第五章 發(fā)電機組勵磁控制

1、發(fā)電機組勵磁控制第一節(jié)第一節(jié)勵磁控制勵磁控制概述概述一、勵磁系統(tǒng)及勵磁控制系統(tǒng)一、勵磁系統(tǒng)及勵磁控制系統(tǒng) 供給同步發(fā)電機勵磁電流的的裝置稱為勵磁系統(tǒng)（excitation system），根據(jù)國家標準DL/T7409，勵磁系統(tǒng)是指“向同步發(fā)電機提供勵磁的所有部件的總和”。勵磁系統(tǒng)包括勵磁功率單元和自動勵磁調(diào)節(jié)器兩大部分。勵磁功率單元是向發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流勵磁電流產(chǎn)生磁場；勵磁調(diào)節(jié)器（又稱自動電壓調(diào)節(jié)器，AVR， auto voltage regulator）則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出。二、勵磁控制系統(tǒng)任務（1）控制電壓）控制電壓Ed=4.44fNK（2）控制無功功率分

2、配）控制無功功率分配在實際運行中，發(fā)電機并列運行的系統(tǒng)不是無窮大系統(tǒng)，這時改變勵磁電流會使發(fā)電機的端電壓和輸出無功功率都發(fā)生改變。發(fā)電機穩(wěn)定性分靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定動態(tài)穩(wěn)定兩種。 靜態(tài)靜態(tài)穩(wěn)定穩(wěn)定是指發(fā)電機受到微小干擾（電網(wǎng)或原動機方面）后，在干擾去掉后，發(fā)電機能恢復到原來的穩(wěn)定運行狀態(tài)。 動態(tài)穩(wěn)定動態(tài)穩(wěn)定是指發(fā)電機在某一正常方式下，突然受到大擾動后能否過渡到一個新的穩(wěn)定運行狀態(tài)或者恢復到原來運行狀態(tài)的能力。(a)發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定（b）發(fā)電機動態(tài)穩(wěn)定）發(fā)電機動態(tài)穩(wěn)定加速面積小于或等于減速面積，發(fā)電機是動態(tài)穩(wěn)定的。當功率角在0180范圍內(nèi)變化時送出有功功率；當發(fā)電機功率角在18

3、0360范圍內(nèi)變化時吸收有功功率，這時發(fā)電機的電流、功率等發(fā)生劇烈的振蕩。從以上分析可以看出，從勵磁控制系統(tǒng)來看，可從兩個方面來提高發(fā)電機運行穩(wěn)定性：1.選擇合適的工作點，使發(fā)電機保持靜態(tài)穩(wěn)定，并留有一定余地。在保持輸出功率不變條件下，增加勵磁電流，增加了感應電動勢，可提高發(fā)電機功率極限，減小功率角，從而提高發(fā)電機運行穩(wěn)定性。所以在一般情況下，為了保證靜態(tài)穩(wěn)定，要求發(fā)電機功率角在2530范圍內(nèi)運行。2.故障時勵磁系統(tǒng)進行強勵磁，使功角特性變?yōu)榍€3，使得加速面積小于減速面積，使發(fā)電機能穩(wěn)定運行。3. 維持發(fā)電機動態(tài)穩(wěn)定的另一個可能方案是在故障情況下，盡可能及時減少汽輪機的輸出功率?？稍谄啓C自

4、動控制系統(tǒng)中，設置中壓調(diào)節(jié)汽門快關(guān)功能。在發(fā)電機部分甩負荷后，瞬時關(guān)閉中壓調(diào)節(jié)閥、減少汽輪機輸出功率，以利于發(fā)電機重新回到同步運行的穩(wěn)定狀態(tài)，提高動態(tài)穩(wěn)定范圍。第二節(jié)第二節(jié)常用勵磁系統(tǒng)常用勵磁系統(tǒng)我國大型發(fā)電機組的勵磁系統(tǒng)主要分為兩種：交流勵磁機勵磁系統(tǒng)和自并勵靜止勵磁系統(tǒng)。一、交流勵磁機勵磁系統(tǒng)一、交流勵磁機勵磁系統(tǒng) 交流勵磁機勵磁系統(tǒng)又可分為靜止整流器和旋轉(zhuǎn)整流器兩種勵磁方式。 靜止整流器勵磁系統(tǒng)主要由主勵磁機、副勵磁機、靜止整流器、滅磁開關(guān)、勵磁控制器等裝置構(gòu)成，是使用較早的一種技術(shù)，在國內(nèi)仍在使用。 旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)取消了碳刷等滑動部件，因此它又稱無刷勵磁系統(tǒng)，其有主勵磁機、副勵磁機

5、、旋轉(zhuǎn)整流器、晶閘管整流橋和勵磁調(diào)節(jié)裝置等結(jié)構(gòu)部件組成，見圖。無刷勵磁系統(tǒng)具有如下特點：1. 屬于他勵式同軸勵磁機系統(tǒng)，勵磁電源可靠； 2. 由于無炭刷和集電環(huán)，解決了換相帶來的環(huán)火問題消除了碳刷碳粉帶來的污染問題，降低了機組的噪聲，沒有集電環(huán)極限容量限制，所以勵磁電流可很大，也不必考慮電刷電流的分配問題，維護工作量少。3. 交流勵磁機的時間常數(shù)較大，需增加適當措施才能提高勵磁系統(tǒng)的反應速度，以滿足快速反應要求。4. 發(fā)電機勵磁繞組的回路內(nèi)不能裝設滅磁開關(guān)、滅磁電阻等設備，所以不能直接滅磁，只能采用對勵磁機勵磁繞組進行滅磁的方法，所以滅磁速度較慢，一般可對勵磁機實行晶閘管逆變滅磁，同時加快勵磁電壓的響應速度。5. 硅整流器及其相應的保護元件（快速熔斷器、電阻、電容器等）都裝在發(fā)電機軸上旋轉(zhuǎn)，所以要求這些元件能承受較大的離心力作用。6. 勵磁系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)部分的參數(shù)（例如轉(zhuǎn)子電壓、電流、溫度、絕緣電阻等）的測量和監(jiān)視不方便，需要輔助集電環(huán)引出或使用其他發(fā)送設備。隨軸轉(zhuǎn)動的用來保護硅整流器的熔斷器的監(jiān)視也比較麻煩。二、自并勵靜止勵磁系統(tǒng)二、自并勵靜止勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)主要特點是：1. 勵磁系統(tǒng)簡單，可靠性高。2. 無同軸勵磁機，主軸長度短，減小基建投資。3. 用可控硅控制轉(zhuǎn)子電壓，可獲得很