励磁系统在电力中的作用

励磁系统在电力中的作用1励磁系统是发电机的重要组成部分，它对发电机本身及电力系统的安全稳定运行有着重要的作用。励磁系统在电力系统中的作用:a.维持电力系统某点电压的恒定。b.调整各个并联运行机组之间的无功分配。c.提高电力系统的静态稳定和动态稳定。d.故障切除后，可以缩短电动机自启动的时间。e.提高带延时的继电保护的明确性。在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要作用。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行并提供合格的电能，而且还可有效地提高系统的技术指标。根据运行方式的要求，励磁控制系统的任务主要是:①电压控制电力|系统在正常运行时，负荷总是经常波动的，同步发电机的功率就相应变化。由于发电机内部压降的存在，随着负荷的波动，机端电压就会相应的发生变化，这就需要对励磁电流进行调节以维持机端或系统中某点的电压在给定的水平。因此励磁控制系统担负了维持电压水平的任务。②控制无功功率的分配与无限大容量电网并联运行的机组，调节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。但是，在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是无限大母线，即系统的等值阻抗不等于零。它的电压将随着负荷波动而改变，改变其中一台发电机的励磁电流不但影响它的电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功|率，其影响程度与系统情况有关。因此，同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间的无功功率合理分配的任务。③提高同步发电机并联运行的稳定性保持同步发电机稳定运行是保证电力系统可靠供电的首要条件，电力系统在运行中随时都可能遭受各种干扰，在各种扰动后，发电机组能够恢复到原来的运行状态或过渡到另一个新的运行状态，则称系统是稳定的，其主要标志是在暂态过程结束后，同步发电机能维持或恢复同步运行。电力系统稳定分为静态稳定和暂态稳定两类。所谓静态稳定是指电力系统在正常运行状态下，经受微小扰动后回复到原来运行状态的能力。而暂态稳定是指电力系统在某一正常运行|方式下突然遭受大扰动后，能够过渡到一个新的稳定运行状态，或者恢复到原来运行状态的能力。这里所说的大扰动是指电力系统发生某种事故，如高压电网发生短路或发电机被切除等。在分析电力系统稳定性问题时，不论静态稳定或暂态稳定，在数字模型表达式中总含有发电机空载电势E，而Ｅ与励磁电流有关。可见，励磁自动控制系统是通过改变励磁电流从而改变E值来改善系统稳定性的。④

1改善电力系统的运行条件当电力系统由于种种原因，出现短时低电压时，励磁自动控制系统可以发挥其强励功能，即大幅度地增加励磁以提高系统电压，这在一定条件下可以改善系统的运行条件。2．无刷励磁系统的技术特|点由无刷励磁机组、励磁(电压)调节器以及相应的操作设备组成的整体称为发电机的无刷励磁系统。它连同被控对象——发电机构成的电压反馈控制称为无刷励磁控制系统。励磁系统向发电机励磁绕组供电以建立磁场，并根据发电机运行工况自动调节励磁电流以维持机端和系统的电压水平，并且决定着电力系统中并联机组间无功功率的分配。无刷励磁机组由一台永磁发电机(交流付励磁机)，一台交流主励磁机及装在发电机轴上的旋转整流装置组成。其主要优点是取消了大电流集电环及其碳刷装置，从而克服了常规的直流励磁机在高速换向器制造和发电机大电流集电环通流这两方面都明显存在的严重困难。交流主励磁|机的工作原理几乎与直流发电机相同，其差别只是直流发电机利用换向器作机械式整流将电枢绕组内交流电变成直流电输出，而无刷励磁机则利用装在发电机轴上的旋转二极管整流从而同样将电枢绕组内的交流电转变为直流电输出。这样既不可能产生火花，又使结构紧凑，同时也大大减少了运行维护的工作量，非常适用于大容量机组。励磁系统的自动励磁调节对提高发电机并联机组稳定性有很大的作用，尤其近代电力系统元件设计有导致稳定极限降低的趋势。引起这种趋势的原因是:a．大容量发电机的惯性时间常数的降低和标么值电抗的增大。b．大型联合电力系统中，愈来愈多地依靠输电线路传送大的功率。这种趋|势，使人们更加依赖于采用励磁控制的方法来提高稳定性。由此也促进了励磁系统技术的发展。特别对于极大容量发电机，采用旋转二极管无刷励磁系统是目前最有前途的励磁方式。对励磁系统的基本要求：首先励磁系统要有足够的容量，能提供发电机在额定负载和可能低的功率因数下所需的最大励磁容量，以及事故情况下励磁系统强励到顶值时所能承担的短时最大励磁容量。励磁系统要有足够的电压给定值的调节范围，包括维持预定点电压的变化范围和输出无功功率的变化范围(由滞相到进相)。励磁系统应有独立的励磁电源，不受外部电网影响。励磁系统本身的运行应该是稳定的，在空载和负载情况下均能稳定连续|地调节。励磁系统应反应灵敏和迅速。有两个衡量励磁系统主要性能的指标，即电压反应比（电压响应比）和励磁电压顶值。前者表征励磁系统电压响应速度，它定义为励磁系统的输入(给定值)有一阶跃变化(其大小足以使励磁机从空载额定电压上升到顶值)时，励磁机在０.５秒内电压上升的标么值。图2—1示出了一个典型响应，在输入阶跃变化作用下，励磁电压沿曲线ad上升到顶值。因为响应为非线性的，则用0.5秒内曲线ad下的面积定义为反应比。可用acb包围的面积代替实际曲线abd所包围的面积且此两个面积相等。于是反应比Rr表示为:Rr=电压(标么值)/秒图2—1电压反应比的定义|曲线励磁电压达到95%顶值电压所需时间(以秒计)称为励磁系统电压反应时间(亦即系统强励时达到顶值电压与额定励磁电压之差的95%所需的时间)。但对于大型发电机组的快速励磁系统，能在0.1秒或更短的时间内到达顶值，这种励磁系统称为高起始响应励磁系统，那么在图中将三角形acb延伸到0.5秒就没有意义了。为此引进了新的定义:对于励磁电压响应时间为0.1秒的励磁系统，在图中用时间间隔oe=0.1秒代替0.5秒来定义反应比。励磁顶值电压用于衡量励磁系统的强励能力，顶值电压的标么值一般定义为励磁顶值电压与额定励磁电压之比，习惯称为强行励磁倍数。强励倍数也可表示|为励磁顶值电流与额定励磁电流之比