励磁系统的调差
励磁系统调差系数优化整定存在的风险分析_张俊峰
０ 引言
南方 电 网 是 一 个 交 直 流 并 联 运 行 的 超 高 压 、 远 距离 、 大容量送电的互联电网 。 近年来 ， 南方电网出 现了多次 ５ ０ ０ｋ Ｖ 电压跌落导致多回直流同时闭锁 的情况 ， 严重威胁到电网的安全稳定运行 ， 电网动态 无功支撑不足成了电网电压稳定问题中亟待解决的 问题 。 发电 机 作 为 电 网 的 重 要 无 功 支 撑 电 源 ， 如何挖 掘发电机的动态无 功 支 撑 能 力 ， 对系统电压稳定有
： ／ ／ ｈ ｔ ｔ ｗｗｗ． ａ ｅ ｓ ｉ ｎ ｆ ｏ ． ｃ ｏ ｍ１ － ｐ ｐ ４ １
；修回日期 ： 。 收稿日期 ： ２ ０ １ ４ １ １ １ ３ ２ ０ １ ５ ０ ３ ３ ０ － － － －
（ ） ２ ０ １ ５， ３ ９ ２ ０
］ ２ ４ － 。 特 性 曲 线 如 图 １ 所 示， 为负 ， 称为负调 差 ［ 图中 。 ， 为机组零无功时对应的机端电压 实际应用中 ＵＧ ０
图 ２ 考虑励磁的单机无穷大系统 Ｆ ｉ ． ２ Ｅ ｘ ｃ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｅ ｄ ｓ ｉ ｎ ｌ ｅ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｇ ｇ ｉ ｎ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｂ ｕ ｓ ｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｙ
运行中的同步发电机的调差实际上是自然调差 和励磁附加调差共同作用的结果 。 由于采用半导体 励磁系统 的 同 步 发 电 机 组 的 自 然 调 差 系 数 近 似 于 工程应用中常将 其 忽 略 ， 文中提到的发电机调差 ０， 仅指发电机励磁调节器设定的调差 。 调差 可 等 效 为 发 电 机 内 部 电 抗 ， 如果设定调差 为负调差 ， 则发电机内部电抗等效为负值 ， 这样发电 机与系统的联系电 抗 将 减 小 ， 发电机对系统电压跌 落的感知变得更加灵敏 ， 因此 ， 对系统动态无功支撑 力度将大大加强 。 图 ３ 所示为模拟电网北郊站三永 中开关拒动故障 ， 广蓄电厂机组采用不同调差系数 下的无功出力曲线 。 可见 ， 采用 －１ ０％ 的负调差后 ， 机组的无功出力约 为 无 调 差 的 ２ 倍 ， 机组对电网的 无功支撑力度大幅提高 。 １ ４ ２
水电厂励磁系统调差系数的优化配置
５ 结 语
励磁系统调差系数优化后， 能够充分发挥发电机 对地区电网的无功电压调节能力， 无功负荷分配更加 合理， 发电机无功功率波动范围缩小。
檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵 （ 上接第 １ ６页） 矿渣粉的混凝土各龄期的抗压强度均高于掺粉煤灰的
３ １
水电 与 新 能 源
２ ０ １ ５年第 ６期
大， 表明区域中电网曲线波动越剧烈。 ２ ． ２ 约束条件 创建发电机组励磁系统调差系数的 Ｐ 即 β节点， 发电机有功功率 Ｐ和发电机组励磁调差系数 β为已 知， 发电机无功功率和电压幅值关系如公式（ ３ ） 所示： Ｖ Ｖ Ｈ ｉ ｒ ｅ ｆ－ Ｈ ｉ ＝ （ Ｖ ，Ｑ ） β β ｉ＝ ｉ ｉ ｉ Ｑ － Ｑ Ｇ ｉ ｒ ｅ ｆ Ｇ （ ３ ）
ｍ
１ 发电机 Ｐ 节点模型的建立 β
某发电机节点如图 １所示， Ｖ 的运行电 ｉ为节点 ｉ 压， Ｐ 、 Ｑ 的有功功率和无功功率。 ｉ ｉ为节点 ｉ
Ｆ＝ ∑
ｉ ＝ １
槡
１Ｎ ２ ′ ２ ′ ２ Ｖ Ｖ ） ∑（ ｊ － ＝ １ Ｎｊ
（ ２ ）
式中： ｉ ＝ １ ， ２ ， …， ｍ ； ｍ 为区域电网中枢点个数： ｊ ＝ １ ，
