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励磁电流自动调节装置是同步发电机励磁系统的重要组成部分,是电力系统中最主要的自动调节装置之一。品质优良的励磁系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和运行性,而且可以有效地提高发电机及其相连电力系统的技术经济指标。
一、自动励磁调节器种类
按其调节的原理可分为补偿型和反馈型两类。
1、补偿型调节器是补偿某些引起被调量产生偏差的因素。常用的有电流复式励磁及相位复式励磁装置。
2、反馈型调节器是以被调量与给定值的偏差作为控制信号对系统进行闭环控制,常用的为负反馈比例式调节器。
二、自动励磁调节器的构成及原理
励磁系统包括励磁电源和励磁装置。励磁电源包括直流励磁机、交流励磁机、励磁变压器及整流器,励磁装置包括电压调节器、灭磁、保护和监视装置等。
系统就是调节和控制励磁电流的设备,励磁电流与发电机有密切的关系,发电机可以通过励磁电流调节发电机的端电压。当励磁电流不变时,发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。
目前主要采用的励磁方式分为两大类:一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统;另一类是用整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统,也称为自励方式。自励式励磁可分为自并励和自复励两种方式。
原理:发电机端电压经电压互感器降压后输入到测量单元,电压讯号在测量单元中经测量比较后,将电压偏差量输入到中放单元放大,并作为移相单元的控制电压以相应改变触发单元的触发脉冲相位角,从而改变了自动可控硅的控制角和交流励磁机励磁电压值,相应地改变了主发电机的励磁,当发电机负载增大而使发电机电压下降时调节器使自动可控硅整流器的控制角检小,以增大发电机的励磁,当发电机减少负荷时,其操作以上述相反,减少励磁来维持发电机端电压为给定值。
三、励磁调节器的作用
1、在正常运行工况下维持母线电压为给定水平,即起调压作用。电力系统正常运行时,维持发电机或系统某点电压水平。当发电机无功负荷变化时,机端电压要发生相应的变化,此时,自动励磁调节应调节所需的励磁电流以维持机端或系统电压在给定的水平。
2、稳定地分配机组间的无功功率。在并列运行发电机之间,合理分配机组间的无功负荷。在并列运行发电机之间,改变其中一台发电机的励磁电流不但影响该台发电机的电压和无功功率,而且也将影响与之并联运行机组的无功功率。因此,同步发电机的励磁自动调节在并列运行发电机间,起着合理分配机组间无功负荷的作用。
3、提高电力系统运行的动态性能及输电线路的传输能力。装有快速无失灵区励磁调节器的发电机可运行在人工稳定区,在系统事故下高顶值倍数的快速励磁系统能提高系统的暂态稳定度。
4、励磁控制中引入镇定器后,可提供合适的阻尼力矩,有力地抑制低频振荡和改善电力系统动态品质。
提高系统的动态稳定,加快系统电压的恢复,改善电动机的自起动条件。发生短路时,电压大幅度降低,励磁调节器迅速增大励磁电流以升高电压;改善电动机的自起动条件。
5、限制发电机突然卸载时电压上升。自动调节器在电压升高到某一数值后实行快速减磁,迅速减少励磁电流,抑制电压上升。
6、发电机故障或发电机—变压器组单元接线的变压器故障时,对发电机实行快速灭磁,以降低故障的损坏程度。 励磁自动调节器的主要任务自动检测和綜合系统运行状态的信息,以产生相应的控制信号,经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。
四、对励磁自动调节器的基本要求
1、应有足够的调节容量以适应电力系统中各种运行工况的要求,可靠性高。
2、保证发电机具有足够的励磁容量,保证发电机有足够的调节范围。
3、保证发电机电压调差率有足够的整定范围。调差率也称为无功电流补偿率。
4、保证发电机励磁自动控制系统具有良好的调节特性。
5、具有足够的强励能力。强励是指发电机电压下降较多时,励磁系统快速地将励磁电流和电压升到顶值的一种运行行为。强励指标包括励磁顶值电压、励磁系统允许强励时间。
五、发电机自动调整励磁装置失灵的危害
发电机低励和失磁是常见的故障形式。造成低励、失磁的原因,主要是励磁回路的部件发生故障、自动励磁调节装置发生故障以及操作不当或由于系统事故造成的。对各种失磁故障综合起来看,自动调整励磁装置造成的发电机失磁的几率较高,失磁的发电机将会过渡到异步运行,使转子出现转差、定子电流增大、定子电压降低、有功输出将下降。电气量的这些变化,在一定条件下,将破坏电力系统的稳定运行、威胁发电机的自身安全。
六、简述
