自動裝置-第五章-同步發(fā)電機自動調(diào)節(jié)

1、第五章 同步發(fā)電機自動調(diào)節(jié)勵磁第一節(jié) 概述一、勵磁系統(tǒng) 1、概念：供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設(shè)備 2、組成：勵磁機（或其它勵磁供電設(shè)備）L（ZB、GLH） 手調(diào)勵磁裝置RC 自動電壓調(diào)節(jié)器ZTL 自動滅磁裝置MK 自動調(diào)節(jié)勵磁裝置 強行勵磁裝置QLC 強行減磁裝置QJC 二、自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的作用（略講） 1、保持端電壓于定值（f獨立運行） P U iL U U恒定 負反饋 2、維持系統(tǒng)電壓，實現(xiàn)無功分配（f聯(lián)網(wǎng)運行） Ux iL Q Ux Ux恒定 U Q合理分配（Kdc） 3、利于系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定（小擾動） 功角特性：Pe=sin 其中：Pe發(fā)電機傳送有功功率 與（系統(tǒng)母線電壓）相位

2、差 或各發(fā)電機轉(zhuǎn)子空間位置 =+j 有勵磁調(diào)節(jié)：=Ed不變，<<xd，dPe/d（整步功率系數(shù)），Pemax（功率極限） 4、提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定（大擾動） 如圖：1事故前 2事故中 3事故后（無勵磁） 事故后（有勵磁） abcd加速面積s1 def減速面積s2 減速面積s3 s1>s2 失步 s1=s3 穩(wěn)定運行在新的平衡點i 5、機組甩負荷，強行減磁，限制過壓 機組內(nèi)部故障，迅速滅磁三、組成 自動電壓調(diào)節(jié)器（ZTL）、強勵、強減、滅磁四、對ZTL的基本要求 第二節(jié) 小型水輪發(fā)電機的勵磁方式一、勵磁方式 1、分類： 相復(fù)勵（移相電抗分流） （1）自勵自并勵、自復(fù)勵（可控硅） 諧

3、波勵磁（三次諧波） 特點：由發(fā)電機本身提供勵磁電流 優(yōu)點：運行維護簡單 缺點：受系統(tǒng)影響大 直流勵磁機（2）它勵 交流勵磁機 特點：由發(fā)電機本身以外的電源供電 優(yōu)點：可靠性高，受系統(tǒng)影響小 缺點：造價高，運行維護復(fù)雜 2、常用勵磁方式：（1）直流勵磁機勵磁系統(tǒng)（它勵） iL=iZTL+iZL 勵磁電源：L 調(diào)節(jié)方法：手調(diào)RC； 自動調(diào)節(jié)iZTL（U） 優(yōu)點：勵磁電源可靠 缺點：碳刷、換向器維護麻煩，調(diào)節(jié)速度慢，容量受限制（100MW以下機組）， 機組長度增加（2）交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（它勵） a、靜止整流器勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：L 調(diào)節(jié)方法：ZTL 優(yōu)點：維護簡單，無換向器 缺點：仍有滑環(huán)、碳刷

4、b、旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)（無刷勵磁） 如上圖，紅色虛框為旋轉(zhuǎn)部分 優(yōu)點：無碳刷、換向器，維護簡單 缺點：勵磁回路無法監(jiān)測； 整流裝置需承受較大離心力； 滅磁慢 3、自并勵可控硅靜止勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：ZB 調(diào)節(jié)方法：ZTL 優(yōu)點：無碳刷、換向器磨損及環(huán)火 缺點：強勵性能取決于機端電壓 4、直流側(cè)并聯(lián)的自復(fù)勵可控硅靜止勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：ZB（電壓源）； GLH（電流源） 復(fù)勵電流取決于：定子電流i； iZTL 空載：i=0（GLH無輸出），由ZB提供iL 負載：ZB iL GLH 短路：IdGLH提供強勵iL 開機：ZB、GLH無輸出，設(shè)起勵裝置 優(yōu)點：強勵電流大； 兩個勵磁電源互為備用，避免失

5、勵 5、交流側(cè)串聯(lián)自復(fù)勵可控硅靜止勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：ZB； GLH鐵芯帶氣隙的電抗變壓器 合成電勢可控硅整流iL （反映Uf、If、cos大小，相復(fù)勵特性） 優(yōu)點：相復(fù)勵特性（相位補償）cosUf補償（IL） 缺點：GLH激磁電抗大，效率低 6、三次諧波（自勵恒壓）勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：發(fā)電機定子槽中一組獨立諧波繞組 優(yōu)點：自動調(diào)節(jié)性能（P諧波電壓UiLU）； 強勵性能（短路諧波電壓UiLU）復(fù)習(xí)提問：1、勵磁系統(tǒng)概念、作用對象及組成2、自勵、它勵區(qū)別3、自并勵、自復(fù)勵區(qū)別4、相復(fù)勵箱位補償含義第三節(jié) 繼電強行勵磁和強行減磁一、強勵的作用 概念：系統(tǒng)電壓急劇下降時迅速將發(fā)電機勵磁電流增至最大值

