發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制原理

1、發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個(gè)直流磁場(chǎng)，而產(chǎn)生這 個(gè)磁場(chǎng)的直流電流， 稱為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。 根據(jù)勵(lì)磁電流的供給方式， 凡是從其它電源獲得勵(lì)磁電流的發(fā)電機(jī)，稱為他勵(lì)發(fā)電機(jī)，從發(fā)電機(jī)本 身獲得勵(lì)磁電源的，則稱為自勵(lì)發(fā)電機(jī)。一、發(fā)電機(jī)獲得勵(lì)磁電流的方式：1、直流發(fā)電機(jī)供電的勵(lì)磁方式： 這種勵(lì)磁方式的發(fā)電機(jī)具有專用的 直流發(fā)電機(jī)，這種專用的直流發(fā)電機(jī)稱為直流勵(lì)磁機(jī)，勵(lì)磁機(jī)一般與發(fā) 電機(jī)同軸，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵(lì)磁 機(jī)獲得直流電流。這種勵(lì)磁方式具有勵(lì)磁電流獨(dú)立，工作比較可靠和減 少自用電消耗量等優(yōu)點(diǎn)，是過去幾十年間發(fā)電機(jī)主要?jiǎng)?lì)磁方式，具有較 成熟

2、的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。缺點(diǎn)是勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度較慢，維護(hù)工作量大，故在 10MW 以上的機(jī)組中很少采用。2 、交流勵(lì)磁機(jī)供電的勵(lì)磁方式， 現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)有的采用交 流勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電流。交流勵(lì)磁機(jī)也裝在發(fā)電機(jī)大軸上，它輸出的交 流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁，此時(shí)，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式屬他勵(lì) 磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵(lì)靜止勵(lì)磁，交流副 勵(lì)磁機(jī)提供勵(lì)磁電流。交流副勵(lì)磁機(jī)可以是永磁機(jī)或是具有自勵(lì)恒壓裝 置的交流發(fā)電機(jī)。為了提高勵(lì)磁調(diào)節(jié)速 度，交流勵(lì)磁機(jī)通常采用 100 200HZ的中頻發(fā)電機(jī)，而交流副勵(lì)磁機(jī)則采用 400 500HZ的 中頻發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)的直流勵(lì)磁繞組和三相交流繞組都繞在定

3、子槽 內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組，像個(gè)齒輪，因此，它沒有電刷，滑環(huán) 等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸部件，具有工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。3 、無勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式：在勵(lì)磁方式中不設(shè)置專門的勵(lì)磁機(jī)， 而從發(fā)電機(jī)本身取得勵(lì)磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機(jī)本身勵(lì)磁，稱自 勵(lì)式靜止勵(lì)磁。自勵(lì)式靜止勵(lì)磁可分為自并勵(lì)和自復(fù)勵(lì)兩種方式。自并 勵(lì)方式它通過接在發(fā)電機(jī)出口的整流變壓器取得勵(lì)磁電流，經(jīng)整流后供 給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，這種勵(lì)磁方式具有結(jié)簡(jiǎn)單，設(shè)備少，投資省和維護(hù)工作 量少等優(yōu)點(diǎn)。自復(fù)勵(lì)磁方式除沒有整流變壓外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機(jī)定 子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時(shí)，給發(fā) 電機(jī)提供較大的勵(lì)磁電流，以彌補(bǔ)

