《同步发电机》课件.ppt
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1、电力系统自动化内容电力系统电力系统调度自动化调度自动化发电厂发电厂自动化自动化变电站自变电站自动化动化发电自自动控制控制无功/电压有功/频率第六讲第六讲第六讲第六讲 同步发电机同步发电机同步发电机同步发电机励磁自动控制系统励磁自动控制系统励磁自动控制系统励磁自动控制系统总总 述述励磁系统的任务励磁系统的类型励磁系统的整流电路并联机组间无功分配励磁装置的原理同步发电机自动励磁控制系统v同步发电机励磁系统的任务同步发电机励磁系统的任务v 一、电力系统无功功率控制的必要性一、电力系统无功功率控制的必要性v1.维持系统电压正常水平维持系统电压正常水平v电力系统电压水平主要是由电力系统中无功功率平衡来维
2、持的。电力系统电压水平主要是由电力系统中无功功率平衡来维持的。v整个电力系统无功功率平衡关系可由下式表示:整个电力系统无功功率平衡关系可由下式表示:无功电源无功电源i向系统供给的无功功率;向系统供给的无功功率;负荷负荷j所消耗的无功功率;所消耗的无功功率;电力系统中变压器、线路中所损耗的无功功率;电力系统中变压器、线路中所损耗的无功功率;在任意时刻,系统所产生的无功功率与系统中所消耗的无功功率总是平衡的。问题是在多高的电压下达到平衡的?v系统无功负荷系统无功负荷(包括无功损耗包括无功损耗)静态电压特性如图静态电压特性如图5.15.1所示。所示。系统无功电源所发出的无功功率偏系统无功电源所发出的
3、无功功率偏离系统在额定电压下的无功需求越离系统在额定电压下的无功需求越大,系统实际运行电压就偏离额定大,系统实际运行电压就偏离额定电压越大,电网电能质量越差,有电压越大,电网电能质量越差,有可能使电网电压超出其允许范围。可能使电网电压超出其允许范围。控控制制无无功功电电源源所所发发出出的的无无功功功功率率就就可可以以维维持持系系统统电电压压运运行行在在其其允允许变化范围之内,保证电网电压正常运行水平。许变化范围之内,保证电网电压正常运行水平。2.提高电力系统运行的经济性 v(1 1)系统的无功电源:)系统的无功电源:v主要主要:同步发电机同步发电机,另外另外:并联电容器、同步调相机、同步电动机
4、、静止补偿器等。并联电容器、同步调相机、同步电动机、静止补偿器等。v(2 2)选用哪种无功电源,将它们配置在何处如何控制系统中无功电源的出力,是很重要)选用哪种无功电源,将它们配置在何处如何控制系统中无功电源的出力,是很重要的。的。v这些工作做得好不仅可以提高电力系统的电压质量,而且还会减少无功功率传输过程中这些工作做得好不仅可以提高电力系统的电压质量,而且还会减少无功功率传输过程中造成的无功和有功功率损耗,因而可以提高系统运行的经济性。造成的无功和有功功率损耗,因而可以提高系统运行的经济性。v例如例如:对于还离负荷中心的电厂,就不要它发过多的无功功率送往负荷对于还离负荷中心的电厂,就不要它发
5、过多的无功功率送往负荷,这是因为远距离地这是因为远距离地从电源经过变压器和输电线路内负荷输送无功功率,会产生电压损耗从电源经过变压器和输电线路内负荷输送无功功率,会产生电压损耗(高压线路和变压器上高压线路和变压器上的电压损失主要是出无功功率造成的的电压损失主要是出无功功率造成的)和有功功率损托,而且输送距离越远,经过的环节越和有功功率损托,而且输送距离越远,经过的环节越多,电压损耗和有功功率损耗也就越大。多,电压损耗和有功功率损耗也就越大。v因此,因此,无功功率一般都尽可能地就地、就近平衡无功功率一般都尽可能地就地、就近平衡。3.维持电力系统运行的稳定性v发发电电机机是是电电力力系系统统中中主