ｉ ＝ １ ， ２ ， …， ｎ － ｒ － １
Ｓ Ｐ （ Ｖ ， Ｑ ） ， ｉ ＝ １ ， ２ ， …， ｒ β β ｉ ＝ ｉ ｉ ｉ
（ ５ ） （ ６ ）
式（ ４ ） 、 （ ５ ） 、 （ ６ ） 中， ｎ 为系统中所有节点数， 其中 ｒ 为 负荷节点数， 其余为发电机节点和平衡节点。
３ － ４ ］ ２ ） 控制变量约束 ［
０ ％ 时， 掺矿渣粉的 混凝土的抗压强度。当掺量同为 ４ 混凝土抗压强度最高， 掺粉煤灰的混凝土抗压强度最 低， 而粉煤灰和矿渣粉复掺的混凝土抗压强度， 介于单 掺粉煤灰和单掺矿渣粉的混凝土抗压强度之间。 ３ ） 混凝土的相对动弹性模量随冻融循环次数的 增加而降低。混凝土的质量损失随冻融循环次数的增 加而增大。当水胶比为 ０ ． ４ ０ ， 无论是单掺粉煤灰的混 凝土、 单掺矿渣粉的混凝土， 还是复掺粉煤灰和矿渣粉 ３ ０ ０ ， 且相对动弹性模 的混凝土， 抗冻等级均可达到 Ｆ 量保留值均在 ７ ５ ％以上。 ４ ） 硬化混凝土试件的空气含量为 ７ ． ７ ８ ％ ～ １ ０ ． ６ ５ ％， 气泡间距范围为 ０ ． ２ ０ ２～ ０ ． ３ ８ ２ｍ ｍ ， 在此种 情况下， 混凝土表现出了较好的抗冻性。 参考文献：
同步发电机励磁调差系数对电力系统影响分析及其优化配置方法研究
实际上，对于整个发变组来说，仍然需要一定的正调差特性来保证主变高压侧并列机组间无功功率分配稳定，若负调差设置过大甚至接近变压器短路电抗时，会造成主变高压侧并列机组间的无功分配不稳定。
当系统电压发生波动时，过高的负调差也会使得励磁系统反应过度敏感，产生过大的无功摆动，反而不利系统的稳定；发电机的长期运行电压一般在1.05倍额定电压以内，过高的负调差也容易造成定子短时过电压。
由图8曲线可以看出，调差系数对相频特性的影响较大，从整体趋势看负调差会使励磁系统的相位滞后变大，而正调差会使相位滞后变小，尤其在0.3～0.4 Hz范围内负调差和正调差的相频特性相差达到近30°。但随着频率升高，调差对相位的影响会逐渐变小，当达到本机振荡频率(1.6～1.7 Hz左右)时相位差已可忽略不计。
在稳态情况下，可以近似将励磁调节器用放大倍数KA来代表，则与励磁电压对应的励磁调节器输出电动势可表示为
假设由于一个小的扰动，两台发电机间产生了环流，It1产生了一个正的增量ΔIt1，则It2上会产生负的增量ΔIt2=－ΔIt1，如果此时两台机均为负调差，则Efd1会继续增大，而Efd1会继续减小，如此循环下去会使得环流越来越大，造成无功分配混乱，也就是所谓的“抢无功”，最终可能导致一台机组失磁解列，而另一台机组无功过载的后果。所以这种情况下两台机组必须设置相同的正调差，以抑制环流增长，确保机组间的无功功率稳定分配。按照最新行标要求，并列点的发电机电压调差率宜按5%～10%整定，在无功分配稳定的情况下去最小值，同母线下的机组电压调差率应相同。
在PSS试验中，工作人员关注的往往是PID参数设置、噪声信号的起振效果及频谱分析仪的扫频情况等，而忽视了调差系数对试验结果的影响。为了测试调差系数对励磁系统相频特性的影响，在某电厂1号机的PSS试验中，分别在调差系数等于-5%、0%和5%的情况下测量了励磁系统的无补偿频率响应特性，测量结果如图8所示。
ABB励磁系统参数介绍
TIME I BACK INT
KOEL I MACH KUEL I MACH START IOE LIM ON IOE LIMITER ON IUE LIMITER
105.0 % 160.0 % 10.0 s 1.0 S
100s 50% 50%
-
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
剩余功率积 分器
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
励磁电流限制器_相关参数
