技能培训资料之发电机励磁原理和作用.docx

励磁系统是同步发电机的稳定运行的重要组成部分,其主要任务是通过调节励磁绕组的电流来调节发电机转子电流电压来控制发电机机端电压,满足发电机正常发电的需要,同时控制发电机组间无功功率的合理分配,提高同步发电机并列运行的稳定性,可靠性。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。维持机端电压在发电机正常运行情况下,励磁调节装置应维持发电机端电压或主变压器高压侧电压在给定水平。当发电机负荷变化时,要保证发电机的端电压为给定值则必须调节励磁。励磁系统主要任务1.维持发电机机端电压在给定水平；2.控制无功功率的分配；3.提高同步发电机并联运行的稳定性；4.提高电力系统继电保护装置动作准确性；5.快速灭磁。维持机端电压在发电机正常运行情况下,励磁调节装置应维持发电机端电压或主变压器高压侧电压在给定水平。当发电机负荷变化时,要保证发电机的端电压为给定值则必须调节励磁。从发电机简化相量图可知：Eq=Uf+jLXd其中，Eq-发电机空载电势；Uf-发电机机端电压；If-发电机定子电流；Xd-发电机同步电抗。由上式可知,在发电机空载电势 Eq 恒定的情况下,发电机机端电压 Uf会随发电机定子电流 If 增加而降低,随发电机定子电流 If 降低而增加。要保证发电机的机端电压 Uf 恒定,必须随发电机负荷电流的增加或减小而增加或减小发电机的空载电势 Eq。而 Eq 是发电机励磁电流 IL 的函数,若不考虑饱和,则空载电势 Eq 和励磁电流 IL 成正比。故在发电机运行中,随着发电机负荷电流变化,发电机的端电压也将随之变化,要使发电机的机端电压维持在给定水平,需要通过励磁装置的调节作用,自动增加或减少励磁电流。无功功率分配当发电机并列于电力系统运行时,它输出的有功取决于原动机输入的机械功率,而输出的无功则与发电机的励磁电流有关,实际运行中,发电机并列运行的母线不会是无穷大母线,这时改变发电机励磁会使发电机机端电压和无功功率都发生变化,但端电压变化较小,而无功功率会有较大的变化。控制并列运行的发电机之间的合理无功分配是励磁调节装置的一个重要功能。并列运行的发电机机组之间是如何合理分配无功功率的呢这与发电机机端电压的调差率有关。发电机机端电压的调差率是这样来定义的励磁装置调差功能投入,发电机给定电压不变,发电机功率因数为零的条件下,当发电机的无功负荷从零增加至额定时,用发电机额定电压百分数表示的机端电压变化率 K,即公式二：K(%)=(UF0-UFR)/UFE 式中，K-发电机调差率；UFO-发电机空载机端电压；UFE-发电机额定电压；UER-发电机无功电流为定子额定电流时的机端电压。发电机机端电压的调差率反映了在励磁调节装置作用下发电机机端电压 UFR 随无功输出的变化率。发电机端电压 UF 可能随发电机输出无功电流 IR 的加大而降低,即 UFUFO,则称发电机有负的电压调差;若发电机端电压 UF 不随发电机输出无功电流 IR 的变化而变化,即 UF=UFO 称发电机没有电压调差,为无差调节。当多台发电机机端直接并联在一起工作时,为了使并联机组间有稳定的无功分配,这些发电机都必须有正的电压调差,且要求调差率 K=3%5%。若发电机是单元接线,即它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更加稳定。提高运行稳定性电力系统的稳定性问题分为三类,即静态稳定、暂态稳定及动态稳定问题。所谓静态稳定是指电力系统受到小干扰作用是的稳定性,即受到小干扰作用后恢复原平衡状态的能力而暂态稳定是指电力系统受到大干扰主要是短路作用是的稳定性,即在大干扰作用后系统能否在新的平衡状态下稳定工作而动态稳定是指电力系统受到干扰后包括小干扰和大干扰,在考虑了各种自动控制装置作用的情况下,长过程的稳定性问题。运行的基本要求是并入系统的所有发电机要保持同步运行。系统运行中,随时会遭受到各种扰动,要求自动励磁系统对电力系统的三类稳定运行的改善都有显著的作用。静态稳定性若发电机的空载电动势 Eq 恒定,则发电机的有功功率 Pf 将随功率角变化,通常将如P/t 作为电力系统静态稳定的判据,当如P/t 时,系统是稳定的,反之是不稳定的。对于无自动励磁调节的发电机来说,在90占的情况下,系统是不稳定的。即稳定极限角为 90。若发电机在运行中可自动调节励磁,则此时 Eq 为变化的值,当由于的增加引发的发电机定子电流增加使发电机机端电压减小时,励磁调节装置将调节励磁电流使 Eq 增加,使发电机电压稳定在一定水平,从而实现了静态调节的功能。暂态稳定性当发电机受到大的扰动时,能否继续保持同步运行,是暂态稳定研究的问题。而提高励磁系统的强行励磁能力提高电压强励倍数及电压上升速度通常被认为是提高电力系统暂