自动励磁控制系统是由同步发电机及其励磁系统共同组成的反馈控制系统。自动励磁调节装置是励磁控制系统的主要部分。现代的励磁调节器半导体元件或集成元件、固体组成及电子电路组成。老式的发电机励磁系统都采用机电型或电磁型自动调整装置,仅能反应发电机电压的偏差而进行端电压校正,称为电压调节器或电压校正器,如KFD—3型自动调整励磁装置就是一种电磁型的自动调整励磁装置。而半导体 、晶体管或集成电路型自动调整励磁装置可以综合地反映包括电压偏差信号在内 的多种参变量,进行比例、积分、微分的励磁调节。由它根据发电机电压、电流及其它参数的变化,对发电机励磁公率单元进行控制。 发电机正常运行时,励磁系统应能维持发电机端电压在应有的给定水平,当发电机负载改变时,将会使端电压发生相应的变化,此时自动励磁系统将自动地增加或减小输出的励磁电流,使发电机端电压回复到原有的给定水平,当发电机突然甩负荷时,通过励磁系统的调节作用,以限制发电机端电压不致过多的升高,另外当几台发电机组并列运行时,自动励磁条节系统又能稳定合理的分配机组的无功功率。 系统不正常情况下,如电力系统发生短路时,系统的电压将会大幅度下降。以及当系统中某台运行着的发电机突然失去同步时,在这种情况下,该机组将要吸收大量无功功率,也会使系统电压下降,在这种情况下,正常运行的发电机励磁调节系统应迅速增加其励磁电流的输出,多发无功以共同维持系统的电压水平。由于励磁电流的迅速增加,发电机供出的短路电流也将迅速增加,这样也提高了继电保护装置的动作灵敏度。
七、对自动调整励磁装置的基本要求
1、能满足发电机在正常运行特性下对励磁调节的要求。
2、具有适当的强行励磁倍数、快速的励磁上升速度以及最小的调节时间常数。
3、自动调整励磁系统能保证发电机端电压基本不变,保证机组间无功负荷的合理分配等。
4、有很快的响应速度,自动调节励磁系统的响应速度不但关系到本身的稳定性,而且与整个电力系统的稳定问题有密切关系。
5、有很高的运行可靠性,有良好的调节特性和频率特性,较宽的电压调节范围,并有较好的稳定性和调节精度。
电力系统在运行中,可能出现各种故障和不正常运行状态。电力系统各设备之间存在着电和磁的联系,当某一设备发生故障时,在极短的时间内就会影响到整个系统。因此,为防止事故扩大,保证非故障部分仍能可靠地供电并维持电力系统的稳定性,必须尽快地切除故障。装置本身不完善,改善设备的状态消除设备本身的隐患,是保证电力系统安全运行的重要措施之一。励磁系统的性能,它的控制与调节对电力系统稳定有很大影响,特别是励磁与电力系统动态稳定的关系更密切,运行经验与研究结果说明,今后另一项发展就是要起到改善电力系统无功功率调整平滑、稳定的作用。
作者简介
王海琴,供职于汇流河发电厂,纪委书记、工会主席。
一、自动励磁调节器种类
按其调节的原理可分为补偿型和反馈型两类。
1、补偿型调节器是补偿某些引起被调量产生偏差的因素。常用的有电流复式励磁及相位复式励磁装置。
2、反馈型调节器是以被调量与给定值的偏差作为控制信号对系统进行闭环控制,常用的为负反馈比例式调节器。
二、自动励磁调节器的构成及原理
励磁系统包括励磁电源和励磁装置。励磁电源包括直流励磁机、交流励磁机、励磁变压器及整流器,励磁装置包括电压调节器、灭磁、保护和监视装置等。
系统就是调节和控制励磁电流的设备,励磁电流与发电机有密切的关系,发电机可以通过励磁电流调节发电机的端电压。当励磁电流不变时,发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。
目前主要采用的励磁方式分为两大类:一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统;另一类是用整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统,也称为自励方式。自励式励磁可分为自并励和自复励两种方式。
原理:发电机端电压经电压互感器降压后输入到测量单元,电压讯号在测量单元中经测量比较后,将电压偏差量输入到中放单元放大,并作为移相单元的控制电压以相应改变触发单元的触发脉冲相位角,从而改变了自动可控硅的控制角和交流励磁机励磁电压值,相应地改变了主发电机的励磁,当发电机负载增大而使发电机电压下降时调节器使自动可控硅整流器的控制角检小,以增大发电机的励磁,当发电机减少负荷时,其操作以上述相反,减少励磁来维持发电机端电压为给定值。
三、励磁调节器的作用
1、在正常运行工况下维持母线电压为给定水平,即起调压作用。电力系统正常运行时,维持发电机或系统某点电压水平。当发电机无功负荷变化时,机端电压要发生相应的变化,此时,自动励磁调节应调节所需的励磁电流以维持机端或系统电压在给定的水平。
2、稳定地分配机组间的无功功率。在并列运行发电机之间,合理分配机组间的无功负荷。在并列运行发电机之间,改变其中一台发电机的励磁电流不但影响该台发电机的电压和无功功率,而且也将影响与之并联运行机组的无功功率。因此,同步发电机的励磁自动调节在并列运行发电机间,起着合理分配机组间无功负荷的作用。
