一、 良好的响应
1.1由电压静差率确定 励磁系统静态增益
• 表现为静态电压的差别，至多差１％，由此造 成静态稳定极限差别．较小的电压静差率有 较高的静态稳定极限．
• 估计励磁系统静态增益的两种方法： １ 励磁系统静态增益＞Ｘｄ／电压静差率 ２ 励磁系统静态增益＞（Ｕｆｎ－Ｕｆ０）／Ｕｆ０／电压静
励磁系统参数整定
竺士章在励磁学会上的发言
２００９年１０月
励磁系统参数整定要求
• 对于电网大、小扰动有良好的响应，有较 高的静态稳定极限，有利于高压侧电压稳 定— — 发挥强励作用、快速稳定而精确的 电压控制、阻尼低频振荡、采用附加控制 提高高压侧电压稳定水平。
• 发挥发电机短时工作能力,在危及发电机安 全时与继电保护一起保护发电机安全— — 励磁限制、通道切换和励磁保护
注意： ？ 电压调差率是描述结果的，即描述发电机电
压随无功电流的变化率． ？ 建议把调差率设定值称为无功电流补偿系
数Ｘｃ，以区别于有功电流补偿系数Ｒｃ。
正调差
？ 当机端并联机组经主变与系统相连时，为了机组 间无功均衡分配，采用正调差。但是减弱了机组 与系统的联系，不利于维持高压侧电压水平。需 要研究既两机无功均衡又减少与系统的联系技术。
建议：进行５％和２％阶跃试验，如果测得的上 升时间和超调量相同，说明５％阶跃没有进 入非线性区域，否则，按照２％阶跃计算上 升时间和超调量。
1.5 采用附加控制提高高压侧电压 稳定水平
电压调差率 Ｄ (GB/T7409.1-2008)
(ＤＬ／Ｔ６５０称无功调差率）
？ 发电机在功率因数等于零的情况下，无功电 流从零变化到额定定子电流值时，发电机端 电压的变化率。
空载阶跃试验的阶跃量
阶跃量控制在扰动不进入非线性范围 • 大部分自并励采用ＰＩ结构。Ｋ暂态＝Ｋ动态。
阶跃时励磁输出的增加量为１０％＊Ｋ动态 ＝０．１＊（３０～６０）＝３～６，Ｕｆ变化量＝（Ｕｆｐ－ Ｕｆ０）／ＵｆＢ为３～５左右。因此，１０％阶跃有可 能达限幅值。 一般５％可以满足扰动在线性范围的要求。
幅值（Ａ）
－１２０
相角（Ｂ）
幅值（Ｂ）
－１４０
－１０
－１６０
－１８０ ｔ／ｓ
－１５ ｔ／ｓ
ＩＥＥＥ ＡＣ１Ａ Ｉｅｆ软反馈系统
ＩＥＥＥ ＡＣ１Ａ Ｉｅｆ软反馈 近端三相短路０．１ｓ切除线路
曲线３－ＫＡ＝４００，ＴＣ＝ＴＢ，ＴＦ＝１ｓ，ＫＦ＝０．０３ 曲线４－ＫＡ＝４００，ＴＣ＝ＴＢ，ＴＦ＝１ｓ，ＫＦ＝０．０１５
差率
• 估算时静差率： 火电０．２５％～０．５％，水电０．２５％左右。
1.2 由强励实现确定动态增益
• 要求在发电机并网运行的任意工况下，机端电压 突降15%～20%时确保实现强励,或者可控整流元 件控制角最小。要求励磁系统动态放大倍数大于 ３０倍。
嘉兴600MW 汽轮发电机自并励:
1)按照强励2倍计:(2*367/144 -1) /15% =27.3倍 2)按照控制角到MIN计:(7.23-1)/15%=41.5倍.
６
提高动态增益有利于稳定 ---近端三相短路0.1s切除线路
１．１ １
０．９ ０．８ ０．７ ０．６
０
２
４
ｔ／ｓ
ＱＳ１－１８－
２（１）
ＱＳ１－１８－ ２（０）
ＱＳ１－１８－
２（２）
ＱＳ１－１８－
２（３）
６
ＱＳ１－１８－ ２（４）
８ ６ ４ ２ ０
０ －２
２
４
ｔ／ｓ
Ｅｆｄ （１） Ｅｆｄ （０） Ｅｆｄ （２） Ｅｆｄ （３） Ｅｆｄ （４）
•但是 １０００ＭＷ无刷励磁整流器只能做到强励电流１．５
倍１０秒 励磁机＿只能做到１．８倍强励电流１０秒
交流励磁机标准JB/T7784-2006
• ４．７．１ １００ＭＷ及以上的透平型同步发电机用 交流励磁机强励顶值电压倍数一般为１．８， 其他一般不低于１．６。
• 建议改为： １００ＭＷ及以上的透平型同步发电 机用交流励磁机强励顶值电流倍数不大于 ２，一般为１．８，其他一般不低于１．６，顶值 电流持续时间不小于１０秒。
调差对无功冲击的影响
有无调差的无功冲击－无功响应
有无调差的无功冲击响应 － 母线电压
４
１．０５
３
１
２
Ｑ （－８％） Ｑ （０％） ０．９５
ＦＺ２ ２０ （－８％） ＦＺ２ ２０ （０％）
１
０．９
０
０．８５
０
２
４
６
８
０
２
４
６
８
ｔ／ｓ
ｔ／ｓ
• 美国西部电力系统某地区几个电厂中的发 电机，采用负调差，补偿50％的升压变压 器电抗后， 提高了高压母线支持电压的能 力，在一次系统事故中避免了电压崩溃， 其效果等同于增加安装500kV 电容器 400MVA。
• 自并励静止励磁系统顶值电压倍数在发电 机额定电压时不低于2.25 倍.