6、的自動裝置 作用：P79二、強勵性能的衡量指標(biāo) 1、勵磁電壓上升速度 定義：強勵時第一個0.5s時間內(nèi)測得的強勵電壓上升平均速度，用額定勵磁電壓倍數(shù)表示 = （一般=0.81.2 1/s） 2、強勵頂值電壓倍數(shù) 定義：強勵時最高勵磁電壓與額定勵磁電壓之比 KQ=ULm/ULe （一般KQ =1.82倍） 3、強勵允許時間 1min左右三、繼電強行勵磁裝置 1、原理接線圖 a、組成： 1YJ、2YJ、1YZJ、2YZJ、XJ、QLC（QLC接點為常開，圖中有誤） b、原理： UF8085%Ue 強勵動作RC短接； 發(fā)信號 UF恢復(fù)強勵復(fù)歸 c、接線特點： 1YJ、2YJ串接：防1YH（2YH）熔

7、斷器熔斷，強勵誤動作 DL1輔助觸點：F起動、事故跳閘時閉鎖QLC（退出） BK切換開關(guān)：投切QLC d、保證最大動作機率 并列運行各機組，其低壓元件接于不同的相間電壓上 （而每臺機中的兩個低壓元件應(yīng)接于同一相間電壓上） e、與復(fù)勵調(diào)節(jié)器配合 考慮ZTL對某些故障喪失強勵能力，依靠繼電強勵 f、采用正序濾過器 提高強勵裝置靈敏度可反映各種不對稱短路 g、確保低電壓繼電器動作 兩YH箱位不同時，應(yīng)確保兩YJ反映同一故障四、繼電強行減磁裝置（僅用于水輪發(fā)電機） 1、減磁的作用 a、機組甩負荷 b、機組內(nèi)部故障，滅磁引起的勵磁機甩負荷 2、強減的取得方式 a、ZTL負反饋 b、繼電器、直流接觸器等（

8、同強勵） c、滅磁開關(guān)輔助觸點（MK跳開，自動接入強減電阻） 3、繼電強行減磁裝置的原理接線圖 與強勵的區(qū)別： （1）接線 強減 強勵 1YJ、2YJ YJ （低電壓繼電器） （過電壓繼電器） （2）強勵：RIL 強減：RIL 相同之處：改變勵磁回路阻值改變勵磁大小 原理：U>1.15Ue 強減動作Rjc接入； 發(fā)信號 UUe 返回 第四節(jié) 復(fù)式勵磁和相位復(fù)式勵磁復(fù)習(xí)： 發(fā)電機外特性曲線：iL恒定，Uf=f（If） （比較cos=0.9，0.8，0.7曲線特點) 發(fā)電機調(diào)節(jié)特性曲線：Uf恒定，iL=f（If） （比較cos=0.9，0.8，0.7曲線特點)一、復(fù)式勵磁 1、特點：根據(jù)發(fā)電

9、機定子電流If的變化而自動調(diào)節(jié)勵磁 2、接線：P85圖4-16 組成元件：電流互感器LH 復(fù)勵變壓器FZB（變壓、隔離交、直流） 復(fù)勵整流橋FZL 復(fù)勵調(diào)節(jié)電阻Rft 復(fù)勵開關(guān)FK 3、原理：iL=iZL+ifL（1）ifL=0 ifL=0 iL=iZL（調(diào)節(jié)Rc的大小來滿足空載額定電壓的需要）（2）ifL1020%Ie（ifL較?。?ifL=0 iL=iZL（整流橋的輸出電壓被“封鎖”）（3）ifL>1020%Ie iL=iZL+ifL（IfifL） 復(fù)勵特性及裝有復(fù)勵的發(fā)電機外特性如圖4-17所示 只有A、B兩點能保持Uf=Ue 4、功率因數(shù)cos的影響 iL只反映If大小，不反映c

