目錄第一章發電機勵磁系統的作用及分類 1
§1-1 勵磁系統作用 1
§1-2 勵磁系統分類 6
第二章發電機勵磁系統的組成原理 10
§2-1 勵磁系統的配置 10
§2-2 勵磁調節器基本組成原理 12
§2-4 可控整流原理 15
§2-5 滅磁及過壓原理 29
§2-6 pss原理 44
1.1.1、維持發電機或其他控制點(例如發電廠高壓側母線)的電壓在給定水平
維持電壓水平是勵磁控制系統的最主要的任務，有以下3個主要原因:
第一，保證電力系統執行裝置的安全。電力系統中的執行裝置都有其額定執行電壓和最高執行電壓。保持發電機端電壓在容許水平上，是保證發電機及電力系統裝置安全執行的基本條件之一，這就要求發電機勵磁系統不但能夠在靜態下，而且能在大擾動後的穩態下保證發電機電壓在給定的容許水平上。
發電機執行規程規定，大型同步發電機執行電壓不得高於額定值的110％。
第二，保證發電機執行的經濟性。發電機在額定值附近執行是最經濟的。如果發電機電壓下降,則輸出相同的功率所需的定子電流將增加,從而使損耗增加。
規程規定大型發電機執行電壓不得低於額定值的90％；當發電機電壓低於95％時，發電機應限負荷執行。其他電力裝置也有此問題。
第三，提高維持發電機電壓能力的要求和提高電力系統穩定的要求在許多方面是一致的。勵磁控制系統對靜態穩定、動態穩定和暫態穩定的改善，都有顯著的作用，而且是最為簡單、經濟而有效的措施。
1.1.2、控制併聯執行機組無功功率合理分配
併聯執行機組無功功率合理分配與發電機端電壓的調差率有關。發電機端電壓的調差率有三種調差特性：無調差、負調差和正調差。
兩台或多台有差調節的發電機併聯執行時,按調差率大小分配無功功率。調差率小的分配的無功多,調差率大的分配到的無功少。
如果發電機變壓器單元在高壓側併聯,因為變壓器有較大的電抗,如果採用無差特性,經變壓器到高壓側後,該單元就成了有差調節了。若變壓器電抗較大,為使高壓母線電壓穩定,就要使高壓母線上的調差率不至太大,這時發電機可採用負調差特性,其作用是部分補償無功電流在主變壓器上形成的電壓降落,這也稱為負荷補償。調差特性由自動電壓調節器中附加的調差環節整定。
與大系統聯網的機組,調差率ku在土(3%～10%)之間調整。
1.1.3、提高電力系統的穩定性
1）勵磁控制系統對靜態穩定的影響
對於汽輪發電機,其功角特性為:
式中eq一發電機內電勢;
us一受端電網電壓;
xdς一發電機與電網間的總電抗。
當無勵磁調節時, eq=常數,相應功角特性如圖1-1(a)所示。此曲線亦稱內功率特性曲線。靜態穩定功率極限等於pm=。對應的功角為900。
圖1-1 發電機內、外功率特性曲線及端電壓和內電勢變化圖
(a) eq恆定, (b)當eq恆定,eq』及u的變化;
(c) eq』恆定, (d)當eq』恆定,eq及u的變化;
(e) u恆定, (f)當u恆定,eq及eq』的變化
如果發電機在執行中可自動調節勵磁,則此時eq為變值,相應的傳輸功率可得到顯著的提高。假定自動勵磁調節是無慣性的,並假定在負載變化時可保持發電機的暫態電勢 eq'近似為常數,由於隨負載變化時,內電勢eq亦隨勵磁調節而變化,此時的功率特性己不是一條正弦曲線,而是由一組eq等於不同恆定值的正弦曲線族上相應工作點所組成, 如圖1-1(c)中曲線所示。為區別eq等於恆定值時的內功率特性曲線,當eq隨負載而變化的功率特性曲線稱之為外功率特性曲線。
