電力系統自動化第一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第一節概述

========基本知識點========一、同步發電機勵磁自動控制系統的組成二、勵磁控制系統的基本任務三、勵磁系統的任務與要求第二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一一、同步發電機勵磁自動控制系統組成第三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一一、同步發電機勵磁自動控制系統組成勵磁功率單元勵磁調節器同步發電機系統第四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、勵磁控制系統的基本任務

電壓調節無功分配提高發電機運行穩定性提高電力系統運行性能第五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一1電壓調節（1）基本關系IGUGEqXd第六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（2）外特性①表達式：第八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一②曲線A：Eq=1.05，xd=0.1，δ=0；B：Eq=1.05，xd=0.1，δ=20；C：Eq=1.05，xd=0.1，δ=[0,2]；

ABCIQUG第九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（3）勵磁電流對電壓的控制IEF→Eq→UG：勵磁電流可以改變機端電壓，通過調節勵磁電流維持機端電壓恒定IEF2IEF1IQUGIQ2IQ1UG1UG2第十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2無功功率的分配（1）發電機與無窮大系統母線并聯①向量圖②解析式系統～AB第十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一③IEF對無功功率的控制

第十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（2）并聯運行的發電機間的無功功率分配①無勵磁調節

G1G2IGUGIQ2IQ1Um1Um2I’Q2I’Q1第十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（2）并聯運行的發電機間的無功功率分配②有勵磁調節

G1G2IGUGIQ2IQ1Um1Um2I’Q1I’Q2第十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一3提高同步發電機并聯運行穩定性（1）穩定性的概念靜態穩定：小干擾后恢復到原狀態；（如：負荷波動）暫態穩定：大干擾后恢復到原狀態或新狀態；（如：系統故障）（2）勵磁提高靜態穩定性恒定的UG：If變→Eq變→UG不變第十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一4改善電力系統運行條件（1）異步電動機——自啟動（2）同步發電機——異步運行（3）繼電保護裝置——動作（4）水輪發電機組——強行勵磁第十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一三、勵磁系統的任務與要求1勵磁調節器任務要求迅速響應輸入信息變化時間常數小準確調節發電機電壓自然調差系數精確合理分配無功功率電壓調差系數范圍大人工穩定區域運行無失靈區迅速反映系統故障勵磁控制功能第十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2勵磁功率單元

任務要求調節系統電壓和本身無功可靠性、調節容量較強勵磁能力頂值電壓快速響應能力電壓上升速度第十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一例2-1某電廠有兩臺發電機在公共母線上并聯運行，一號機的額定功率為25MW，二號機的額定功率為50MW。兩臺機組的額定功率因數都是0.85，調差系數為0.05。如果系統無功負荷使電廠無功功率的增量為它們總無功容量的20%，問各機組承擔的無功負荷增量是多少？母線上的電壓波動是多少？第十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一例2-1解：一號機額定無功功率為QG1=PG1tgφ1=25tg(arccos0.85)=15.49(Mvar)二號機額定無功功率為QG2=PG2tgφ2=50tg(arccos0.85)=30.99(Mvar)因為兩臺機的調差系數均為0.05，所以公共母線上等值機的調差系數Kadj也為0.05。母線電壓波動為

ΔU*=-Kadj∑ΔQ∑*=-0.05×0.2=-0.01第二十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一例2-1解（續）：各機組無功負荷波動量:ΔQ1*=-ΔU*/Kadj=-(-0.01/0.05)=0.02ΔQ1=ΔQ1*QG1=0.02×15.49=3.10(Mvar)ΔQ2*=-ΔU*/Kadj=-(-0.01/0.05)=0.02ΔQ2=ΔQ2*QG2=0.02×30.99=6.20(Mvar)一號機組無功負荷增加3.10Mvar,二號機組的無功負增加6.20Mvar。因為調差系數相等，無功負荷的波動量與它們的容量成正比。第二十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一例2-2在例2-1中，若一號機的調差系數0.04，二號機調差系數仍為0.05。當系統無功負荷波動時仍使電廠總無功增加20%，問各機組的無功負荷增量是多少？母線上的電壓波動是多少？第二十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一例2-2解第二十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一