过热启动限制值 Itherm1/2 1301/2
强励顶值电流限制值 Imax 1/2 1303/1304
转子等效加热时间常数 Tequiv 1305
励磁电流从IEMAX降到IETH的 时间
1306
转子等效冷却时间常数 Tcooling
n * Tsyn
F 02 : 励磁瞬时过流 ；F 53：EGC 跳闸 (EGC 板过流继电器动作)
2：F 系统
励磁过流瞬动跳闸启动值
506
I EXC MAX LEVEL 3 * Ien /Par_507
励磁过流瞬动延时
513
DELAY IE MAX
n * Tsyn
F 02 : 励磁瞬时过流 ； F 34：整流桥故障 (2861C 板过流继电器动作)
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
定子电流限制器1
1：用于防止发电机定子绕组过热，分过励侧和欠励侧
2：反时限特性
3：动作逻辑 限制器动作只起调节作用
Ig(pu)
1.6 1.1
1
10 15 20 25 30 T(s)
定子电流限制器反时限曲线
上海发电设备成套设计研究院 科达机电控制有限公司
励磁系统常见故障及其处理方法
原因3：LOU板浮现故障，无确监测故障检测芯片发出的方波脉冲信号。
处理方法：更换LOU板。
9、C通道故障
原因1：C套调节板上的检测芯片故障。
处理方法：更换对应的故障检测芯片。
原因2：C套调节板上的脉冲触发模块故障。Leabharlann 处理方法：更换对应的脉冲触发模块。
原因3：C套调节板上的电源模块故障。
〔注：此时反而应检查灭磁开关分闸的原因〕
原因2：转子回路过电压。
处理方法：检查定子线圈及转子线圈有无接地、短路，机组有无失磁、失步运行等异常现象。
-
励磁系统常见故障及其处理方法1、起励不成功
原因1：起励按钮/按键接通时间短，缺乏以使发机电建立维持整流桥导通的电压。
处理方法：保持起励按钮持续接通5秒以上。
原因2：发机电残压太低，却仍然投入"残压起励〞，这样即使按起励按钮超过5秒，也不会起励成功。
处理方法：切除"残压起励〞功能，直接用辅助电源起励。
11、通讯故障
原因1：对应的电路板单片机死机或者程序跑飞。
处理方法：按对应电路板上的复位按钮重新启动程序。原因2：对应的CAN总线接头接触不良。
处理方法：更换对应的CAN总线接头。
原因3：对应的电路板的CAN通讯口工作异常。
处理方法：更换对应的电路板。
-
12、交流电源消失
条件：厂用电源供电回路的交流接触器不带电
4、PT故障
条件：PT电压>10％，任一相电压低于三相平均值的83％。原因1：PT高压侧保险丝熔断
处理方法：测量PT输入端三相电压，检查电压是否平衡。
原因2：摹拟量总线板故障，其中间电压互感器或者接线插头有问题。
励磁调差系数xc
励磁调差系数xc励磁调差系数xc的意义与应用励磁调差系数xc是电力系统中一个重要的参数，它用于描述励磁系统的调节能力和稳定性。
在电力系统中，励磁系统的主要作用是为发电机提供适当的励磁电流，以保证发电机的稳定运行和电力系统的稳定性。
励磁调差系数xc则是评估励磁系统调节能力的一个重要指标。
励磁调差系数xc的定义是励磁电压与励磁电流之间的比值，即xc=∆E/∆If，其中∆E表示励磁电压的变化量，∆If表示励磁电流的变化量。
励磁调差系数xc的数值越大，说明励磁系统的调节能力越强，对电力系统的稳定性的影响也越大。
励磁调差系数xc的应用主要体现在以下几个方面：首先，励磁调差系数xc可以用于评估励磁系统的调节能力。
励磁系统的调节能力是指在电力系统负荷变化或故障发生时，励磁系统能够迅速调整励磁电流，以保持发电机的电压稳定。
通过计算励磁调差系数xc，可以评估励磁系统的调节能力是否足够强大，以及是否能够满足电力系统的稳定性要求。
其次，励磁调差系数xc还可以用于励磁系统的优化设计。
通过对励磁调差系数xc的分析，可以确定励磁系统的参数设置是否合理，以及是否需要进行调整和优化。