10、os大小 cosUf（復(fù)勵特性與調(diào)節(jié)特性偏移較大） 5、手動調(diào)節(jié)Rft Rft作用：If、cos變化時，維持Uf恒定； 平滑退出復(fù)勵 Rft對發(fā)電機外特性的影響見圖4-19（b） 另：調(diào)節(jié)Rc也可維持Uf恒定，但Rc位置在使用復(fù)勵時一般不變 Rc對發(fā)電機外特性的影響見圖4-19（a） 6、短路時的工作情況 IdifL具有一定強勵特性（但受鐵芯飽和限制）二、相位復(fù)式勵磁 1、接線 P87圖4-20 XFB：相復(fù)勵變壓器 2、原理： = = （其中： ） 取|、|為定值，以為cos的函數(shù)作出矢量圖 P88圖4-21 3、特點： （1）相復(fù)勵的輸出電流與、和cos三者有關(guān) （2）cos|相位補償 （

11、cos=1|最小 cos=0|最大） （3）電壓互感器YH斷開復(fù)式勵磁 （4）空載或負荷電流較小“電壓源”保證一定的電流輸出 （5）DK作用：正常運行或靠近機端短路時，限制“電流源”在WV回路中的汲出電流，增加在W2回路中的輸出電流三、小結(jié) 1、復(fù)勵與相復(fù)勵均能反映定子電流的變化自動調(diào)節(jié)勵磁，并有一定的強勵性能； 但前者僅反映定子電流絕對值，而后者則反映定子電流絕對值及端電壓和cos，具有較好的補償特性。 2、單獨使用復(fù)勵與相復(fù)勵均不能維持端電壓恒定，須與電壓校正器配合。 3、相復(fù)勵必須采用DK，若無DK，則正常運行時復(fù)勵環(huán)節(jié)作用甚微；且機端短路將失去強勵能力。復(fù)習(xí)提問：1、復(fù)勵裝置中下列元件

12、的作用： FZB、FK2、Rft、RC作用3、復(fù)勵特點，與相復(fù)勵相同與不同之處介紹復(fù)勵與相復(fù)勵的工作特點：復(fù)勵：IfUf IfILUf 補償相復(fù)勵：IfUf IfILUf cosUf 補償 cosILUf結(jié)論：單獨使用均不能保證Uf恒定與可控硅靜止勵磁裝置的比較：可控硅勵磁：Uf-Ue=U調(diào)節(jié)IL 調(diào)節(jié)效果好，考慮了引起U變化的各種因素影響，包括If、cos等 復(fù)習(xí)提問：1、強勵性能的兩個衡量指標(biāo)、意義2、繼電強勵、強減相同與不同之處3、繼電強勵接線特點（同一機組、不同機組）4、繼電強勵接線DL輔助接點作用 第五節(jié) 可控硅靜止勵磁裝置的基本電路一、可控硅靜止勵磁裝置的組成（結(jié)合框圖講解）（一）

13、基本工作單元： 測量變壓器 Ue 測量比較 If、Uf、cosU 電流調(diào)差 綜合放大 UUK 移相觸發(fā) UKUg（） 勵磁電源 功率輸出 可控硅橋式整流 Ug（）UL（iL） 保護附加回路（二）輔助工作單元： 起勵 手動、自動切換 低勵（最小勵磁限制） 過勵（電流限制）二、種類 TKL型：適用100010000KW水輪發(fā)電機 TKL-11：自并列 ZTL（ZB） 小型機組 TKL-21：自復(fù)勵 復(fù)勵+ZTL 大型機組 （GLH）（ZB）三、可控硅靜止勵磁裝置功率輸出電路 勵磁電源 可控硅整流電路 保護附加回路（一）勵磁電源 1、自并列 TKL-11：ZB UL=1.35U 其中：U半控橋三相對

14、稱線電壓（ZB副邊） 控制角 2、自復(fù)勵 TKL-21：ZB 3040%ILe GLH 6070%ILe 空載：IL0=IZTL 負載：IL1=IZTL1+IFL1 如圖：復(fù)勵太強調(diào)節(jié)器失去作用 復(fù)勵太弱調(diào)節(jié)器負擔(dān)過重復(fù)習(xí)提問：1、可控硅靜止勵磁裝置的組成及作用2、TKL-11、TKL-21勵磁電源的差別（二）可控硅整流電路 1、三相半控橋式整流電路 三只可控硅共陰極組； 三只二極管共陽極組 可控硅導(dǎo)通條件：陽極電位高于陰極（正向陽極電壓） 控制極加入正觸發(fā)脈沖 可控硅截止條件：陽極與陰極間加反向電壓 （或通過電流小于維持電流） 整流二極管導(dǎo)通條件：陰極電位最低 控制角：可控硅在正向電壓下不導(dǎo)通的角度范圍 （未加觸發(fā)脈沖的角度） =0可控硅在剛進入正向電壓瞬間加觸發(fā)脈沖 導(dǎo)通角：可控硅在正向電壓下導(dǎo)通的角度范圍 自然換向點：三相瞬時電壓的交點 移相：改變加入觸發(fā)脈沖的時刻以改變