汽轮发电机励磁系统概述.pptx

一、发电机励磁系统的作用

1．电压控制

2．控制无功功率的分配

3．提高同步发电机并列运行的稳定性

4．提高继电保护动作的灵敏度

5．快速灭磁

6．改善电力系统的运行条件;1．电压控制

在发电机正常运行工况下，励磁系统应维持发电机端电压（或升压变压器高压侧电压）在给定水平。电力系统在正常运行时，负荷总是经常波动的，同步发电机的功率也就相应变化。当发电机负荷改变时，在发电机空载电势恒定的情况下（励磁电流不变），发电机端电压会随着负荷电流的改变而变化。为保证发电机端电压恒定，必须随发电机负荷电流的大小相应调整发电机的励磁电流。;2．控制无功功率的分配

在发电机并入无穷大电网运行的情况下，调节励磁电流将改变发电机输出的无功。

实际运行中，发电机并联运行的母线不会是无穷大母线，这时改变励磁将会使发电机的端电压和输出无功都发生改变。但一般来说，发电机的端电压变化较小，而输出的无功却会有较大的变化。保证并联运行的发电机组间合理的无功分配，是励磁系统的重要功能。

（1）发电机端电压调差率

端电压调差是指在自动励磁调节器调差单元投入，电压给定值固定，发电机功率因数为零的情况下，发电机的无功负载从零变化到额定值时，用发电机端电压百分数表示的发电机端电压变化率，通常由下式计算：

;;;（2）并联机组间的无功分配

A、当多台发电机端直接并联在一起工作时(有发电机汇流母线），为了并联机组间能有稳定的无功分配，这些发电机都必须有正的电压调差且要求调差率为3%～5%；

B、若发电机是单元式接线，即它们是通过升压变压器在高压母线上并联，则要求发电机有负的电压调差，负调差的作用是部分补偿无功电流在升压变压器上形成的压降，从而使电厂高压母线电压更加稳定。

;发电机并联运行时的变动无功功率分配：

;3．提高同步发电机并列运行的稳定性

(1)对静态稳定的影响（增大了静态稳定的区间和极限功率）;(2)对暂态稳定的影响

当高压网络中发生短路，在短路未切除的一个短暂时间内，同步发电机的端电压和传输的功率都将显著降低，而原动机的调速器在暂态期间(例???1秒以内)尚来不及动作。这就要求励磁系统快速地动作，并强行励磁到顶值，使Eq增大，使传输功率不致过分降低，并使发电机的功率特性曲线的加速面积减小，制动面积增大，以阻止发电机功率摇摆角δ过度增大，以利于提高暂态稳定。

另一方面，在系统发生短路期间，具有高顶值电压的快速励磁系统，能使发电机及时向系统提供大量的无功功率，使系统电压得到一定程度的提高，这就改善了在系统中的电动机的运行条件。;反应励磁系统强励性能的主要指标有：

励磁顶值电压倍数：常称电压强励倍数，它指在强行励磁期间励磁功率单元可能提供的最高输出电压值与发电机额定励磁电压之比。

励磁系统电压响应时间：它指从施加阶跃信号起至励磁电压达到最大励磁电压与额定电压之差的95%的时间。;4．提高继电保护动作的灵敏度

当系统处于低负荷运行状态时，发电机的励磁电流不大，若系统此时发生短路故障，其短路电流较小，且随时间衰减，以致带时限的继电保护不能正确工作。励磁自动控制系统就可以通过调节发电机励磁对发电机进行强励，不仅有利于提高电力系统稳定性外，还因加大了电力系统的短路电流而使继电保护的动作灵敏度得到提高。;5．快速灭磁

当发电机或升压变压器（采用单元式接线）内部故障时，为了降低故障所造成的损害，要求这时发电机能快速灭磁。

此外，当机组甩负荷时，发电机机端电压会异常升高，因此，甩负荷可能造成发电机严重过压。为防止发电机机端电压过份升高危及定子绝缘的程度，也要求励磁系统有快速灭磁能力。;5．改善电力系统的运行条件

（1）改善异步电动机的自起动条件

当电网发生短路等故障时，电网电压降低，使大多数用户的电动机处于制动状态。故障切除后，由于电动机自起动时需要吸收大量无功功率，以致延缓了电网电压的恢复过程，发电机强行励磁的作用可以加速电网电压的恢复，有效地改善电动机的运行条件。

（2）为发电机异步运行创造条件

同步发电机失去励磁时。需要从系统中吸收大量无功功率，造成系统电压大幅度下降，严重时甚至危及系统的安全运行。在此情况下，如果系统中其它发电机组能提供足够的无功功率，以维持系统电压水平，则失磁的发电机还可以在一定时间内以异步运行方式维持运行，这不但可以确保系统安全运行而且有利于机组热力设备的运行。;（3）减少重负荷合闸时的电压下降

重负荷线路合闸（或重合闸）时，电力系统都可能造成大量无功缺额，系统电压水平将下降。自动励磁调节能减小这种下降，使电力系统的运行特性得到改善。

（4）重负荷跳闸时，减少系统电压的上升

当系统中有重负荷跳闸或发电机发生甩负荷时，自动励磁调节有助于降低此时可能产生的系统及发电机电压过分升高。改善电气设备的运行条件。;二、静止自并励励磁系统;;1、静止励磁系统