6、主要要的的无无功功电电源源,发发电电机机的的端端口电压是由其励磁调节系统自动控制的。口电压是由其励磁调节系统自动控制的。v合合理理的的选选用用自自动动励励磁磁调调节节器器,就就可可以以保保证证发发电电机机的的端口电压维持不变,从而提高系统的静态稳定性。端口电压维持不变,从而提高系统的静态稳定性。v另另外外,现现代代发发电电机机都都装装有有快快速速响响应应的的励励磁磁调调节节系系统统,可可以以保保证证当当系系统统发发生生故故障障而而使使发发电电机机端端电电压压低低于于(85%90%)(85%90%)时时,能能快快速速而而大大幅幅度度地地增增大大励励磁磁电电流流,以以迅迅速速提提高高发发电电机机的
7、的端端电电压压,从从而而有有效效地地改改善善系系统统的的暂态稳定性暂态稳定性。发电机励磁系统的任务发电机励磁系统的任务电电压压控控制制无无功功分分配配提提高高稳稳定定强强行行励励磁磁强强行行减减磁磁发电机励磁系统的任务发电机励磁系统的任务v电压控制电压控制 等值电路相量图GGEWUEF.IEF.UG IG.xdEq.UG.IG.IP.UG.IQ.IG.j IG xd.Eq.G Gj IQ xd.二、同步发电机励磁系统的任务v同同步步发发电电机机是是系系统统重重要要的的无无功功电电源源,其其无无功功功功率率的的输输出出是是由由它它的的励励磁磁系系统统来来控制的控制的v同步发电机励磁系统的任务主要
8、有以下几个方面。同步发电机励磁系统的任务主要有以下几个方面。v1.1.控制发电机端电压控制发电机端电压 v通过励磁系统来控制调节控制同步发电机的端电压是通过励磁系统来控制调节控制同步发电机的端电压是一种不需耗费投资而且一种不需耗费投资而且最直接的调压手段。最直接的调压手段。v在在发发电电机机不不经经升升压压直直接接向向用用户户供供电电的的简简单单系系统统中中,若若供供电电线线路路不不长长,线线路路上上电电压压损损耗耗不不大大,单单靠靠调调节节发发电电机机的的励励磁磁来来控控制制发发电电机机的的端端电电压压就就能能满满足足负负荷荷对电压质量的要求。对电压质量的要求。v(1 1)单机运行时:)单机
9、运行时:v在正常运行时,励磁电流在正常运行时,励磁电流I IEFEF在发在发电机励磁线圈电机励磁线圈FLQFLQ中建立磁场,使中建立磁场,使定子绕组产生感应电势定子绕组产生感应电势EqEq,在不,在不考虑铁心饱和程度影响时,感应考虑铁心饱和程度影响时,感应电势的大小与励磁电流的大小成电势的大小与励磁电流的大小成正比,因此通过调整正比,因此通过调整I IEFEF的大小就的大小就可使可使EqEq发生相应的变化发生相应的变化 .发电机励磁系统的任务发电机励磁系统的任务同步发电机的励磁自动控制系统就是通过不断地调节励磁电流来维持机端电压为给定水平的。v因因发发电电机机的的直直轴轴电电抗抗XdXd为为常
10、常数数,发发电电机机的的端端电电压压U UG G的的大大小小是是由由其其感感应应电电势势EqEq及负荷电流无功分量及负荷电流无功分量IqIq的大小决定的。的大小决定的。vEqEq和和发发电电机机励励磁磁电电流流I IEFEF成成正正比比,上上式式说说明明,当当I IEFEF 不不变变时时,Iq,Iq变变化化将将引引起起U UG G变变化化,即即发发电电机机单单机机带带负负荷荷运运行行时时,电电压压变变化化主主要要是是由由定定子子电电流流的的无无功功分分量量IqIq的变化引起的。的变化引起的。v上式还说明,如果发电机无功电流上式还说明,如果发电机无功电流IqIq不变,改变不变,改变I IEFEF
11、可以改变可以改变EqEq,进而可以改,进而可以改变变U UG G或使或使U UG G保持恒定保持恒定.v即发电机单机运行时,调节励磁电流可以改变发电机电压。即发电机单机运行时,调节励磁电流可以改变发电机电压。(2)当发电机并入电力系统运行时v发电机并入电力系统运行时,电力系统的电压水平由系统中无功电源发出发电机并入电力系统运行时,电力系统的电压水平由系统中无功电源发出的的无功功率总和无功功率总和与系统中负荷所与系统中负荷所消耗的无功功率总和之间的平衡关系决定。消耗的无功功率总和之间的平衡关系决定。v由于单机容量相对电力系统中发电机总容量来说是有限的,因此改变一台由于单机容量相对电力系统中发电机
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