同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)介紹ppt課件

1、同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)引見同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)引見青海大通河水電開發(fā)有限責(zé)任公司2021年9月一、勵(lì)磁系統(tǒng)原理一、勵(lì)磁系統(tǒng)原理1.1什么是勵(lì)磁系統(tǒng)？什么是勵(lì)磁系統(tǒng)？ 供應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備供應(yīng)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)國(guó)標(biāo)定義稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)國(guó)標(biāo)定義1.2勵(lì)磁系統(tǒng)構(gòu)成勵(lì)磁系統(tǒng)構(gòu)成 它分為勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)理器兩它分為勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)理器兩個(gè)主要部分：個(gè)主要部分：1.勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流；勵(lì)磁電流；2.勵(lì)磁調(diào)理器那么根據(jù)輸入信號(hào)和給定勵(lì)磁調(diào)理器那么根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)理準(zhǔn)那么控制勵(lì)磁功率單元的輸

2、出。的調(diào)理準(zhǔn)那么控制勵(lì)磁功率單元的輸出。1.3勵(lì)磁系統(tǒng)的作用1.3.1維持發(fā)電機(jī)或其他控制點(diǎn)(例如發(fā)電廠高壓側(cè)母線)的電壓在給定程度維持電壓程度是勵(lì)磁控制系統(tǒng)的最主要的義務(wù)，有以下3個(gè)主要緣由:第一，保證電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的平安。電力系統(tǒng)中的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備都有其額定運(yùn)轉(zhuǎn)電壓和最高運(yùn)轉(zhuǎn)電壓。堅(jiān)持發(fā)電機(jī)端電壓在允許程度上，是保證發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)設(shè)備平安運(yùn)轉(zhuǎn)的根本條件之一，這就要求發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)不但可以在靜態(tài)下，而且能在大擾動(dòng)后的穩(wěn)態(tài)下保證發(fā)電機(jī)電壓在給定的允許程度上。 發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)程規(guī)定，大型同步發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓不得高于額定值的110。 第二，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性。發(fā)電機(jī)在額定值附近運(yùn)轉(zhuǎn)是最經(jīng)濟(jì)的。假設(shè)發(fā)

3、電機(jī)電壓下降,那么輸出一樣的功率所需的定子電流將添加,從而使損耗添加。規(guī)程規(guī)定大型發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓不得低于額定值的90；當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于95時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)限負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。其他電力設(shè)備也有此問題。 第三，提高維持發(fā)電機(jī)電壓才干的要求和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求在許多方面是一致的。勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的改善，都有顯著的作用，而且是最為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而有效的措施。1.3.2控制并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組無(wú)功功率合理分配 并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組無(wú)功功率合理分配與發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)差率有關(guān)。發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)差率有三種調(diào)差特性：無(wú)調(diào)差、負(fù)調(diào)差和正調(diào)差。兩臺(tái)或多臺(tái)有差調(diào)理的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),按調(diào)差率大小分配無(wú)功功率。調(diào)差率小的

4、分配的無(wú)功多,調(diào)差率大的分配到的無(wú)功少。 假設(shè)發(fā)電機(jī)變壓器單元在高壓側(cè)并聯(lián),由于變壓器有較大的電抗,假設(shè)采用無(wú)差特性,經(jīng)變壓器到高壓側(cè)后,該單元就成了有差調(diào)理了。假設(shè)變壓器電抗較大,為使高壓母線電壓穩(wěn)定,就要使高壓母線上的調(diào)差率不至太大,這時(shí)發(fā)電機(jī)可采用負(fù)調(diào)差特性,其作用是部分補(bǔ)償無(wú)功電流在主變壓器上構(gòu)成的電壓降落,這也稱為負(fù)荷補(bǔ)償。 調(diào)差特性由自動(dòng)電壓調(diào)理器中附加的調(diào)差環(huán)節(jié)整定。與大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的機(jī)組,調(diào)差率Ku在土(3%10%)之間調(diào)整。 同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)種類很多，目前在電力系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用的有以下幾種類型。 二、勵(lì)磁系統(tǒng)分類二、勵(lì)磁系統(tǒng)分類勵(lì)磁系統(tǒng)分類表：自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng) 這是自勵(lì)系統(tǒng)中接線

