励磁基础知识

励磁系统实验学习
一）励磁系统在电力系统中的作用：1提高电力系统暂态稳定:暂态稳定是电力系统遭受严重暂态扰动下保持同步的能力。

电力系统在发生短路故障时发电机电压下降。

发出的有功功率减少，机械功率和有功功率之差----加速功率增加。

引起发电机的功角增加。

如果发电机的功角的加速面积大于减速面积则发生失步，称失去暂态稳定。

励磁系统及时提供强励，可以增加有功功率的输出，减少加速面积从而减少发电机功角的增加量。

按照等面积原则，强励后减速面积大于加速面积，则功角在达到某最大值后减小，不至于发生第一摆失去稳定。

强励倍数越大，强励上升速度越快，发电机的功角增加越小，越容易达到新的稳定点。

2提高小信号干稳定：小信号稳定就是电力系统在小信号干扰下保持同步的能力。

发电机在小信号干扰下保持同步的能力有发电机的同步力矩和阻尼力矩决定。

受电力系统结构和发电机工况影响，与励磁系统有关。

采用快速和高放大倍数的励磁调节可以提高同步力矩，近似达到发电机电压维持不变。

输出极限功率比恒定励磁功率增加60%左右。

另一方面却导致发电机阻尼降削弱，产生小信号稳定中的震荡问题。

在系统联系电抗大，输送功率大时，电力系统产生等幅或增幅的低频功率震荡。

低频震荡是一种机电震荡。

发电机转子角的变化引起电气量的变化，经过励磁控制的作用对发电机转子运动产生影响，
该影响如果削弱了阻尼则加重了发电机转子的震荡，电力系统稳定器PSS可以为电力系统提供抑制低频震荡的阻尼提高小信号稳定水平。

3提高电压稳定：维持发电机的电压恒定是励磁系统的基本作用。

当电力系统负荷变化.扰动或系统条件变化引起电压变化时，可以迅速改变发电机励磁以维持电压在一定的精度内。

标准规定电压静差率发电机空载电压阶跃指标反映了维持发电机电压恒定的精度和响应速度。

对单元接线机组而言仅仅维持发电机电压恒定有时候还不够，采用调差可以补偿发电机主变压器压降，提高主变压器高压侧电压精度。

两台并联发电机为了维持无功稳定分配，需要具有无功调差特性。

发电机对电压的稳定作用的有限的，受最大励磁电流和最小励磁电流的限制，以保护发电机免受磁场过热，或端部磁密过热，或电力系统稳定被破坏。

在许可的范围内扩大励磁调节的范围，有利于电压的稳定。

二）发电机励磁系统功能指标特点。

1与暂态稳定作用有关的功能反映在强励，强励控制，强励限制三个方面。

强励：强励包含三个方面的指标;强励倍速，强励上升速度和强励时间。

强励电压也称顶值电压是指规定条件下励磁系统可以输出的最大电压。

规定条件对自并励励磁系统是指规定的机端电压，对励磁机系统是指额定转速。

100MW以上的汽轮发电机的强励倍数不低于1.8 。

50MW 以上水轮发电机的强励倍数不低于2倍其他不低于1.6 倍。

这是以额定励磁电压为基数的强励倍数。

强励倍数在自并励励磁系统受发电机机端电压的影响。

励磁系统空载顶值电压指励磁系统空载时从励磁系统端部可能提供的最大直流电压。

励磁系统负载顶值电压指当提供励磁电流顶值电流时从励磁系统端部可能提供的最大直流电压。

强励上升速度在自并励静止励磁系统等快速励磁系统中以励磁系统电压响应时间来表达。

励磁系统标称响应也称励磁系统电压响应标称比。

励磁系统标称电压响应时间是指在规定条件下，励磁系统达到顶值电压与额定负载时磁场电压之差的95%所需时间的秒数，规定条件是指起始励磁电压为额定励磁电压、起始时间为调节器电压输入扰动开始时间和扰动量为-20%。