4、整流變壓器輸出的不足。我們集團(tuán)公司所用的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式全部為交流勵(lì)磁機(jī)供電的勵(lì)磁 方式，勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置采用的是南汽集團(tuán)的數(shù)字式雙通道勵(lì)磁調(diào)節(jié)器(DVR-2000)。二、交流勵(lì)磁機(jī)的組成：交流勵(lì)磁機(jī)由一臺(tái)主勵(lì)磁機(jī)和一臺(tái)副勵(lì)磁機(jī)組成 示意圖如下：A王勵(lì)磁機(jī)整流二極管同步發(fā)電機(jī)主勵(lì)磁機(jī)采用一臺(tái)三相交流無刷勵(lì)磁機(jī)， 其中磁極靜止、電樞旋轉(zhuǎn); 副勵(lì)磁機(jī)采用一臺(tái)單相交流永磁發(fā)電機(jī)，其中電樞靜止、磁極旋轉(zhuǎn)。勵(lì) 磁機(jī)轉(zhuǎn)軸通過法蘭與發(fā)電機(jī)聯(lián)接在一起，實(shí)現(xiàn)三機(jī)無刷勵(lì)磁。主勵(lì)磁機(jī) 和副勵(lì)磁機(jī)設(shè)計(jì)在同一個(gè)閉路管道通風(fēng)殼體內(nèi)，它的進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)全通道 勵(lì)磁機(jī)底架，然后再通到同步發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)口處。三、勵(lì)磁系統(tǒng)的工作過程：當(dāng)發(fā)電機(jī)

5、在汽輪機(jī)的拖動(dòng)下旋轉(zhuǎn)到 3000r/min時(shí)，永磁發(fā)電機(jī)發(fā)出 的電壓應(yīng)有220V、400HZ經(jīng)過隔離變壓器隔離整流后供給勵(lì)磁裝置作 為電源，勵(lì)磁裝置電源采用兩路供電：一路來自永磁機(jī)電源整流，另一 路后備電源，來自廠用直流電。兩路電源通過逆止二極管并聯(lián)運(yùn)行，任 何一路失電，DVR調(diào)節(jié)器仍能正常工作。經(jīng)過勵(lì)磁裝置調(diào)節(jié)整流后供給 交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁繞組，勵(lì)磁機(jī)電樞發(fā)出的電經(jīng)過熔斷器通過同軸旋轉(zhuǎn) 的二極管全波整流后，送給交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組。接線原理圖如下：同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部分 快速熔斷器正散熱環(huán)負(fù)散熱環(huán)四、勵(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行控制：發(fā)電機(jī)既是有功電源，又是無功電源，而同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行后發(fā)出的無功功率的大

6、小，取決于勵(lì)磁電流的大小。勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)發(fā)出無功功 率，維持系統(tǒng)電壓水平是至關(guān)重要的。勵(lì)磁控制柜的輸入電氣信號(hào)有發(fā) 電機(jī)3YH 4YH電壓及從發(fā)電機(jī)電流互感器來的三相定子電流信號(hào)。各路信號(hào)經(jīng)各自的信號(hào)處理及變換電路對(duì)信號(hào)濾波、隔離放大，變換成適合 于A/D采樣的信號(hào)。這些信號(hào)送入 A/ D變換器，由程序控制依次進(jìn)行 模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，存放在存貯器中，供微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器使用。微機(jī)勵(lì) 磁調(diào)節(jié)器輸出的電流、電壓為直流量。利用以上采集到的數(shù)據(jù)，通過軟 件計(jì)算可以得到發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況，勵(lì)磁系統(tǒng)參數(shù)，DVR調(diào)節(jié)器輸出參數(shù)等全部信息，如交流量采用 24點(diǎn)快速傅立葉變換（FFT）計(jì)算出發(fā)電 機(jī)三相電壓有效值，三相電

7、流有效值，有功功率P,無功功率Q1、發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)：發(fā)電機(jī)在并網(wǎng)運(yùn)行前，電壓的調(diào)節(jié)既通過增磁/ 減磁開關(guān)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小來實(shí)現(xiàn)， 可以通過自動(dòng)或手動(dòng)方式調(diào)節(jié)發(fā) 電機(jī)的機(jī)端電壓， 當(dāng)采用自動(dòng)升壓方式時(shí)， 發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓自動(dòng)升到 90% 的額定電壓。也可以接收同期裝置發(fā)來的升壓 / 降壓脈沖信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī) 端電壓。2、無功功率的調(diào)節(jié)：發(fā)電機(jī)在并入電網(wǎng)運(yùn)行后，要改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁 電流，感應(yīng)電勢(shì)和定子電流也跟著變化，此時(shí)發(fā)電機(jī)的無功電流也跟著 變化。為了改變發(fā)電機(jī)的無功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。此時(shí) 改變的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流并不是通常所說的 “調(diào)壓”，而是只是改變了送入 系統(tǒng)的無功功率。增加發(fā)電機(jī)的

