同步发电机励磁调节器静态特性的调整

5.4同步发电机励磁调节器静态特性的调整一、同步发电机电压调节特性的调整1、同步发电机电压调节特性的概念是指在没有人工参与调节的情况下，发电机端电压UG与发电机电流的无功分量Iq之间的静态特性，亦称发电机外特性或电压调差特性。2、对同步发电机电压调节特性进行调整的目标主要是为了满足运行方面的要求。这些要求是：①保证并列运行发电机组间无功功率的合理分配(通过调整各发电机的调差系数，使其相等即可实现)；②保证发电机能平稳地投入和退出运行，而不发生冲击现象(通过上下平移发电机调节特性曲线即可实现)。3、同步发电机电压调节特性的类型图5.30所示是同步发电机电压调节特性的三种类型其中δ称发电机端电压调差率或调差系数。δ0称为正调差，调节特性曲线向下倾斜，表示发电机端电压随无功电流的增加而下降；δ0称为负调差，调节特性曲线向上翘起，表示发电机端电压随无功电流的增加而上升；δ=0称为无差特性，表示发电机端电压不随无功电流变化。发电机端电压调差率由下式计算:G0G0%100%UUδUUG0——发电机空载额定工况下的端电压；U——发电机无功电流等于额定值时的端电压。国家规定：励磁系统应保证同步发电机端电压调差率为±10%（对于半导体励磁调节器）或±5%（对于电磁型励磁调节器）（1）设置调差单元的必要性实际上，由于自动励磁调节系统的总的放大倍数足够大，因而发电机带有自动励磁调节器时的调差系数都小于1%，近似无差调节。这种特性既不能使发电机并联稳定运行，也不利于发电机组在并列运行时无功负荷的合理分配，因此发电机的调差系数要根据运行的需要，人为的加以调整，使调差系数在±3%～±5%范围内。在实际运行中，发电机一般采用正调差系数，因为其具有系统电压下降而发电机的无功电流增加的特性，这对于维持系统稳定运行是十分必要的。为了使发电机稳定运行且合理分配并联运行机组间的无功负荷，在励磁调节器中必须设有调差单元。（2）负调差系数G至于负调差系数，一般只能在发电机—变压器组接线时采用，这时虽然发电机外特性具有负调差系数，但考虑变压器阻抗压降后，在变压器高压侧母线上看，仍具有正调差系数。因此负调差系数主要是用来补偿变压器阻抗上的压降，使发电机—变压器组的外特性下倾不致太大。4、调差单元的工作原理按引用发电机电流的相数，调差单元的接线可分为单相、两相和三相三种方式。现以图5-31的两相式调差单元为例，对调差单元的工作原理作简要说明。aacabbccacUUIRUUUUIR根据图5.31可以写出下式：式(5-16)由图5.31(a)可以看出，在cosΦ=0时，励磁调节器中增加调差单元之后，输入励磁调节器测量比较单元的电压、、会随发电机输出电流的增加而增加。按照励磁系统的工作特性，当、和增加时励磁系统会自动减少发电机的励磁电流，使发电机的端电压下降，于是就形成了向下倾斜的发电机调节特性。UaUbUc励磁系统调节特性UaUbUc（1）当发电机带纯无功负荷(cosΦ=0、Φ=90°)时，按式(5-16)作出的相量图如图5.31(a)所示。（2）当发电机带纯有功负荷(cosΦ=1、Φ=0)时按式(5-16)作出的相量图如图5.32(b)所示。由图5.32(b)可以看出，在cosΦ=1时，励磁调节器中增加调差单元之后，输入励磁调节器测量比较单元的电压、和基本上不随发电机输出电流的增加而变化。按照励磁系统的工作特性，发电机的励磁电流及端电压将不随发电机有功电流的变化而变化。UaUbUc（3）结论：综上分析可知，励磁调节器的调差单元只反映发电机无功功率的变化而基本不反映有功功率的变化。（3）当发电机负荷功率因数为0cosΦ1时以上介绍了两种极端的情况，发电机实际负荷的功率因数一般为0cosΦ1，发电机的输出电流可以分解为有功分量和无功分量，发电机输出电流在调差单元中的作用可看成图5.32(a)和图5.32(b)的叠加。图5.32调差单元接线会使发电机端电压随发电机输出电流的增加而下降。改变Ra和Rc的大小就可调整调差率δ的大小。发电机电压调差特性通常由试验法求取。二、发电机调节特性的平移发电机投入或退出电网运行时，要求能平稳地转移负荷，不要引起对电网的冲击。(发电机并入电网运行后需要增加无功功率，退出电网运行前需要减少无功功率；并网运行时也要根据需要随时调节无功功率，)解决上述问题是通过平移发电机电压调节特性实现的。当一台带有自动励磁调节器的发电机接入无限大容量电网运行时由图可见，若电网的无功电流从Iq1减小到Iq2时，只需将发电机的调节特性曲线从1平移到2的位置即可。如果将调节特性继续下移到3的位置，则发电机输出的无功电流将减小到0。这样在机组退出运行时，就不会发生无功功率的突变，从而避免对电网的冲击.同理，发电机投入运行时，只要使其调节特性曲线处于3的位置，发电机并网时无功电流为零,并网对电网没有冲击.待机组并入电网后再将调节特性曲线向上移动，使无功电流增加到电网运行的要求值。平移发电机的电压调节特性是由运行人员手动或通过自动装置调节励磁调节器的电压给定值实现的。在ZTL型励磁调节器中是通过调整测量比较单元中电位器W的触头位置，改变阻值RW，就可平移测量比较单元特性曲线的位置，如图5.29(a)所示将测量比较单元的特性曲线由A移到A´的位置。当手动调节电位器W的阻值RW，使励磁系统工作特性曲线由E移到E´时，同样可以得出发电机电压特性将由曲线1向上平移到曲线2的位置。同理，反方向调节W的阻值RW时，会使发电机电压调节特性曲线1向下平移。