例如，如果励磁调差系数xc的数值较小，说明励磁系统的调节能力较弱，可能需要增加励磁系统的容量或改变参数设置，以提高励磁系统的调节能力。
此外，励磁调差系数xc还可以用于励磁系统的故障诊断。
当励磁系统发生故障时，励磁调差系数xc的数值可能会发生变化。
通过对励磁调差系数xc的监测和分析，可以及时发现励磁系统的故障，并采取相应的措施进行修复，以保证电力系统的稳定运行。
最后，励磁调差系数xc还可以用于励磁系统的控制策略设计。
通过对励磁调差系数xc的分析，可以确定励磁系统的控制策略是否合理，以及是否需要进行调整和改进。
例如，如果励磁调差系数xc的数值较大，说明励磁系统的调节能力较强，可以采取相应的控制策略，以提高电力系统的稳定性。
综上所述，励磁调差系数xc是电力系统中一个重要的参数，它可以用于评估励磁系统的调节能力和稳定性。
励磁系统调试方案
鹤壁电厂二期扩建工程2×300M W机组发电机励磁系统调试方案河南电力建设调试所目次1 目的 (04)2 依据 (04)3 设备系统简介 (04)4 试验内容 (05)5 组织分工 (05)6 使用仪器设备 (05)7 试验应具备的条件 (05)8 试验步骤 (06)9 安全技术措施 (10)10调试记录 (10)11 附图（表） (10)1 目的为使发电机励磁系统安全可靠地投入运行，须对励磁系统的回路接线的正确性、自动励磁调节器的性能和品质以及励磁系统所有一、二次设备进行检查和试验，确保励磁调节器各项技术指标满足设计要求，特编制此调试方案。
2 依据2．1 《电力系统自动装置检验条例》2．2 《继电保护和安全自动装置技术规程》2．3 《大、中型同步发电机励磁系统技术要求》2．4 《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》2．5 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》2．6 设计图纸2．7 制造厂技术文件3 设备系统简介河南鹤壁电厂二期扩建工程同步发电机的励磁系统设计为发电机机端供电的自并励静态励磁系统，采用瑞士ABB公司生产的UNITROL5000励磁系统设备。
整个系统可分为四个主要部分：励磁变压器、两套相互独立的励磁调节器、可控硅整流桥单元、起励单元和灭磁单元。
在该套静态励磁系统中，励磁电源取自发电机端。
同步发电机的磁场电流经由励磁变压器、可控硅整流桥和磁场断路器供给。
励磁变压器将发电机端电压降低到可控硅整流桥所需的输入电压，为发电机端电压和磁场绕组提供电气隔离以及为可控硅整流桥提供整流阻抗，可控硅整流桥将交流电流转换成受控的直流电流提供给发电机转子绕组。
励磁系统可工作于AVR方式，自动调节发电机的端电压，最大限度维持发电机端电压恒定；或工作于叠加调节方式，包括恒功率因数调节、恒无功调节；也可工作于手动方式，自动维持发电机励磁电流恒定。
自动方式与手动方式相互备用，备用调节方式总是自动跟随运行调节方式，在两种运行方式间可方便进行切换。
励磁系统调试方案
发电机励磁系统调试方案河南电力建设调试所鹤壁电厂二期扩建工程2×300M W 机组调试作业指导书HTF-DQ306目次1 目的 (04)2 依据 (04)3 设备系统简介 (04)4 试验内容 (05)5 组织分工 (05)6 使用仪器设备 (05)7 试验应具备的条件 (05)8 试验步骤 (06)9 安全技术措施 (10)10调试记录 (10)11 附图（表） (10)1 目的为使发电机励磁系统安全可靠地投入运行，须对励磁系统的回路接线的正确性、自动励磁调节器的性能和品质以及励磁系统所有一、二次设备进行检查和试验，确保励磁调节器各项技术指标满足设计要求，特编制此调试方案。
