文档介绍：自并激励磁系统对电网稳定的影响
邵长海王蕴韬
【摘要】由于自并激励磁系统接线简单、设备少、造价低、占地面积小、无转动部件并维护简单,是快速响应系统,故与其它励磁系统对比,自并激励磁系统对电网稳定具有明显的优越性。
【关键词】励磁系统,电网稳定,继电保护
随着微机励磁调节器的应用,氧化锌非线性灭磁电阻的研制成功及大功率晶闸管及晶体管的广泛应用,提高了发电机励磁系统的可靠性,较大地改善了励磁系统静态和动态品质,大大提高了系统的技术性能指标。
在诸多励磁系统中,直接励磁机维护困难,调节器响应时间长达1~5s,动态性能差,当空载起励时,电压超调量大,频率特性差;他励可控硅励磁系统需装设交流励磁机,并要求厂房高度高,当其用于慢速水轮机时,交流励磁机体质量大、尺寸大、维修工作量大。20世纪70~80年代,发电厂开始用自复励及自并励的可控硅励磁系统,由于它们均属于快速励磁系统,动态性能优良,尤其是带有微型计算机励磁调节器的自并激静止励磁系统在发电厂中得以广泛的应用。自并激励磁系统接线简单、设备少、造价低、占地面积小、无转动部件并维护简单,是快速响应系统。尤其是水电站往往远离负荷中心的地区,为提高输电的稳定性,对励磁系统要求能快速响应,而自并激励磁系统恰好能满足这个要求。
1 自并激励磁系统对电网稳定作用原理
在电力系统中,大机组往往通过多回高压输电线给远方负荷中心供电,为减少损耗常常采取无功就地平衡,由于高压线路充电功率大,一旦发生扰动,很容易破坏无功平衡,引起电压不稳定问题。
通过自并激励磁系统的实际应用和多年实验,自并激励磁系统对电网稳定有极其重要的作用。
提高静态稳定
当快速励磁采用较高励磁系统增益并配置PSS(电力系统稳定器)后,在小干扰时,可以保持发电机端电压恒定,即:
(1)
交流励磁机励磁系统一般只能保护Eg′或E′恒定,即使是能保持E′恒定,其最大功率输出为:
(2)
设发电机不调励磁,在励磁电流恒定的情况下:
Xd′=,Xe=,Ut=,E′= Pm1= (3)
即自并激励磁系统可提高静稳定25%,当进行励磁调整时,自并激励磁系统可大大提高静稳定。
式中 P——有功功率;Ut——电动势;
Uc——出口电压;Xe——发电机阻抗;
δ——功角;Xd′——d轴暂态阻抗;
Eg′——与励磁电流成正比电势;
E′——d、q轴合成电势;
Pm1、Pm2——最大功率。
提高动态稳定
动态稳定是指在小干扰情况下,由于阻尼不足产生振荡失步,或大干扰后对后续振荡阻尼不足产生振荡失步。快速励磁配置PSS后,由于励磁系统延时小,有利于PSS发挥作用,并可增加更多的正阻尼,提高动态稳定。
对暂态稳定的影响
采用自并激励磁系统后,如发生高压出口三相短路,强励倍数按2倍计算,其暂态稳定水平与实际时间常数Te=。
这是因为自并激励磁系统虽然在强励时受机端电压影响,强励倍数较低,但调节速度快,恢复电压迅速,而常规励磁系统虽然强励能力受机端电压影响小,但交流励磁机是很大的滞后环节,调节速度慢。
全网采用自并激励磁系统时暂态稳定水平更优于常规励磁。当发生三相短路时,除离故障点近的自并激励磁系统受电压