8、勵(lì)磁電流時(shí)，發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)、定子 電流和無功功率都會(huì)增加，而功率因數(shù)會(huì)降低。發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，有功功率增加到 1/3 的額定功率時(shí)，將方式選 擇選擇開關(guān)由恒電壓方式轉(zhuǎn)為恒功率因數(shù)控制，功率因數(shù)的控制以滿足 總降需求為主，控制范圍在，不要超過。當(dāng)發(fā)電機(jī)有功功率變化范圍 較大時(shí)，需要密切監(jiān)控勵(lì)磁裝置上無功功率的變化，并適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)， 不能使無功功率變成負(fù)值， 防止發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行或失磁， 造成嚴(yán)重后果。五、勵(lì)磁系統(tǒng)的保護(hù)：1、PT斷線保護(hù)：程序?qū)y(cè)量到的3YH 4YH電壓值進(jìn)行比較，如果 其差值大于較大值的1/8，則發(fā)PT斷線信號(hào)，如果是3YHPT斷線，除發(fā) 信號(hào)外，運(yùn)行方式由自動(dòng)運(yùn)行切換到手動(dòng)運(yùn)

9、行方式。2、V/Hz保護(hù)（伏赫比保護(hù)）：V/Hz是為了防止發(fā)電機(jī)及其出口變壓 器出現(xiàn)磁飽和。限制和保護(hù)的原則是：a、當(dāng)V/Hz 設(shè)定值時(shí)，閉鎖增磁，發(fā)過 V/Hz信號(hào)，限制增磁。b、當(dāng)V/Hz （設(shè)定值時(shí)+,面板V/Hz故障指示燈亮，過 V/Hz繼電 器動(dòng)作，DVR調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)為手動(dòng)方式運(yùn)行。c、當(dāng)頻率大于45Hz,小于，在自動(dòng)勵(lì)磁時(shí)，等比例減小自動(dòng)運(yùn)行 電壓給定值。d、當(dāng)頻率低于45Hz時(shí)，通道退出運(yùn)行并跳開關(guān)。3、過勵(lì)限制與保護(hù)： 過勵(lì)限制是為了防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組長(zhǎng)期 過負(fù)載而采取的限制勵(lì)磁措施,從轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組發(fā)熱考慮,當(dāng)強(qiáng)勵(lì)時(shí), 其容許的強(qiáng)勵(lì)時(shí)間 t 是隨發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流 Ifd 2的大小

10、成反比關(guān)系。限制 和保護(hù)的原則是：a、轉(zhuǎn)子電流>整定的瞬時(shí)過勵(lì)值時(shí)，延時(shí)秒直接圭寸鎖脈沖退出運(yùn)行。b、當(dāng)勵(lì)磁繞組發(fā)熱量50%寸，發(fā)信號(hào)限制增磁。c、 發(fā)熱量80%寸，切手動(dòng)運(yùn)行，并且手動(dòng)運(yùn)行給定值設(shè)為90%額 定勵(lì)磁電流。發(fā)熱量 <10%時(shí),復(fù)歸過勵(lì)信號(hào)。4、欠勵(lì)限制及保護(hù)：欠勵(lì)限制按兩段整定,一為限制,二為保護(hù)。 當(dāng)發(fā)電機(jī)無功功率進(jìn)入低勵(lì)限制區(qū)時(shí),勵(lì)磁調(diào)節(jié)器將圭閉減磁按鈕,并 且發(fā)報(bào)警信號(hào),同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行增磁,直到退出低勵(lì)狀態(tài)。如果勵(lì)磁調(diào)節(jié) 器在某種工況下進(jìn)入低勵(lì)限制區(qū), 而沒有被控制住, 無功功率繼續(xù)減少, 當(dāng)無功功率低于保護(hù)線時(shí),調(diào)節(jié)器發(fā)報(bào)警信號(hào)并且切手動(dòng)方式運(yùn)行。其 保護(hù)線為

