同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響*

姜甄，張志亮(上海理工大學(xué)，上海200093)

同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響*

姜甄，張志亮
(上海理工大學(xué)，上海200093)

同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)，是同步發(fā)電機(jī)的重要組成部分，然而同步發(fā)電機(jī)的安全、可靠運(yùn)行直接影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行.因此，優(yōu)良的勵(lì)磁系統(tǒng)不僅可以保證發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行，而且可以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件，從而更好地解決電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障.

勵(lì)磁控制;電力系統(tǒng);勵(lì)磁調(diào)節(jié)器

引言

同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制是分析電力系統(tǒng)的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的基本要素.對(duì)同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制的好壞，將直接影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性.

同步發(fā)電機(jī)的安全、可靠運(yùn)行直接影響到電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行.然而勵(lì)磁系統(tǒng)在整個(gè)發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中也起著不可替代的作用，因此，一個(gè)良好的勵(lì)磁控制系統(tǒng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中的作用就顯得尤為重要.

1 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)

1.1 維持發(fā)電機(jī)電壓水平和改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定

1.1.1 靜態(tài)穩(wěn)定

圖1為一無(wú)限大母線系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)輸送功率可以表示為:

圖1 無(wú)限大母線系統(tǒng)

設(shè)Ut=1.0，Us=1.0，則無(wú)電壓調(diào)節(jié)器時(shí)的靜穩(wěn)極限為0.4，有維持發(fā)電機(jī)端電壓恒定的調(diào)壓器時(shí)的靜穩(wěn)極限為1.0.

可見(jiàn)，當(dāng)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器能維持發(fā)電機(jī)電壓恒定時(shí)，靜態(tài)穩(wěn)定時(shí)可以達(dá)到線路極限，比無(wú)電壓調(diào)節(jié)器時(shí)要高一些.

因此，當(dāng)勵(lì)磁控制系統(tǒng)能夠維持發(fā)電機(jī)電壓為恒定值時(shí)，不論采用何種勵(lì)磁系統(tǒng)，靜態(tài)穩(wěn)定極限都可以達(dá)到線路極限.

1.1.2 暫態(tài)穩(wěn)定

暫態(tài)穩(wěn)定是分析電力系統(tǒng)受大擾動(dòng)后各發(fā)電機(jī)是否能繼續(xù)保持同步運(yùn)行的問(wèn)題.它描述了受到干擾后，恢復(fù)到近似原有運(yùn)行狀況的能力.

2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理

系統(tǒng)可供選擇的勵(lì)磁方式有兩種:自并勵(lì)和它勵(lì).當(dāng)三相全控橋的交流勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)機(jī)端時(shí)，構(gòu)成自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng).而當(dāng)交流勵(lì)磁電源取自380V市電時(shí)，構(gòu)成它勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng).兩種勵(lì)磁方式的可控整流橋均是由微機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制的，觸發(fā)脈沖為雙脈沖，具有最大最小α角限制.

2.1 實(shí)驗(yàn)操作步驟

2.1.1 同步發(fā)電機(jī)起勵(lì)實(shí)驗(yàn)

(1)恒IL方式起勵(lì)步驟

1)將勵(lì)磁方式開(kāi)關(guān)切到微機(jī)自勵(lì)或者微機(jī)它勵(lì)方式，投入勵(lì)磁開(kāi)關(guān);

2)按下恒IL按鈕，此時(shí)IL指示燈亮;

3)將調(diào)解器操作面板上的滅磁按鈕按下，滅磁燈亮，表示處于滅磁位置;

4)啟動(dòng)機(jī)組;

5)當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定時(shí)，將滅磁按鈕松開(kāi)，發(fā)電機(jī)自動(dòng)起勵(lì)建壓，起勵(lì)完成后，操作增減按鈕可以自由調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓.

6)記錄數(shù)據(jù)于表1.

(2)負(fù)荷調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)調(diào)速器的增速減速按鈕，可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出有功功率，調(diào)節(jié)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的增磁減磁按鈕，可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功功率.記錄發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電壓和控制角.

將有功、無(wú)功減到零值作空載運(yùn)行，記錄發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電壓和控制角.了解額定控制角和空載控制角的大致度數(shù)，了解空載勵(lì)磁電流與額定勵(lì)磁電流的大致比值.

記錄數(shù)據(jù)于表2.

2.2 數(shù)據(jù)記錄

2.2.1 恒IL方式

表1

2.2.2 負(fù)荷調(diào)節(jié)

表2

2.3 名詞解釋

(1)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器——PPS是提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性能的經(jīng)濟(jì)有效方法之一，已經(jīng)成為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本配置.

(2)勵(lì)磁限制器——是保障勵(lì)磁系統(tǒng)安全可靠的重要環(huán)節(jié).

(3)它勵(lì)——?jiǎng)?lì)磁繞組與電樞繞組無(wú)聯(lián)接關(guān)系.

(4)自并勵(lì)——?jiǎng)?lì)磁繞組與電樞繞組相并聯(lián).

(5)勵(lì)磁系統(tǒng)——供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備.

3 結(jié)語(yǔ)

勵(lì)磁調(diào)節(jié)器可以提高無(wú)功功率，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方式來(lái)提高有功功率.同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比對(duì)，可以推出隨著發(fā)電機(jī)頻率的增大，勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓逐漸減小.由第二個(gè)實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)發(fā)電機(jī)處于空載狀態(tài)時(shí)，勵(lì)磁電流和勵(lì)磁電壓最小，此時(shí)的控制角α最大.

自動(dòng)化技術(shù)在當(dāng)今電力行業(yè)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛.在實(shí)際操作中，我們應(yīng)該培養(yǎng)“安全第一”的意識(shí)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)范，防止重大事故的發(fā)生.

［1］WDT－IIIC電力系統(tǒng)綜合話試驗(yàn)臺(tái)使用說(shuō)明書(shū).武漢:華中科技大學(xué).

［2］孫瑩，王葵.電力系統(tǒng)自動(dòng)化［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2004.

［3］李先彬.電力系統(tǒng)自動(dòng)化(第3版)［M］.北京:中國(guó)電力出版社，1995.

［4］李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2002.

［5］李家坤.同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制方式發(fā)展綜述［J］.電力學(xué)報(bào)，2005，(1):26～29.

［6］王興武.自并激在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.上海電器技術(shù)，2005，(2):40～44.

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