同步發電機微機勵磁控制分析

劉 波

江蘇永鋼集團有限公司，江蘇張家港 215628

大量實踐研究結果證實：同步發電機微機勵磁控制系統的運行質量很大程度上直接關系到整個電力系統運行的穩定性與可靠性。而微機勵磁系統作為構成同步發電機控制系統的關鍵要素之一，其最為主要的工作任務在于：以保障發電機以及其他各個控制點所對應的電壓數值的穩定性為手段，最大限度的確保電力系統能夠得到穩定、安全且長效的運行。本文以此為研究背景，試針對同步發電機微機勵磁控制方式所涉及到的相關問題作詳細分析與說明。

1 同步發電機微機恒功率因數、恒無功勵磁控制工作原理分析

以單機無窮大為系統在同步發電機微機勵磁設定為快速晶閘管勵磁工作模式的前提下，達成微機勵磁控制目標的方程關系基本如下式（1）～式（2）所示：

（1）發電機設備轉子運行角角度數值=角速度數值－穩態角速度數值；

（2）角速度數值=穩態角速度數值/機械轉子慣量數值·[發電機設備機械功率數值－阻尼系數/穩態角速度數值（角速度數值－穩態角速度數值）－發電機設備電磁有功功率數值]。

通過分析上述方程關系，相對于暫態電勢數值而言，其受到了包括發電機設備同步電抗數值、瞬變電抗數值、微機勵磁控制電壓輸出數值、發電機設備在定子開路狀態下勵磁繞組時間常數數值等多項因數的共同作用與影響，在單機無窮大系統中共同實現對同步發電機整體的微機勵磁控制。

2 同步發電機微機勵磁控制方式分析

恒功率因數控制可以說是當前技術條件下，最簡單有效的能量最優控制方式。在將其作用于同步發電機微機勵磁控制的過程當中，以同步發電機設備在輸電狀態下所表現出的功率因素偏差情況來實現對電容量投切大小的評估與決定，最為突出的一點特點在于：勵磁控制狀態下的補償量與有功功率指標呈現出正比例相關關系，使得勵磁控制中的最大補償量有著明確的限制。然而相對于恒無功勵磁控制而言，其實現對同步發電機勵磁控制的關鍵在于：針對測量點位置所表現出的電壓偏離值大小進行評估，按照此種方式來確定與之相對應的補償電容量數值大小。從這一角度上來說，在恒無功補償方式作用之下，電容量指標與同步發電機輸電狀態下的有功功率指標并不呈現出正比例相關關系。這使得，在應用恒無功控制方式的作用之下，在電能較大的情況下，電壓高補償量反而會得到一定程度上的降低，從而達到微機勵磁控制的重要目的。

3 微機勵磁控制在同步發電機中的重要意義分析

首先，同步發電機微機勵磁控制系統可實現對電壓水平的合理控制。過高或者過低的電壓數值都會對整個同步發電機的正常運行產生不利的影響。一方面，在實際電壓水平低于額定電壓水平的情況下，可能引發定子繞組的溫度升高，不利于發電機運行的可靠性與安全性；另一方面，在實際電壓水平高于額定電壓水平的情況下，可能導致轉子繞組以及定子鐵芯呈現出瞬時性的溫度升高問題，由此勢必會對定子繞組的絕緣性能產生不利影響。而通過引入微機勵磁控制系統的方式，可借助于改變電流的方式，達到改變發電機設備感應電勢數值的目的，進而合理調整同步發電機所輸出的無功電流數值，將相應的電壓數值維持在既定的安全范圍之內；

其次，同步發電機微機勵磁控制系統可實現對無功功率分配的合理控制。在同步發電機微機勵磁控制系統的運行過程當中，配備有形成發電機外特性的運行環節，即調差環節。通過對調差環節的合理應用，能夠實現對發電機設備外部性能的有效改善，從而確保在并聯或者是在串聯狀態下，同步發電機組外特性的一致性，確保發電機組相互間無功負荷分配的合理性與穩定性；

最后，同步發電機可通過強行勵磁的方式，達到改善整個電力系統運行條件的重要目的。一方面，電力系統終端用戶對于異步電動機的使用需求是極大的，一旦出現故障，在重新自啟動狀態下需要吸收電網系統中大量的無功功率，由此可能導致電網運行安全性受到影響。為此，通過引入微機勵磁控制系統，并適當調整勵磁電流的方式，可提高發電機所輸出無功功率，補償缺少功率，在滿足電動機自啟動條件的基礎之上，確保電網系統運行的安全性與穩定性；另一方面，對于同步發電機而言，在低負荷運行狀態下，其工作電流參數較小。在此狀態下，一旦出現短路事故，則勢必會導致繼電器保護裝置無法正常執行跳閘動作而引發事故。然而，通過對微機勵磁控制系統的引入，在發生短路故障情況下，該控制系統能夠針對同步發電機所輸出的電流大小進行合理調整，保障繼電保護裝置能在短路故障下正常跳閘，提高繼電保護工作的可靠性與準確性。

4 結論

通過本文以上分析應認識到：同步發電機微機勵磁控制系統的運行質量在很大程度上直接關系到整個電力系統運行的穩定性與可靠性。保障勵磁控制的有效性也正是保障電力系統運行穩定性的關鍵所在，值得引起廣泛關注與重視。總之，本文針對有關同步發電機微機勵磁控制所涉及到的相關問題做出了簡要分析與說明，希望能通過本文相關研究工作的開展，為同步發電機微機勵磁控制的有效性與穩定性提供良好的支持與保障。

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