11、對(duì)應(yīng)的限制線上無功功率的倍。5、空載過電壓保護(hù)：機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行還是空載運(yùn)行,取決于主油開關(guān) 的狀態(tài),油開關(guān)的狀態(tài)根據(jù)定子電流的有無進(jìn)行判別,過電壓定值設(shè)定 為額定電壓的倍。發(fā)電機(jī)解列以前應(yīng)將無功功率減到零,否則解列以后 發(fā)電機(jī)電壓會(huì)上升,容易造成發(fā)電機(jī)過壓。6、觸發(fā)脈沖丟失的檢測(cè)：觸發(fā)脈沖重新被 CPU回讀，并進(jìn)行綜合判 斷,確定失脈沖的相,并顯示在液晶顯示器上。失脈沖發(fā)生時(shí),發(fā)報(bào)警 信號(hào)。7、系統(tǒng)自檢保護(hù)：系統(tǒng)自檢功能含存儲(chǔ)器校驗(yàn)、電源檢測(cè)、可控硅 故障,通訊故障等、當(dāng)有故障發(fā)生時(shí),發(fā)通道故障信號(hào),同時(shí)本通道退 出運(yùn)行。對(duì)于主備用系統(tǒng),備用通道自投。8、旋轉(zhuǎn)二極管故障報(bào)警：在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),二

12、極管有可能發(fā)生故 障,所以每個(gè)二極管串聯(lián)了一只快速熔斷器, 假如一只二極管擊穿短路, 引起較大的電流時(shí),將使相應(yīng)的熔斷器熔斷。二極管故障檢測(cè)器檢測(cè)到 該信號(hào)動(dòng)作,發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此時(shí)應(yīng)及時(shí)停機(jī),檢查原因并進(jìn)行處理。六、勵(lì)磁系統(tǒng)的故障處理：1、當(dāng)通道 A 或者通道 B 故障或異常,發(fā)出報(bào)警信號(hào)時(shí),運(yùn)行人員 應(yīng)立即采取相應(yīng)措施。如果發(fā)生了切手動(dòng)，例如：過勵(lì)限制，欠勵(lì)限制， V/Hz 限制等等，首先，操作增磁 / 減磁開關(guān)，將發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)到正常的運(yùn) 行狀態(tài)下，其次將操作控制開關(guān)與實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，如果發(fā)生了 通道自行切手動(dòng)，應(yīng)當(dāng)操作手、自動(dòng)選擇開關(guān)與當(dāng)前的運(yùn)行位置一致， 如果發(fā)生了通道切換，則操作通道選擇開關(guān)與當(dāng)前運(yùn)行的通道運(yùn)行位置 一致。2、回到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器柜前，先不要復(fù)歸報(bào)警信號(hào)，先檢查并記錄面板 顯示的故障指示，觀察顯示屏上端的具體的故障顯示并記錄下來。3、進(jìn)入故障通道菜單中的“故障追憶”子菜單，認(rèn)真記錄故障追憶 里面所有本次發(fā)生故障顯示的所有內(nèi)容。上下鍵可以切換屏幕和故障記 錄。本故障追憶最多可以記錄 20 次故障情況。4、進(jìn)入故障通道菜單中的“事件記錄”子菜單，記錄所有開關(guān)量的 變位。記錄總的數(shù)量為 20 個(gè)先進(jìn)先出的原則。 同時(shí)顯示出該開關(guān)量是由 分到合