3、提高电力系统运行的动态性能及输电线路的传输能力。装有快速无失灵区励磁调节器的发电机可运行在人工稳定区,在系统事故下高顶值倍数的快速励磁系统能提高系统的暂态稳定度。
4、励磁控制中引入镇定器后,可提供合适的阻尼力矩,有力地抑制低频振荡和改善电力系统动态品质。
提高系统的动态稳定,加快系统电压的恢复,改善电动机的自起动条件。发生短路时,电压大幅度降低,励磁调节器迅速增大励磁电流以升高电压;改善电动机的自起动条件。
5、限制发电机突然卸载时电压上升。自动调节器在电压升高到某一数值后实行快速减磁,迅速减少励磁电流,抑制电压上升。
6、发电机故障或发电机—变压器组单元接线的变压器故障时,对发电机实行快速灭磁,以降低故障的损坏程度。 励磁自动调节器的主要任务自动检测和綜合系统运行状态的信息,以产生相应的控制信号,经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。
四、对励磁自动调节器的基本要求
1、应有足够的调节容量以适应电力系统中各种运行工况的要求,可靠性高。
2、保证发电机具有足够的励磁容量,保证发电机有足够的调节范围。
3、保证发电机电压调差率有足够的整定范围。调差率也称为无功电流补偿率。
4、保证发电机励磁自动控制系统具有良好的调节特性。
5、具有足够的强励能力。强励是指发电机电压下降较多时,励磁系统快速地将励磁电流和电压升到顶值的一种运行行为。强励指标包括励磁顶值电压、励磁系统允许强励时间。
五、发电机自动调整励磁装置失灵的危害
发电机低励和失磁是常见的故障形式。造成低励、失磁的原因,主要是励磁回路的部件发生故障、自动励磁调节装置发生故障以及操作不当或由于系统事故造成的。对各种失磁故障综合起来看,自动调整励磁装置造成的发电机失磁的几率较高,失磁的发电机将会过渡到异步运行,使转子出现转差、定子电流增大、定子电压降低、有功输出将下降。电气量的这些变化,在一定条件下,将破坏电力系统的稳定运行、威胁发电机的自身安全。
六、简述
自动励磁控制系统是由同步发电机及其励磁系统共同组成的反馈控制系统。自动励磁调节装置是励磁控制系统的主要部分。现代的励磁调节器半导体元件或集成元件、固体组成及电子电路组成。老式的发电机励磁系统都采用机电型或电磁型自动调整装置,仅能反应发电机电压的偏差而进行端电压校正,称为电压调节器或电压校正器,如KFD—3型自动调整励磁装置就是一种电磁型的自动调整励磁装置。而半导体 、晶体管或集成电路型自动调整励磁装置可以综合地反映包括电压偏差信号在内 的多种参变量,进行比例、积分、微分的励磁调节。由它根据发电机电压、电流及其它参数的变化,对发电机励磁公率单元进行控制。 发电机正常运行时,励磁系统应能维持发电机端电压在应有的给定水平,当发电机负载改变时,将会使端电压发生相应的变化,此时自动励磁系统将自动地增加或减小输出的励磁电流,使发电机端电压回复到原有的给定水平,当发电机突然甩负荷时,通过励磁系统的调节作用,以限制发电机端电压不致过多的升高,另外当几台发电机组并列运行时,自动励磁条节系统又能稳定合理的分配机组的无功功率。 系统不正常情况下,如电力系统发生短路时,系统的电压将会大幅度下降。以及当系统中某台运行着的发电机突然失去同步时,在这种情况下,该机组将要吸收大量无功功率,也会使系统电压下降,在这种情况下,正常运行的发电机励磁调节系统应迅速增加其励磁电流的输出,多发无功以共同维持系统的电压水平。由于励磁电流的迅速增加,发电机供出的短路电流也将迅速增加,这样也提高了继电保护装置的动作灵敏度。
七、对自动调整励磁装置的基本要求
1、能满足发电机在正常运行特性下对励磁调节的要求。
2、具有适当的强行励磁倍数、快速的励磁上升速度以及最小的调节时间常数。
3、自动调整励磁系统能保证发电机端电压基本不变,保证机组间无功负荷的合理分配等。
4、有很快的响应速度,自动调节励磁系统的响应速度不但关系到本身的稳定性,而且与整个电力系统的稳定问题有密切关系。
5、有很高的运行可靠性,有良好的调节特性和频率特性,较宽的电压调节范围,并有较好的稳定性和调节精度。
电力系统在运行中,可能出现各种故障和不正常运行状态。电力系统各设备之间存在着电和磁的联系,当某一设备发生故障时,在极短的时间内就会影响到整个系统。因此,为防止事故扩大,保证非故障部分仍能可靠地供电并维持电力系统的稳定性,必须尽快地切除故障。装置本身不完善,改善设备的状态消除设备本身的隐患,是保证电力系统安全运行的重要措施之一。励磁系统的性能,它的控制与调节对电力系统稳定有很大影响,特别是励磁与电力系统动态稳定的关系更密切,运行经验与研究结果说明,今后另一项发展就是要起到改善电力系统无功功率调整平滑、稳定的作用。
作者简介
王海琴,供职于汇流河发电厂,纪委书记、工会主席。