三峡电厂陈小明励磁讲座-发电机励磁系统原理1.ppt

发电机励磁系统原理（1） 水轮发电厂原理 水轮发电厂转子 励磁的基本概念 励磁的基本任务    ? PID励磁控制理念 励磁系统的组成与分类 三峡电厂右岸励磁系统 直流励磁机系统（开关励磁） 交流励磁机系统（三机它励） 自幷励 有刷励磁 无刷励磁系统 自并励磁系统 现代励磁基础 可控硅励磁原理 全控桥与半控桥 三相全控桥电路要点 三相全控桥实际电路波形 同步发电机励磁的作用 励磁控制系统的主要任务 1、同步发电机励磁控制系统的最基本和最主要的任务是维持发电机电压在给定水平上 1.1、第一，保证电力系统运行设备的安全。 1.2、第二，保证发电机运行的经济性 1.3、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。 2、同步电机励磁系控制统的重要任务是提高电力系统的稳定性 尽管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措施中，最为简单、经济而有效的措施。但是，稳定问题还是各有重点，各有分工：静稳由自动电压调节器和系统结构及运行调度负责；暂稳主要由继电保护负责，动稳主要由励磁PSS负责。 电力系统稳定简介 电力系统稳定分为三个电量的稳定： 电压稳定（励磁、无功平衡、电压崩溃、人工干预：增加Q） 频率稳定（调速、有功平衡、安稳装置切机、自动减载） 功角稳定（P、Q变化）。 励磁系统提高电力系统的稳定主要是提高电压的稳定，其次是提高功角稳定。频率稳定由调速器负责。 功角稳定又分为三种：静态稳定、暂态稳定和动态稳定。 静态稳定是系统受到小扰动后系统的稳定性（不发生非周期性的振荡）（稳定余度好极限功率问题、安稳切机问题）； 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1－2个周波的稳定性；（周期性振荡）（安稳切机问题、继电保护问题）； 动态稳定是微小扰动或者是大扰动1－2周波后（暂稳后期），因自动调节作用产生的稳定性稳定（励磁PSS问题）。 我国电力系统稳定导则定义 励磁对静态稳定的影响 静稳定破坏举例：华北电网大（同）－房（山）线静稳定破坏事故 1985年10月，大同电厂＃2机（额定有功200MW）通过220kV大房线向比较送电。因励磁调节器自动通道有问题，发电机处于手动调节励磁的状态下运行。发电机于130MW状态下已稳定运行很长时间，发电机励磁电流（转子电流）约为1000A。当电厂运行人员根据调度要求把发电机有功出力增加到170MW后，发电机与系统失去同步，发电机失步保护动作后，由于种种原因，造成机组超速，汽轮机严重损坏而报废。事故调查得知，运行人员在增加发电机的有功时（直到失步）没有同时增加发电机的励磁电流，事故后的仿真研究证明，（1）发电机为1000A时的静稳定极限就是170MW，（2）如果发电机是在自动励磁调节的状态下运行，其静稳定极限大于200MW，（3）即使发电机处于手动调节励磁的状态下运行，如果在增加有功出力的同时，运行人员能适当增加发电机的励磁，也可以避免发电机与系统失步的事故发生。 励磁对暂态稳定的影响 励磁对动态稳定的影响 功角稳定比喻 腕中放置一个球，且受到外部的一个小外力，它就偏离原来的位置。如果这个腕的高度很矮，像一个盘子，该球就有可能从碗中掉下来。此时，我们就说这个系统静稳不足。提高腕的高度最经济的办法就是采用自动电压调节器。 当碗中的球受到一个大的外力，怎样保证该球不飞出，最主要措施就是快速的继电保护。继保的作用就相当于减少这个外部力量的作用时间，继保越快，外力的作用时间就越短，这个球就不会一下子掉下来。自动电压调节器此时作用相当于自动改变这个腕的坡度，当这个球上升时增加坡度，当这个球下降时就减少这个坡度，使这个球在碗中滚动幅度迅速减小。 当腕和球之间的摩擦很小，这个球受到扰动后在碗中滚动幅度大且时间长。动稳定影响到电力系统阻尼，就如同影响这个碗中的摩擦系数一样，正阻尼就是增大摩擦系数，负阻尼减少摩擦系数。当这个球在滚动中，如果有一个外力在其上升时帮助其上升，在其下降时帮助其下降，这个球的滚动幅度就越滚越大，反之就越滚越小并最终停下来。PSS的作用就是增加阻尼。 励磁负阻尼比喻：荡秋千 在荡秋千中，我们停止外力，秋千就会在摩擦系数的作用下慢慢停下；当我们外加使秋千停下来的外力，它就会马上停下；当我们外加使这个秋千荡起来的外力，它就越荡越高。 电力系统的动稳就像荡秋千一样，励磁负阻尼，就产生一个使秋千荡起来的外力，励磁正阻尼产生一个使秋千停下来的外力。 比较这两个外力，主要的问题就是作用在秋千上的时间不同，由于发电机转子的电感，励磁对秋千所产生的外力总是滞后，正是这种滞后效应造成励磁负阻尼。如果我们用PSS的超前环节来校正这个滞后作用，励磁的负阻尼就变为正阻尼，这就是PSS的原理。