理分配 提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性励磁系统的作用励磁系统的作用励磁系统的作用励磁系统的作用维持发电机或其他控制点的电压在给定水平维持发电机或其他控制点的电压在给定水平维持发电机或其他控制点的电压在给定水平维持发电机或其他控制点的电压在给定水平uu 保证电力系统运行设备的安全。保证电力系统运行设备的安全。保证电力系统运行设备的安全。保证电力系统运行
3、设备的安全。uu 提高维持发电机电压能力的要求和提高维持发电机电压能力的要求和提高维持发电机电压能力的要求和提高维持发电机电压能力的要求和 提高电力系统稳定性的要求在许多方面提高电力系统稳定性的要求在许多方面提高电力系统稳定性的要求在许多方面提高电力系统稳定性的要求在许多方面 是一致的。是一致的。是一致的。是一致的。uu 保证发电机运行的经济性。保证发电机运行的经济性。保证发电机运行的经济性。保证发电机运行的经济性。控制并联运行机组无功功率的合理分配控制并联运行机组无功功率的合理分配控制并联运行机组无功功率的合理分配控制并联运行机组无功功率的合理分配u 发电机电压调差率发电机电压调差率 在自动
4、励磁调节器调差单元投入、电压给定值固定、功率因数为在自动励磁调节器调差单元投入、电压给定值固定、功率因数为零的情况下,发电机无功电流从零变化到额定时,用发电机额定电零的情况下,发电机无功电流从零变化到额定时,用发电机额定电压的百分数表示的发电机端电压变化压的百分数表示的发电机端电压变化率率 发电机电压调差率按下式计算:发电机电压调差率按下式计算:D(%)=(Ug0-Ug)/UgD(%)=(Ug0-Ug)/Ug100%100%式中式中 Ug0-Ug0-发电机无功电流等于发电机无功电流等于零零时的电压时的电压 UgUg -发电机无功电流等于额定无功电流时的电压发电机无功电流等于额定无功电流时的电压
5、 控制并联运行机组无功功率的合理分配控制并联运行机组无功功率的合理分配控制并联运行机组无功功率的合理分配控制并联运行机组无功功率的合理分配u发变组单元高压侧并联:发变组单元高压侧并联:变压器电抗调差(正调差)变压器电抗调差(正调差)+发电机调差(负调差)发电机调差(负调差)u坑口电站:坑口电站:长输电线路调差(正调差)长输电线路调差(正调差)+发电机调差(负调差)发电机调差(负调差)u两机一变扩大单元接线:两机一变扩大单元接线:发电机正调差,调差率较大发电机正调差,调差率较大提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性uu 静态稳定性静态稳定性静态稳定性静态
6、稳定性uu 动态稳定性动态稳定性动态稳定性动态稳定性uu 暂态稳定性暂态稳定性暂态稳定性暂态稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性发电机输出电磁功率发电机输出电磁功率发电机输出电磁功率发电机输出电磁功率发电机功角向量图发电机功角向量图发电机功角向量图发电机功角向量图提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性u传输功率的大小与相位角传输功率的大小与相位角密切相关,称密切相关,称为为“功角功角”或或“功率角功率角”。u传输功率与功角传输功率与功角的关系,称的关系,称为为“功角特性功角特性”或或“功率特性功率特性”
7、。u功角功角除了表征系统的电磁关系之外,还表明了各发除了表征系统的电磁关系之外,还表明了各发电机转子之间的相对位置。电机转子之间的相对位置。角就是感应电势角就是感应电势Eq和电网电压和电网电压U之间的夹角,也之间的夹角,也称称为为“功角功角”或或“功率角功率角”。提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性 角是表征电力系统稳定性最重要的量,功角失稳指角是表征电力系统稳定性最重要的量,功角失稳指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。u正正常常情情况况下下,系系统统中中各各发发电电机机以以相相同同速速度度旋
8、旋转转,机机间间相相对对转转子子角角度度维维持持恒恒定定,即即处处于于同同步步运运行行状状态态,从从而而保保证证系系统统中中任任何何节节点点的的电电压压幅幅值值和和频频率率以以及任何线路的传输功率为恒定值。及任何线路的传输功率为恒定值。u如如果果系系统统在在运运行行过过程程中中受受到到某某种种干干扰扰,干干扰扰的的影影响响将将通通过过互互联联的的电电力力网网络络传传到到各各发发电电机机节节点点,并并使使发发电电机机的的输输出出电电功功率率相相应应发发生生改改变变,结结果果是是使使得得在在扰扰动动瞬瞬间间各各发发电电机机的的机机械械输输入入转转矩矩和和输输出出的的电电磁磁转转矩矩失失去去平平衡衡
9、,出出现现发发电机转子不同程度的加速或减速,并导致各发电机之间转子相对角的变化。电机转子不同程度的加速或减速,并导致各发电机之间转子相对角的变化。u如如这这种种转转子子角角度度的的变变化化过过程程是是随随时时间间衰衰减减的的,并并能能最最终终恢恢复复到到扰扰动动出出现现前前的的正正常常值值或或达达到到一一个个新新的的稳稳态态值值,则则认认为为在在这这种种运运行行方方式式和和扰扰动动形形式式下下系系统是功角稳定的。统是功角稳定的。u如如果果这这种种转转子子角角度度的的变变化化随随时时间间而而加加剧剧,并并最最终终导导致致发发电电机机间间失失去去同同步步,则认为系统在该运行方式下对这种扰动形式是功