5、最簡(jiǎn)單的勵(lì)磁方式。其典型原理圖如圖1-8所示。只用一臺(tái)接在機(jī)端的勵(lì)磁變壓器ZB作為勵(lì)磁電源，經(jīng)過可控硅整流安裝KZ直接控制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁。這種勵(lì)磁方式又稱為簡(jiǎn)單自勵(lì)系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)比較普遍地稱為自并勵(lì)自并激方式。圖1-8自并鼓勵(lì)磁系統(tǒng)接線原理自并勵(lì)系統(tǒng)的組成 勵(lì)磁系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：勵(lì)磁變壓器、可控硅整流安裝、勵(lì)磁調(diào)理器、滅磁及過電壓維護(hù)安裝、初勵(lì)安裝。 G勵(lì)磁調(diào)節(jié)器6整流裝置滅磁裝置圖 發(fā)電機(jī)自并激勵(lì)磁系統(tǒng)示意圖勵(lì)磁變初勵(lì)裝置過壓保護(hù)KZPTZB 調(diào) 節(jié) 器自 動(dòng) 勵(lì) 磁FLQFCT 自并激方式的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備和接線比較簡(jiǎn)單；由于勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，具有 較高的可靠性；勵(lì)磁變壓器放置自在，縮短了機(jī)

6、組長(zhǎng)度；降低了造價(jià)，勵(lì)磁調(diào)理速度快，是一種高起始呼應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)。正常停機(jī)可運(yùn)用采用三相全控橋時(shí)，逆變滅磁，減輕滅磁系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。自并勵(lì)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速成一次方關(guān)系，對(duì)抑制甩負(fù)荷后的電壓，要比采用同軸式交流勵(lì)磁機(jī)的他勵(lì)系統(tǒng)有利自并勵(lì)系統(tǒng)的缺陷： 整流輸出的直流頂值電壓受發(fā)電機(jī)端或電力系統(tǒng)短路缺點(diǎn) 方式三相、兩相或單相短路和缺點(diǎn)點(diǎn)遠(yuǎn)近等要素的影響。 需求起勵(lì)電源，還存在滑環(huán)和碳刷。 對(duì)這種勵(lì)磁方式，人們?cè)袃牲c(diǎn)顧慮： 第一，發(fā)電機(jī)近端短路時(shí)能否滿足強(qiáng)勵(lì)要求，機(jī)組能否會(huì)失磁； 第二，由于短路電流的迅速衰減，帶時(shí)限的繼電維護(hù)能夠會(huì)回絕動(dòng)作。 國(guó)內(nèi)外的分析研討和實(shí)驗(yàn)闡明，這些技術(shù)問題已有處理方案，故

7、自并勵(lì)方式越來(lái)越得到廣泛的運(yùn)用。 勵(lì)磁變壓器 勵(lì)磁變壓器為勵(lì)磁系統(tǒng)提供勵(lì)磁能源。對(duì)于自并鼓勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁變壓器，通常不設(shè)自動(dòng)開關(guān)。高壓側(cè)可加裝高壓熔斷器，也可不加。 勵(lì)磁變壓器可設(shè)置過電流維護(hù)、溫度維護(hù)。容量較大的油浸勵(lì)磁變壓器還設(shè)置瓦斯維護(hù)。大多小容量勵(lì)磁變壓器普通本人不設(shè)維護(hù)。變壓器高壓側(cè)接線必需包括在發(fā)電機(jī)的差動(dòng)維護(hù)范圍之內(nèi)。勵(lì)磁變壓器的聯(lián)接組別，通常采用Y/組別，Y/Y12組別通常不用。與普通配電變壓器一樣，勵(lì)磁變壓器的短路壓降為4%8%?？煽毓枵鳂?自并鼓勵(lì)磁系統(tǒng)中的大功率整流安裝均采用三相橋式接法。這種接法的優(yōu)點(diǎn)是半導(dǎo)體元件接受的電壓低，勵(lì)磁變壓器的利用率高。三相橋式電路可采用半