母線電壓波動為

各機組的無功增量

(Mvar)(Mvar)一號機組的無功負荷增加3.56Mvar，二號機組的無功負荷增加5.73Mvar。調差系數小的機承擔的無功負荷增量較大。

例2-2解（續）第二十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第二節同步發電機勵磁系統========基本知識點========直流勵磁機勵磁系統（旋轉勵磁）交流勵磁機勵磁系統（旋轉勵磁）發電機自并勵系統（靜止勵磁系統）第二十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一1原理一、直流勵磁機勵磁系統GIEEREEUEFIEFEGIEEUEFIEF自勵：REE→IEE→UEF勵磁機→發電機他勵：REE→IEE→UEF副勵→主勵→發電機第二十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2特點優點：控制方便缺點：有滑環、電刷易產生火花，可靠性不高結構復雜，不易維護3應用中小容量機組（≤100MW）舊型機組第二十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一1他勵交流勵磁機勵磁系統（1）原理二、交流勵磁機勵磁系統500Hz副勵磁機100Hz主勵磁機50Hz發電機起勵電源副勵~~~自勵恒壓調節器勵磁調節器主勵交流發電機第二十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（2）特點優點：響應速度快（相對DC）；容量較大（相對DC）缺點：有滑環、電刷易產生火花，可靠性不高結構復雜，不易維護（3）應用中等容量機組（100MW~300MW）我國舊型機組第二十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（1）原理2無刷勵磁系統副勵磁機：電樞靜止，磁極（勵磁）旋轉主勵磁機：電樞旋轉，磁極（勵磁）靜止發電機：電樞靜止，磁極（勵磁）旋轉副勵~~~勵磁調節器主勵交流發電機第三十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（2）特點優點：維護工作量少；可靠性高無接觸磨損，電機絕緣壽命長缺點：響應速度慢不能直接滅磁對機械性能要求高（3）應用大容量機組（600MW）因為沒有滑動器件第三十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一三、靜止勵磁系統1原理起勵電源~勵磁調節器交流發電機第三十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2特點優點：維護工作量少；可靠性高主軸長度短，基建投資少電壓響應速度快過電壓低缺點：發電機近端端路時，缺乏足夠的強勵能力繼電保護的動作會受一定影響3應用大容量機組（600MW）水輪機組因為沒有轉動勵磁第三十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第三節

勵磁系統中轉子磁場的建立與滅磁

========基本知識點========強勵、滅磁的定義及作用；強勵接線及工作原理；滅磁的方法

第三十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一一、磁場建立

1勵磁系統的強勵要求轉子勵磁電壓的最大值頂值電壓：UEF,max

強勵倍數：UEF,max/UEF,N≈1.6-2.0轉子磁場的建立速度勵磁機的響應速度轉子的響應速度第三十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2勵磁機的時間常數（1）他勵回路方程：回路電流：時間常數：第三十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（2）自勵回路方程：磁化曲線：回路電流：時間常數：第三十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一3轉子磁場的建立時間（1）響應時間第三十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（2）電壓響應比

第三十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、同步發電機滅磁1概念：將勵磁繞組的磁場盡快減小到最小程度2要求：

1）滅磁時間要短

2）勵磁繞組的電壓不應超過允許值。第四十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一3滅磁方法（1）直流勵磁機——放電滅磁

在勵磁繞組中接入一常數電阻Rm，將勵磁繞組所儲存的能量轉變為熱能而消耗掉。第四十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一

第四十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（2）交流勵磁機——逆變滅磁控制角α在90°～150°范圍內整流橋處于逆變運行狀態。轉子儲存的磁場能量就以續流形式經全控橋的逆變狀態反送到交流電源，使轉子磁場能量不斷減少，這樣就達到了滅磁.第四十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一1）理想滅磁條件：

電流在相當大范圍內變化時，兩端電壓保持不變.2）快速滅磁開關滅磁過程中，磁場電流就以等速衰減，直到為零

第四十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一復習與作業

1.何謂強勵？說明比例型勵磁調節器和補償型勵磁調節器如何實現強勵作用？各自的強勵效果如何？2.強勵的基本作用是什么？衡量強勵性能的指標是什么？3.繼電強行勵磁裝置在實施接線時應注意哪些原則？4.何謂滅磁？常見的三種滅磁方法是什么，并加以比較。

第四十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一第四節勵磁調節器原理

========基本知識點========勵磁調節器基本功能勵磁調節器原理勵磁調節器靜態工作特性勵磁調節器靜態工作特性的調整第四十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一一、勵磁調節器基本功能

保證發電機在投入和退出電網運行時能平穩的轉移無功負荷，不引起對電網的沖擊；保證并聯運行的發電機組間無功功率的合理分配。第四十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、勵磁調節器原理

1測量比較單元（1）電壓測量：（2）比較整定：第四十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、勵磁調節器原理

2綜合放大單元

（1）正競比電路：勵磁信號控制（2）負競比電路：電壓/頻率限制器信號（3）信號綜合放大電路：線性放大，雙向限幅（4）互補輸出電路：提高與下一級負載阻抗匹配能力

：第四十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一二、勵磁調節器原理

3移向觸發單元

（1）移向觸發：

（2）整流輸出

：第五十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一三、勵磁調節靜態工作特性1靜態工作特性的合成（1）平移發電機的外特性改變RP值，即Uset整定。實現平穩的將發電機投入和退出電網運行（2）改變發電機的外特性的斜率調整調差系數Kadj，保證并聯運行的發電機組間無功功率的合理分配。第五十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一2發電機勵磁控制系統靜態特性（1）同步發電機勵磁控制系統的靜態工作特性是指在沒有人工參與調節的情況下，發電機機端電壓與發電機電流的無功分量之間的靜態特性。此特性通常稱為發電機外特性或電壓調節特性，也稱為電壓調差特性。第五十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一0IG·QIAERUG=UG·NIGQUGabRP大RP大RP小RP小第五十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期一（2）發電機機端電壓調差率：在自動勵磁調節器的調差單元投入、電壓給定值固定、發電機功率因數為零的情況下