另由圖1-1(d)可看出,如維持eq'近似不變,則隨著負載增加,eq是上公升的。靜態穩定功率極限理論值pm=，具體數值取決於微動態穩定的條件。對應的功角大於900。
如果勵磁調節器具有更良好的效能和更高的電壓放大倍數,在負載變化中可維持發電機的電壓u為恆定值,此時的外功率特性曲線將具有更高的斜率,如圖1-1(e)中所示的外功率特性曲線。靜態穩定功率極限理論值pm=，具體數值也取決於微動態穩定的條件。對應的轉子功角更大於900。
同步電機的靜態穩定能力提高後，相應系統傳輸功率的能力也得到提高。
理論分析研究結果表明:勵磁系統的電壓放大倍數kou與勵磁系統的時間常數te以及轉子功角δ間具有圖1-2所示的關係。由此圖可看出:
在同一轉子功角條件下,隨時間常數te的增加,為保證發電機穩定執行所允許的電壓放大係數是增加的;在同一時間常數te條件下,隨轉子功角δ的增加所允許的電壓放大係數是減少的。由此引起了如圖1-1 (c)和圖1-1(e)所示的功率振盪情況。
圖1-2 極限放大倍數(陰影部分為穩定工作區)
2）勵磁控制系統對暫態穩定的影響
現以圖1-3(a)所示的線路為例,討論在短路故障下功率特性的變化。
在圖1-3(b)中曲線1表示雙迴路供電時的功率特性曲線,其幅值等於:
其中xς=xd+xt+xe/2。
圖1-3 在短路故障下,功率特性曲線的變化
(a) 單機元限大母線系統; (b)短路故障下,功率特性曲線的變化
曲線2表示切除短路故障線路後的功率特性曲線。由於線路阻抗由xe/2增加到xe,使功率特性曲線的幅值減小到,其中x』ς=xd+xt+xe。曲線3表示故障中的功率特性曲線。
如果發電機初始工作點在功率特性曲線1的a點,短路後工作點將由功率特性曲線3所決定。在故障瞬間,由於慣性的影響,轉速維持不變,功率角δ仍為δ0,工作點由a移至b。其後,因輸出電磁功率減小,轉子開始加速,功率角開始增加。
當達到δ1時故障切除,功率特性為曲線2,工作點由c移到e點。由於慣性的影響,轉子沿功率特性曲線2繼續加速到f點,對應的轉子功率角為 δ2。經過反覆的振盪,最後穩定在工作點 g處。
同前所述,暫態穩定性決定於加速面積abed是否小於或等於減速面積dfed。 顯然,當故障切除較慢時, δ1將增大,加速面積abed 將增大。如果減速面積小於加速面積,將進一步加速,失去暫態穩定性。
提高暫態穩定性有兩種方法,減小加速面積或增大減速面積。減小加速面積的有效措施之一是加快故障切除時間,而增加減速面積的有效措施是在提高勵磁系統勵磁電壓響應比的同時,提高強行勵磁電壓倍數,使故障切除後的發電機內電勢eq迅速上公升,增加功率輸出,以達到增加減速面積的目的。相應變化如圖1-4所示。
圖1-4 功率特性曲線
由圖1-4可看出,正常時,發電機的工作點在功率特性曲線1的a處;當發生短路事故時,相應功率特性曲線為曲線3。如在此時提供強行勵磁以迅速提高發電機內電勢eq,使功率特性曲線由bc段增加到bc'段,由此在故障切除前減少了加速面積 (由abcd減少到abc』d)。在δ=δc時故障切除後亦能增加減速面積(由曲線2的dehg增加到de』h』g)。
如面積de'h』g等於面積def』f,則可使轉子功角最大值由δm』降到δm,明顯地提高了暫態穩定性。顯然,勵磁頂值電壓越高,電壓響應比越快,勵磁調節對改善暫態穩定的效果越明顯。但是,考慮到發電機絕緣的強度,強勵頂值電壓以(7~9)倍為宜,於此基值取為發電機空載勵磁電壓。