8、控或全控橋方式。這兩者加強(qiáng)勵(lì)磁的才干一樣，但在減磁時(shí)，半控橋只能把勵(lì)磁電壓控制到零，而全控橋在逆變運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可產(chǎn)生負(fù)的勵(lì)磁電壓，把勵(lì)磁電流急速下降到零，把能量反響到電網(wǎng)。在當(dāng)今的自并鼓勵(lì)磁系統(tǒng)中幾乎全部采用全控橋?？煽毓枵鳂虿捎孟嗫胤绞?。 對(duì)三相全控橋，當(dāng)負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，控制角在0o90o之間為整流形狀產(chǎn)生正向電壓與正向電流；控制角在90o150o實(shí)際上控制角可以到達(dá)180o思索到實(shí)踐存在換流重疊角，以及觸發(fā)脈沖有一定的寬度，所以普通最大控制角取150o之間為逆流形狀產(chǎn)生負(fù)向電壓與正向電流。 因此當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，經(jīng)過改動(dòng)可控硅的控制角來(lái)調(diào)整勵(lì)磁電流的大小，以保證發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓恒定。對(duì)

9、于大型勵(lì)磁系統(tǒng)，為保證足夠的勵(lì)磁電流，多采用數(shù)個(gè)整流橋并聯(lián)。整流橋并聯(lián)支路數(shù)的選取原那么為：N+1也有采用N+2的，但思索到如今可控硅以及可控硅整流橋制造技術(shù)的日益成熟，采用2橋冗余似乎曾經(jīng)沒有必要。 N為保證發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁的整流橋個(gè)數(shù)。即當(dāng)一個(gè)整流橋因缺點(diǎn)退出時(shí)，不影響勵(lì)磁系統(tǒng)的正常勵(lì)磁才干。 勵(lì)磁控制安裝 勵(lì)磁控制安裝包括自動(dòng)電壓調(diào)理器和起勵(lì)控制回路。對(duì)于大型機(jī)組的自并鼓勵(lì)磁系統(tǒng)中的自動(dòng)電壓調(diào)理器，多采用基于微處置器的微機(jī)型數(shù)字電壓調(diào)理器。勵(lì)磁調(diào)理器丈量發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，并與給定值進(jìn)展比較，當(dāng)機(jī)端電壓高于給定值時(shí)，增大可控硅的控制角，減小勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓回到設(shè)定值。當(dāng)機(jī)端電壓低于給

10、定值時(shí)，減小可控硅的控制角，增大勵(lì)磁電流，維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為設(shè)定值。無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng) 上述交流勵(lì)磁機(jī)系統(tǒng)，勵(lì)磁機(jī)的電樞與整流安裝都是靜止的。雖然由硅整流元件或可控硅替代了機(jī)械式換向器，但是靜止的勵(lì)磁系統(tǒng)需求經(jīng)過滑環(huán)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路相連?；h(huán)是一種轉(zhuǎn)動(dòng)的接觸部件，依然是勵(lì)磁系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。隨著巨型發(fā)電機(jī)組的出現(xiàn)，轉(zhuǎn)子電流大大添加，能夠產(chǎn)生個(gè)別滑環(huán)過熱和冒火的景象。為理處理大容量機(jī)組勵(lì)磁系統(tǒng)中大電流滑環(huán)的制造和維護(hù)問題，提高勵(lì)磁系統(tǒng)的可靠性，出現(xiàn)了一種無(wú)刷勵(lì)磁方式。 這種勵(lì)磁方式整個(gè)系統(tǒng)沒有任何轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件。其原理圖見圖1-9。PMGF 調(diào)節(jié)器kz自動(dòng)勵(lì)磁PTFLQCTACL 無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，主勵(lì)磁機(jī)ACL電樞是旋轉(zhuǎn)的，它發(fā)出的三相交流電經(jīng)旋轉(zhuǎn)的二極管整流橋整流后直接送發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路。由于主勵(lì)磁機(jī)電樞及其硅整流器與主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子都在同一根軸上旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需求任何滑環(huán)及電刷等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件。無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中的副勵(lì)磁機(jī)PMG