高起始響應勵磁系統

我國電網的裝機容量不斷擴大，三峽大型發電機組、幾座大型核電機組將陸續發電。為保持電網的穩定，華北電網已與東北電網合併，全國範圍的電網合併也勢在必行。網上運行的發電機組，特別是大型發電機組的暫態特性對電網穩定至關重要，發電機組的電壓響應時間是影響發電機暫態特性的重要參數 ^[1]  。

國產的300MW, 600MW火電機組是電網的主力機組。由於我國在八十年代初引進了西屋公司的大型發電機組製造技術，這些機組又都是西屋技術的優化機組，因此這些國產主力機組大多具有高起始響應的三機勵磁系統，高起始勵磁系統的電壓響應時間的確定有着重要意義。高起始勵磁系統的電壓響應時間有兩種精確測定方法。一種方法，高起始勵磁系統的廠內配套實驗，這種方法需有大型設備配合，費事費力，一般在機組的型式試驗中進行。第二種方法，在機組額定工況運行時，在勵磁調節器中做大信號的階躍響應實驗，這種方法會對電網無功產生很大沖擊，易使鄰近機組因欠勵跳機，網調一般不允許做此試驗。因此，通過測定機組的有關電氣參數進行估算，有一定借鑑意義。

勵磁系統的電壓響應時間，用秒錶示的一個時間量，即在規定條件下，勵磁系統達到頂值電壓與額定負載時磁場電壓之差的95%所需的秒數。高起始響應系統，指勵磁系統電壓響應時間等於或小於0.1s的勵磁系統。

對於高起始三機勵磁系統，發電機的勵磁功率是由主勵磁機經二極管整流器提供的，勵磁調節器對勵磁機的供電的可控硅整流器的電壓調整，經主勵磁機時間常數後，才反映到發電機轉子上。為提高勵磁系統的響應時間，IEEE提出了適於小擾動的AC-2模型，通過校正的方法來補償小擾動時勵磁機的時間常數(理論上可降低一個數量級)。在大擾動時，校正方法使勵磁機時間常數減小的功能不復存在，勵磁機的時間常數仍保持不變，在勵磁調節器放大倍數足夠大，勵磁系統的電壓響應時間只與永磁機、勵磁機結構、容量及勵磁調節器的可控硅整流器的最小控制角有關。

高起始勵磁系統保證暫態大擾動的快速性的最根本措施是提高勵磁機磁場電壓的倍率，在高倍勵磁電壓的作用下，主勵磁機磁場電流很快達到其頂值要求，並在AVR中加入勵磁電流限制來保證 ^[2]  。

(1)在勵磁調節器的放大係數足夠大時，計算值是電壓響應時間的最大值，實際響應時間小於計算值。

(2)在滿足高起始勵磁系統的條件下，可合理選擇可控硅的最小控制角，使機端電壓的超調量減小，滿足電網對機組的瞬態特性要求 ^[3]  。