10、角不稳定的。则认为系统在该运行方式下对这种扰动形式是功角不稳定的。提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性n 电力系统静态稳定性电力系统静态稳定性(Steady Stability)电力系统静态稳定性是指电力系统受到小干扰后,不发生非电力系统静态稳定性是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性的失步,自动恢复到起始运行状态的能力。周期性的失步,自动恢复到起始运行状态的能力。静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中有一个瞬时性小干扰,如果在扰的稳定性问题。假设在
11、电力系统中有一个瞬时性小干扰,如果在扰动消失后系统能够恢复到原始的运行状态,则系统在该运行方式下动消失后系统能够恢复到原始的运行状态,则系统在该运行方式下是静态稳定的,否则系统是静态不稳定的。是静态稳定的,否则系统是静态不稳定的。提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性 电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对功角的微分功角的微分dPe/d是否大于是否大于0。如左图所示,采用了自如左图所示,采用了自动励磁调节的发电机静动励磁调节的发电机静态稳定运行的最大电磁态稳定运行的最大电磁功率和最大功率角都有功率和
12、最大功率角都有提高。提高。提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性 左图中,横坐标是功率左图中,横坐标是功率角,纵坐标是电压放大角,纵坐标是电压放大系数。在同一转子功角系数。在同一转子功角下下,随电磁时间常数随电磁时间常数Te增加增加,为保证发电机稳为保证发电机稳定运行所允许的电压放定运行所允许的电压放大系数增加大系数增加;在同一在同一Te下下,随转子功角随转子功角的增加的增加所允许的电压放大系数所允许的电压放大系数减少。减少。提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性n 电力系统暂态稳定性电力系统暂态稳定性(Tra
13、nsient Stability)电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后,各同步发电电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后,各同步发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通常机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通常指第一或第二振荡周期不失步。指第一或第二振荡周期不失步。如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰动,经过如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰动,经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式,则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。暂态新的稳态
14、运行方式,则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在扰动前的运行方式有关,而且与扰动的类型、稳定性不仅与系统在扰动前的运行方式有关,而且与扰动的类型、地点及持续时间有关。地点及持续时间有关。提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性 电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。左图的功率曲左图的功率曲线中,当功率线中,当功率角从角从1变化到变化到2时,时,PT与与P3之间的面积正之间的面积正比于转子动能比于转子动能的变化量。的变化量。提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳
15、定性 等面积定则的具体内容等面积定则的具体内容提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性 等面积定则的具体内容等面积定则的具体内容 等面积定则:等面积定则:减速面积和加速面积如图所示。减速面积和加速面积如图所示。如图(如图(a)减速面积加速面积,临界稳定;)减速面积加速面积,临界稳定;如图(如图(b)减速面积)减速面积加速面积,稳定;加速面积,稳定;如图(如图(c)减速面积)减速面积加速面积,不稳定。加速面积,不稳定。提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性提高电力系统的稳定性 提高暂态稳定性的方法就要减小加速面积或增大提高暂态稳定性的
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- 发电机 系统 作用 分类 国家电网
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