毕业论文-新..
河南科技学院成人教育本科生毕业论文 (设计 )
( 2014 届)
论文题目:可控励磁发电系统综合性实验的研究与设计
学生姓名:张晨光
专 业:电气工程及其自动化 年 级:
完成时间: 2016年 4月 13日
可控励磁发电系统综合性实验的研究与设计
张晨光
河南科技学院成人高等教育郑州法商专修学院函授站(点) 电气工程及其自动化
专业 2014 届 摘要 现代电力系统的发展,对同步发电机励磁控制提出了更高要求。发电机 在正常工作情况下,负载总在不断地变化着。而不同容量的负载,以及负载的不同 功率因数,对同步发电机励磁磁场的反映作用是不同的,要维持同步发电机端电压 为一定水平,就必须根据负载的大小及负载的性质随时调节同步发电机的励磁。在 各类电站中,励磁系统是保证同步发电机正常工作,提高电网稳定水平的关键设 备。同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量、无功功率的合理分配和提高电力 系统运行的可靠性方面都起着十分重要的意义。
本文主要对可控励磁发电系统进行了实验设计,首先对可控励磁发电系统做了 相关简介并探讨了可控励磁发电系统的国内外未来发展形势。本文着重在可控励磁 系统中的过励限制方面作了重点分析,并设计了相关的一个过励限制特性试验,对 过励限制系统加深了了解。
关键词 电力系统;同步发电机;励磁控制系统;过励限制
第 1 章 绪论
1.1 发电机励磁控制系统简介
同步发电机的励磁装置是同步发电机的重要组成部分,它是供给同步发电机的 励磁电源的一套系统。励磁装置一般由两部分组成,一部分用于向发电机提供直流 电流以建立直流磁场,通常称作励磁功率输出部分 ; 另一部分用于在正常运行或发电 机发生故障时调节励磁电流以满足安全运行的需要,通常称作励磁控制部分 ( 或称控 制单元,亦称励磁调节器 ) 。 同步发电机的运行特性与它的气隙电势 Eq 值的大小有 关,而 Eq 的值是发电机励磁电流 IL 的函数,改变励磁电流就可影响同步发电机在 电力系统中的运行特性。因此对同步发电机的励磁进行控制,是对发电机的运行实 施控制的重要内容之一。
电力系统正常运行时,发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联 运行机组间无功功率的分配。在某些故障情况下,发电机端电压降低将导致电力系 统稳定水平下降。为此,当系统发生故障时,要求发电机迅速增大励磁电流,以维 持电网的电压水平及稳定性。可见,同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量、 无功功率的合理分配和提高电力系统运行的稳定性及可靠性的方面都起着重要的作
用。
同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。如图 1-1所示。励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流,即励磁电流 ;励磁调节器 根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。整个励磁自动控制系统 是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。
在电力系统发展初期,同步发电机容量较小,励磁电流通常由与发电机组同轴 的直流发电机供给,即直流励磁机方式。随着发电机容量的提高,所需励磁电流也 随之增大,而直流励磁机由于存在机械整流环,功率过大时制造存在困难,因此在 大容量的发电机组上很少采用。同步发电机半导体励磁系统中的直流励磁电流是通 过把交流励磁电源经半导体整流后得到的。根据交流励磁电源的不同种类,同步发 电机半导体励磁系统又可分为两大类: 1•他励半导体励磁系统
这类励磁系统采用与主发电机同轴的交流发电机作为交流励磁电源,经二极 管、晶闸管或全控功率器件进行整流后,供给发电机励磁;这类励磁系统由于交流 励磁电源取自轴功率,即主发电机之外的独立电源,故称为他励半导体励磁系统, 简称他励系统。用作励磁电源的同轴交流发电机称为交流励磁机
。
2. 自励半导体励磁系统
这类励磁系统通常采用变压器提供交流励磁电源,励磁变压器接在发电机机端 或厂用电母线上。因励磁电源取自发电机自身或发电机所在的电力系统,故这种励 磁方式称为自励励磁系统,简称自励系统。
1.2励磁控制系统的作用
1.2.1维持发电机端电压在给定水平
在发电机正常运行条件下,励磁系统应维持发电机机端(或指定控制点)电压 在给定水平。通常当发电机负荷变化时,发电机机端电压将随之变化,这时,励磁 系统将自动的增加或减少发电机的励磁电流,使机端电压维持在一定的水平上,保 证有一定的调压精度。当机组甩负荷时,通过励磁系统的快速调节作用,应限制机 端电压不致过分升高。维持发电机机端(或制定控制点)电压在给定水平上是励磁
控制系统最基本和最重要的作用。
122提高电力系统的静态稳定性
当系统受到小的扰动后,发电机能继续保持与系统同步运行特性称为电力系统 的静态稳定性。现代电力系统的发展趋势是增大输送距离和提高输送功率。这需要 解决许多技术问题。而其中最重的和最基本的困难之一是同步发电机只具有较小的 静态稳定性。但由于自动励磁的调节装置的出现,使这一问题得到了圆满的解决。
我们知道,对于一条交流输电线路,在不计电阻损耗的前提下,其上流动的有 功功率P与线路两端电压Ui、U2,线路电抗X间的关系为:
U1U2
sin (1-1
其中,「•为两端电压之间的电角度差。在「.=90。时线路达到所能输送的极限功率,即
Pm U1U2 X Eq®
对于单机一一无穷大母线系统,不考虑凸极效应和定子电阻。发电机送出的有功功 率P可用以下两式表示
Peq sin、Eq Xd XT XL
(1-2
PUt UtUs XT XL
sin ut (1-3
式中:、;Eq为Eq与Us间的电角度差;-Ut为Ut与Us间的电角度差;Xd为发电机同步 电抗;Xt为变压器电抗;XL