3）勵磁控制系統對動態穩定的影響
電力系統的動態穩定性問題，可以理解為電力系統機電振盪的阻尼問題。勵磁控制系統中的自動電壓調節作用，是造成電力系統機電振盪阻尼變弱(甚至變負)的最重要的原因之一。在—定的執行方式及勵磁系統引數下，電壓調節作用在維持發電機電壓恆定的同時，特產生負的阻尼作用。
在正常實用的範圍內，勵磁電壓調節器的負阻尼作用會隨著開環增益的增大而加強。因此提高電壓調節精度的要求和提高動態穩定性的要求是不相容的。
解決電壓調節精度和動態穩定性之間矛盾的有效措施，是在勵磁控制系統中增加其它控制訊號。這種控制訊號可以提供正的阻尼作用，使整個勵磁控制系統提供的阻尼是正的，而使動態穩定極限的水平達到和超過靜態穩定的水平。這種控制訊號不影響電壓調節通道的電壓調節功能和維持發電機端電壓水平的能力，不改變其主要控制的地位，因此，稱為附加勵磁控制。
同步發電機的勵磁系統種類很多，目前在電力系統中廣泛使用的有以下幾種型別。
1.2.1、它勵交流勵磁機系統（三機它勵勵磁系統）
它勵交流勵磁機系統原理如圖1-5所示。
圖1-5 交流勵磁機系統（三機它勵）
交流主勵磁機（acl）和交流副勵磁機（acfl）都與發電機同軸。副勵磁機是自勵式的，其磁場繞組由副勵磁機機端電壓經整流後供電。也有用永磁發電機作副勵磁機的，亦稱三機它勵勵磁系統。
1.2.2、兩機自勵恆壓勵磁系統
交流主勵磁機經過可控矽整流裝置向發電機轉子迴路提供勵磁電流；自動勵磁調節器控制可控矽的觸發角，調整其輸出電流。其原理見圖1-6。
圖1-6兩機自勵恆壓勵磁系統
1.2.3、兩機一變勵磁系統
勵磁系統沒有副勵磁機，交流勵磁機的勵磁電源由發電機出口電壓經勵磁變壓器後獲得，自動勵磁調節器控制可控矽磚觸發角，以調節交流勵磁機勵磁電流，交流勵磁機輸出電壓經矽二極體整流後接至發電機轉子，其原理圖見圖1-7。
圖1-7交流勵磁機系統接線原理圖（兩機一變）
1.2.4、自並勵勵磁系統
這是自勵系統中接線最簡單的勵磁方式。其典型原理圖如圖1-8所示。只用一台接在機端的勵磁變壓器zb作為勵磁電源，通過可控矽整流裝置kz直接控制發電機的勵磁。
這種勵磁方式又稱為簡單自勵系統，目前國內比較普遍地稱為自並勵（自並激）方式。
圖1-8自並激勵磁系統接線原理
自並激方式的優點是：裝置和接線比較簡單：由於無轉動部分，具有較高的可靠性；造價低；勵磁變壓器放置自由，縮短了機組長度；勵磁調節速度快。
但對採用這種勵磁方式，人們普遍有兩點顧慮；第一，發電機近端短路時能否滿足強勵要求，機組是否失磁；第二，由於短路電流的迅速衰減，帶時限的繼電保護可能會拒絕動作。國內外的分析和試驗表明，這些問題在技術上是可以解決的。自並勵方式愈來愈普遍地得到採用。
國外某些公司甚至把這種方式列為大型機組的定型勵磁方式。我國近年來在大型發電機上廣泛採用自並勵方式。
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策劃書最終版
目錄前言 1 1.調查情況 2 1.1調查區域 2 1.2調查物件 2 1.3調查方法 2 2 調查結果 2 2.1市場環境調研 2 2 1 1政治法律環境調研 2 2.1.2經濟環境調研 2 2.1 3科技環境調研 3 2 1.4社會環境調研 3 2 2市場需求調研 3 2 2.1銀杏學生的收入水...