励磁系统电压响应时间为励磁电压上升到95%顶值的时间加上调节器电压输入点到励磁电压点的延时时间。

励磁系统标称响应是指励磁系统电压响应曲线在0.5秒内的平均上升速度。

强励时间有发电机转子容许的短时过电流能力确定。

2强励限制：
强励限制一般指励磁系统为了提高强励电力上升速度设计了高于强励电流倍数的强励电压倍速。

当励磁系统达到规定强励电流倍数时，控制调节器输出以维持规定的强励电流倍数。

3强励控制：一般要求在发电机并网的任意工况下，机端电压突降15%--20%时，确保可控硅整流元件导通最大，实现强励。

三）与电压稳定有关的功能，指标，特点。

功能：励磁调节器具有维持发电机电压恒定的功能。

包括电压精度，稳定性和快速性。

励磁系统的控制精度:在规定条件下（如负荷变化、环境温度湿度、频率及电源电压波动等）被控制量与给定值不相符的程度。

数值上用用给定值和被控量之差与给定值的比值的百分数来表示。

励磁控制系统的静差率：同步电机负荷变化时励磁系统控制精度。

发电机电压频率特性是指发电机空载运行下频率每变化1%，发电机端电压的变化不大于额定值的+-0.25%
发电机的空载阶跃响应的超调量、上升时间、调整时间、震荡次数等反映励磁控制系统的控制速度和稳定性。

发电机的运行方式：手动，自动，恒定无功功率，恒定功率因数。

四）励磁系统的限制和保护
1低励限制和保护功能：低励限制功能用于防止励磁过低导致发电机失去静态稳定或因发电机端部磁密过高引起的发热。

低励保护是在低励限制失去作用时将调节器却换到备用
通道以维持运行。

这个备用通道可以是另一个自动通道，也可以是手动通道。

手动方式的稳定性低于自动通道，为确保低励保护却换到手动方式稳定运行，要设置手动方式最小励磁限制。

低励限制和低励保护要和发电机失磁保护匹配。

任何操作和电力系统扰动都应确保低励限制先于低励保护动作，低励保护先于发电机失磁保护动作。

低励限制特性有P-Q型和功角型。

2过励限制和保护功能：过励限制功能用于防止励磁过大导致发电机转子绕组过热。

过励限制特性与发电机转子短时过负荷特性匹配，具有反时限特性。

可限制发电机的转子电流小于额定电流的1.1倍。

过励限制特性曲线低于发电机转子短时过负荷特性曲线、功率整流柜的过负荷的特性曲线、以及退出一柜后功率整流柜的过负荷的特性曲线。

过励保护是在过励限制失去作用时，根据故障分析判断进行动作，或将调节器切换到备用通道以维持运行，或直接输出信号进行发电机解列灭磁。

3强励限制：强励限制可以包含一下全部或部分功能1强励电流限制：当发电机转子电流超过许可强励电流时，通过强励电流限制功能，瞬间限制转子电流，维持在设定的强励电流倍数上。

这是一个转子电流的闭环控制。

对于无刷励磁系统该功能，通过限制励磁机励磁电流来实现。

2强励电压限制：当发电机转子电压超过强励电压倍数时，通过强励电压
限制功能，瞬间或延时限制转子电压，维持在设定的强励电压倍数上，这是一个转子电压的闭环控制。

对于无刷励磁系统该功能，通过限制励磁机励磁电流或电压来实现。

当发电机励磁系统发生空载误强励时，强励电压限制可以起到一定的机端电压抑制作用。

因为强励电压限制减缓了强励电流上升速度，所以一般不采用强励电压限制功能。

3停止强励作用，当整流柜退出到一定数量或强迫冷却停止时将不允许强励。

4,V/Hz限制和保护功能：V/Hz限制又称电压-频率比值限制，V/Hz反映电磁元件的磁通密度。

V/Hz限制功能用于防止主变压器，厂用变压器或发电机磁密过高、励磁电流过大引起的铁芯或绕组发热。

V/Hz限制一般具有反时限特性。

V/Hz 限制特性要与变压器和发电机的过励磁特性匹配，要早于发电机和变压器过励磁保护动作，以减少励磁和V/Hz比值，避免发电机和变压器因为过励磁保护动作导致发电机停机。

仅将V/Hz限制在低频段起作用是不完善的V/Hz限制。

V/Hz 保护是在V/Hz限制失去作用时将调节器切换到备用通道以维持运行。

V/Hz限制动作时应不影响PSS发挥作用。

5，低频保护功能，低频保护功能能够实现发电机空载下机组转速下降到90%时，调节器逆变灭磁并发出调节器退出信号。

6，电压互感器（TV）断线检测及保护功能：采用但TV信。