• 当强励顶值电压倍数不超过２倍时，强励电 流倍数与强励顶道电压倍数相同：当强励顶 值电压倍数超过２倍时，强励电流涪数为２。
• 所以，前者顶值电流１．８倍，后者为２倍．
1.2 励磁系统过电流一般要求
• 励磁系统过电流能力应大于发电机转子过 电流能力
• 建议的整定值： 机端并列发电机的电压调差率宜按照５～８％整定， 在无功分配稳定的情况下取小值。同母线下发电 机的电压调差率相同。
负调差
• 采用主变电抗补偿技术可以减少系统电压变化, 有利于系统电压稳定. • 建议的整定值: 按照发电机无功电流由零增加到额定无功电流时，发电机电压变化不大
于 5% 额定电压。 主变高压侧并列的发变组的调差率 DT计算见式（1）。
近端三相短路 有ＰＳＳ 高压侧电压
Ｕｈ／ｐｕ
１ ０．９５
０．９ ０．８５
０．８ ０
AC1A-1
５
１０
ｔ／ｓ
高压侧电压 （ＡＣ１Ａ－３）
高压侧电压 （ＡＣ１Ａ－４）
小结
• 有Ｉｅｆ反馈的交流励磁机励磁系统在大、 小扰动下总体比无反馈的有利于电力系统 稳定，励磁系统滞后特性差异也较小。
• 建议：空载电压阶跃的超调量宜整定在２０％ 左右．
（ 1）
式中：DT— — 主变高压侧并列的发变组的电压调差率 ，%； UK— — 主变短路电压，%； D— — 发电机电压调差率，%； IGN、ITN— — 发电机额定定子电流和主变额定电流 ，A； UGN、UTN— — 发电机额定定子电压和主变额定电压 ，V。 • 建议在调度提出整定值前按照 QN下电压变化<5%,DT>=12%整定.
• 无Ｉｅｆ反馈交流励磁机励磁系统不同空载 阶跃超调量比较
– 较大超调量的在系统短路故障发生时主变高 压侧电压恢复较快。
– 较大超调量的在甩负荷时发电机电压有较大 超调。
– 不同超调量的励磁系统滞后特性差异较大。 建议：空载电压阶跃的超调量宜整定在３０～4０％之
间．
• 建议：有反馈的上升时间整定在０．２～０．４ｓ， 无反馈的整定在０．３～０．５ｓ。
值电压倍数可以高于顶值电流. 2)实际配置顶值电压倍数为4倍. 3)表述励磁系统顶值电压1.8倍表示需要有顶值电压
瞬时限制功能 正确的表述: 1000MW无刷励磁系统的强励能力表述
为顶值电流1.5倍10秒，顶值电压4倍。
自并励励磁系统强励的表述
• 自并励静止励磁系统顶值电压倍数在发电 机额定电压的80%时不低于1.8倍.
１组
５
１０
ｔ／ｓ
高压侧电压 （３） 高压侧电压 （Ａ） 高压侧电压 （Ｂ） 高压侧电压 （Ｃ）
无Ｉｅｆ反馈励磁系统内变量
３５０ ３００
２５０
２００
１５０
ｐｉｄ（１）
１００
ｐｉｄ（２）
５０
ｐｉｄ（ ３）
０
－５０ ０
１
２
３
－１００
３０
２０
１０ Ｖｒ（１）
０
Ｖｒ（２）
０ －１０
１
２
３
Ｖｒ（ ３）
－２０
－３０
大量励磁调节器存在反时限特性函数问题 一般设置Ifp=200%Ifn,If1=105%Ifn Tp=10s 主要问题：应计算电流平方之差
２）采用励磁机励磁电流负反馈，减少励磁机环节的 时间常数
仿真计算有无Ｉｅｆ反馈的交流励磁机励磁系统不 同空载阶跃品质对电力系统扰动的响应
近端三相短路０．１ｓ后线路两端开关跳
Ｃ组
Ｕｈ／ｐｕ
１．０５ １
０．９５ ０．９
０．８５ ０．８ ０
近端三相短路 有ＰＳＳ 高压侧电压
高压侧电压 （１）
高压侧电压 （２）
？ 采用调差有可能提供正的或负的阻尼,从而 影响小干扰稳定性.
调差对滞后特性的影响
调差率主要影响低频段:调差率增加滞后角减少
二、用好发电机短时工作能力 1 过励限制和过励保护
1.1 关于强励的表述
• 1000MW无刷励磁系统的强励能力表述为顶值电 压1.8倍,顶值电流1.5倍10秒.
问题: 1)电机标准改为用励磁电流表达转子过负荷,说明顶
６
Ｕｈ／ｐｕ Ｅｆｄ／ｐｕ
---无功冲击和甩负荷
１

１．１２
０．９
１．１
０．８ ０．７
１．０８
０．６
Ｑ （０）
１．０６
Ｖｔ （０）
０．５ ０．４
Ｑ （４）
１．０４ １．０２
Ｖｔ （４）
０．３ ０．２
１
０．１
０．９８
０
０．９６
０
２
４
６
０
２
４
６
带反馈的交流励磁机励磁系统动态 增益由突降15%Vt仿真确定