2 依据2．1 《电力系统自动装置检验条例》2．2 《继电保护和安全自动装置技术规程》2．3 《大、中型同步发电机励磁系统技术要求》2．4 《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》2．5 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》2．6 设计图纸2．7 制造厂技术文件3 设备系统简介河南鹤壁电厂二期扩建工程同步发电机的励磁系统设计为发电机机端供电的自并励静态励磁系统，采用瑞士ABB公司生产的UNITROL5000励磁系统设备。
整个系统可分为四个主要部分：励磁变压器、两套相互独立的励磁调节器、可控硅整流桥单元、起励单元和灭磁单元。
在该套静态励磁系统中，励磁电源取自发电机端。
同步发电机的磁场电流经由励磁变压器、可控硅整流桥和磁场断路器供给。
励磁变压器将发电机端电压降低到可控硅整流桥所需的输入电压，为发电机端电压和磁场绕组提供电气隔离以及为可控硅整流桥提供整流阻抗，可控硅整流桥将交流电流转换成受控的直流电流提供给发电机转子绕组。
励磁系统可工作于AVR方式，自动调节发电机的端电压，最大限度维持发电机端电压恒定；或工作于叠加调节方式，包括恒功率因数调节、恒无功调节；也可工作于手动方式，自动维持发电机励磁电流恒定。
自动方式与手动方式相互备用，备用调节方式总是自动跟随运行调节方式，在两种运行方式间可方便进行切换。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
励磁系统的调差
正调差是调节机组间的无功分配，负调差是补偿变压器的电压降。
先简单说说励磁调节器的自动恒电压调节（既AVR）方式，其调节公式可简单描述为UF=K （U-UG），即励磁电压UF与电压设定值U和发电机端电压UG的差值成正比。
所谓正调差就是励磁系统当发电机无功增加时，让励磁装置检测到的机端电压“升高”，即相当于UG'=UG+KT*Q，从而使励磁输出减小，从而无功输出减小些。
反之则增大。
其作用是防止发电机出口直接并联的机组简出现抢无功。
（类似与电压源的直接并联需要串联电阻）。
负调差与正调差符号相反，即在无功增大时，引入的无功反馈使励磁在增大些，以补偿变压器的电压降（或则说变压器的无功损耗，变压器是有阻抗的），以使我们调节的电压（无功）尽可能对应电网（主变高压侧）的值。
UG'=UG+KT*Q
KT代表条差系数，即无功反馈作用的强弱。
对于正调差，一般为2~3%，负调差为3~5%，但不得大于主变的阻抗，即从主变高压侧看过去还得是正调差。
正调差用于完成发电机母线上并联运行的发电机组之间合理稳定的无功分配，负调差，通过升压变压器在高压母线上并列运行的发电机，为了保证其在高压母线上，机组之间仍能合理稳定的分配无功功率，要求发电机组具有负调差系统，调差系数的选择与变压器漏电抗压降有关。
负调差可以部分补偿无功电流在变压器变压器漏电抗中的压降。
所以又叫做电流补偿环节。
顺便说一下，正调差，负调差是在励磁调节装置里设置的，一般由电网公司决定，励磁调试人员负责的。
在励磁调节器自动方式下，为了保证多台并联运行的发电机组之间的无功功率合理分配或补偿单元制接线主变压器的电压降，调节器附加有无功调差功能。
采用合适的正调差值，可保证多台并联运行的发电机组之间的无功功率合理分配。
采用负调差，可补偿在单元制接线方式下主变压器的电压降。
调节器的调差值范围在-15%和+15%之间。
停机时为什么要减有功无功至零
1、防止发电机在大量减少负荷时造成超速。
2、防止电网在失去部分发电容量时造成的频率降低和电压降低。
3、减小主断路器的分闸电流。
励磁最基本的控制模式应该是AVR模式（机端电压控制），FCR也是必须的（励磁电流控制），PF和VAR模式只是附加控制模式，一般中小机组用，可以控制发电机功率因数、无功功率稳定，但是此时可能导致电压偏离额定值较多。
大型发电机组，特别是电网中的主力机组，起着支撑电网电压的功能，只能用AVR模式运行，是不允许用PF或VAR模式运行的。