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AER:作用与要求

【摘要】:图9-3励磁电流变化时的相量图综上所述,AER 的作用如下:维持系统中某一点电压的稳定。AER 应能够迅速反应系统故障时电压的降低,实现强行励磁。作为AER 强行励磁作用的后备措施,并作为某些不能满足强行励磁要求的AER 的补充措施,发电机应装设继电强行励磁装置。

1.AER 的作用

如图9-1所示单机与系统相连,如图9-1 (b)所示。

图9-1 同步电机的等值电路与相量图

(a)系统接线图;(b)等值电路;(c)相量图

根据图9-1 (c)相量图,有

如θ≈0,有cosθ≈1,则

式中 IG.Q——电流的无功分量,IG.Q=IGsinφ。

根据式(9-3)可以画出发电机的外特性如图9-2所示。从图中可以看出,发电机的机端电压随发电机的无功电流的变化而变化。发电机正常运行于1点,当无功电流增大为IG.Q2时,如不改变发电机的励磁电流,则发电机机端电压降为UG1(图中2点),要维持发电机的电压额定,则需要增大发电机的励磁电流为IE2,即将发电机的外特性上移 (图中3点)。同理,发电机的无功电流减小时,应当减小励磁电流,即发电机外特性下移。

如图9-1所示中的发电机并列运行,则发电机机端电压不变,如发电机原动机输入功率不变,则发电机输出有功功率PG为常数C,即

图9-2 发电机的外特性图

对隐极机,由功角特性,有

画出相量图如图9-3所示。从图中可以看出,当发电机励磁电流改变时,θ 改变,无功电流沿着直线1变化,即发电机输出的无功功率改变。

图9-3 励磁电流变化时的相量图

综上所述,AER 的作用如下:

(1)维持系统中某一点电压的稳定。

(2)在并列运行的发电机间合理有效地分配无功功率。

(3)提高发电机的静态稳定性。增大励磁电流可以增大Eq,就可以提高发电机的静态稳定极限EqUG/Xd

(4)提高系统的暂态稳定性。系统发生故障时,发电机的电流增大,电压下降,此时对发电机进行强励,则Eq增大,使得短路电流增大,这就可以加快继电保护的动作速度。故障的快速切除就提高了系统的暂态稳定性,也加快了系统电压的恢复,有利于电动机的自启动。

(5)在发电机故障时,对发电机的快速灭磁,可以减小发电机的损坏。

2.对自动励磁调节装置的要求

(1)发电机均应装设自动调节励磁装置,并且自动调节励磁装置应具备下列功能。

1)在电力系统发生故障时,按给定的要求强行励磁。

2)在正常运行情况下,按给定要求保持电压。

3)在并列运行发电机之间,按给定要求分配无功负荷。

4)提高静态稳定极限。

5)对200MW 及以上的发电机,还应具有过励限制、低励限制和功角限制等功能。

(2)AER 应能够迅速反应系统故障时电压的降低,实现强行励磁。作为AER 强行励磁作用的后备措施,并作为某些不能满足强行励磁要求的AER 的补充措施,发电机应装设继电强行励磁装置。

(3)发电机应按下列规定装设自动灭磁装置:

1)1MW 以下的发电机,可仅在励磁机励磁回路内串联接入灭磁电阻

2)1~6MW 的发电机,可采用对电阻放电的灭磁方式,也可采用只在发电机励磁回路和励磁机励磁回路串联电阻的方式。

3)6MW 及以上的发电机,可采用对电阻放电的灭磁方式,也可以采用对灭弧栅放电的灭磁方式。在励磁机励磁回路内可采用串联接入电阻的方式。对于大、中型汽轮发电机水轮发电机、励磁机励磁回路,可采用对电阻放电逆变灭磁、非线性电阻灭磁等灭磁方式。

4)应有足够的调整容量。

5)简单可靠,操作方便。

3.发电机励磁调节框图

当发电机的机端电压UG下降时,希望增大励磁电流IE时,因此发电机的工作特性如图9-4 (a)所示。

发电机的励磁调节系统由AER、继电强行励磁单元、自动灭磁单元组成,如图9-4(b)所示。系统正常运行时,发电机通过AER 来维持系统中某点电压的稳定,并且调整各发电机的无功分配。在系统故障时,AER、继电强行励磁单元对发电机进行强行励磁,提高系统的暂态稳定性。当发电机故障或停机时,通过自动灭磁单元将发电机励磁电流迅速降为0,以避免发电机受损。

图9-4 励磁调节工作原理图

(a)工作特性;(b)励磁调节系统组成