發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座新PPT學習教案

1、會計學1發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座新發(fā)電機勵磁系統(tǒng)講座新第一節(jié)第一節(jié) 勵磁系統(tǒng)的構成勵磁系統(tǒng)的構成供給發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設備稱為勵磁系統(tǒng)。供給發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設備稱為勵磁系統(tǒng)。它分為勵磁功率單元和勵磁調節(jié)器兩個主要部分。它分為勵磁功率單元和勵磁調節(jié)器兩個主要部分。勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉子提供勵磁電流；而勵磁調節(jié)器則根據輸入信號和給定的調節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉子提供勵磁電流；而勵磁調節(jié)器則根據輸入信號和給定的調節(jié)準則控制勵磁功率單元的輸出。第一章概述第一章概述第1頁/共144頁第二節(jié)第二節(jié) 勵磁系統(tǒng)的作用勵磁系統(tǒng)的作用第2頁/共144頁%100

2、0GNGGUUUE第3頁/共144頁%100(%)0GNGrGUUUD第4頁/共144頁PP03120900圖3-5 調節(jié)勵磁對功率特性的影響第5頁/共144頁第6頁/共144頁第7頁/共144頁第8頁/共144頁第9頁/共144頁第10頁/共144頁第11頁/共144頁自 動勵 磁調節(jié)器*LLQRCLFMKFLQFCTPT圖37 直流勵磁機系統(tǒng)接線原理一自 動勵 磁調節(jié)器*LLQRCLFMKFLQFCTPT圖38 直流勵磁機系統(tǒng)接線原理二FLLMK第12頁/共144頁第13頁/共144頁自動勵磁調節(jié)器*ACFLACLFLQFCTPT圖39 交流勵磁機系統(tǒng)接線原理一*自勵恒壓裝置第14頁/共1

3、44頁自動勵磁調節(jié)器*ACLFLQFCTPT圖310 交流勵磁機系統(tǒng)接線原理二第15頁/共144頁自動勵磁調節(jié)器*ACLFLQFCTPT圖311 交流勵磁機系統(tǒng)接線原理三自勵恒壓裝置第16頁/共144頁自動勵磁調節(jié)器*ACLFLQFCTPT圖310 交流勵磁機系統(tǒng)接線原理二第17頁/共144頁自動勵磁調節(jié)器ACLFLQFCTPT圖312 無刷勵磁系統(tǒng)接線原理PMG第18頁/共144頁第19頁/共144頁自動勵磁調節(jié)器FLQFCTPT圖3-13 自并激勵磁系統(tǒng)接線原理ZB第20頁/共144頁自動勵磁調節(jié)器FLQGLHCTPT圖314 自復激勵磁系統(tǒng)接線原理一ZBFGZKZ第21頁/共144頁FL

4、QGLH圖315 自復激勵磁系統(tǒng)接線原理二ZBFGZX第22頁/共144頁自動勵磁調節(jié)器FLQGLHCTPT圖316 自復激勵磁系統(tǒng)接線原理三ZBFKZ第23頁/共144頁第24頁/共144頁勵磁變勵磁調節(jié)器整流器滅磁單元調節(jié)器測量元件RE第25頁/共144頁第26頁/共144頁第27頁/共144頁主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：沒有旋轉部件。運行可靠性沒有旋轉部件。運行可靠性高，調整、維護簡單，檢修高，調整、維護簡單，檢修方便。方便。自并勵方式取消了勵磁機，自并勵方式取消了勵磁機，縮短了的汽輪機縮短了的汽輪機 發(fā)電機軸發(fā)電機軸系長度可提高機組軸系的穩(wěn)系長度可提高機組軸系的穩(wěn)定性、提高機組安全運行的定性、

5、提高機組安全運行的水平。水平。因勵磁調節(jié)直接在轉子回路因勵磁調節(jié)直接在轉子回路中，沒有主勵磁機時滯環(huán)節(jié)中，沒有主勵磁機時滯環(huán)節(jié)，屬快速響應勵磁系統(tǒng)，技，屬快速響應勵磁系統(tǒng)，技術指標高，響應快，性能參術指標高，響應快，性能參數好。數好。起勵裝置起勵裝置第28頁/共144頁第29頁/共144頁第一節(jié)第一節(jié) 勵磁變壓器勵磁變壓器第30頁/共144頁第二節(jié)第二節(jié) 可控硅整流器可控硅整流器第31頁/共144頁第32頁/共144頁第33頁/共144頁第34頁/共144頁圖313（a) 自并激勵磁系統(tǒng)直流起勵接線原理PTCTG自動勵磁 調節(jié)器ETFCFCDR來自廠用蓄電池圖313（b) 自并激勵磁系統(tǒng)交流起

6、勵接線原理PTCTG自動勵磁 調節(jié)器ETFCFC來自廠用交流電源第35頁/共144頁第36頁/共144頁第37頁/共144頁第38頁/共144頁第39頁/共144頁第40頁/共144頁第41頁/共144頁第42頁/共144頁第43頁/共144頁12FMKLF圖3-30 線性電阻滅磁電路第44頁/共144頁iLULtmt圖3-31 線性電阻滅磁過程RRLtffm第45頁/共144頁12FMKLF圖3-32 非線性電阻滅磁接線勵磁源THYRm)413( Kiu第46頁/共144頁FMKF圖3-33 滅弧柵滅磁接線方式勵磁源第47頁/共144頁)423( dLLLuiRdtdiL第48頁/共144頁

7、第49頁/共144頁)433( ZYDUUU第50頁/共144頁第51頁/共144頁第52頁/共144頁第53頁/共144頁12FMKZF圖3-34 可控硅過電壓保護接線勵磁源THYRmDR第54頁/共144頁1K1FMKF圖3-35 轉子放電器過電壓保護接線勵磁源K2R1R2第55頁/共144頁第56頁/共144頁第57頁/共144頁跨接器觸發(fā)板跨接器觸發(fā)板X1Steuersignale24.250 VDC3412567UNS 0017 觸發(fā)單元UNS0017是靜態(tài)滅磁裝置（跨接器）的一部分，具有多個獨立的放電可控硅觸發(fā)回路。 發(fā)電機的受控滅磁回路是雙冗余的，與滅磁開關的跳閘線圈同時接通。

8、設有一個電壓監(jiān)測回路，在勵磁電壓超過設定值3800V時它會自動觸發(fā)可控硅。因此跨接器作為獨立的過電壓保護裝置，可保護可控硅和磁場繞組免受危險過電壓尖峰的沖擊。第58頁/共144頁第59頁/共144頁第60頁/共144頁第61頁/共144頁BOabcSCR1SCR3SCR5SCR4SCR6SCR2(+)(-)UdRid(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac(c)圖210 三相橋式可控整流(0)(d)Ug16231463245第62頁/共144頁(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebce

9、baecaecbeabeac圖211 三相橋式可控整流(30)第63頁/共144頁(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac圖212 三相橋式可控整流(60)第64頁/共144頁BOabcSCR1SCR3SCR5SCR4SCR6SCR2(+)(-)UdRid(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac(c)圖213 三相橋式可控整流(90)L第65頁/共144頁BOabcSCR1SCR3SCR5SCR4SCR6SCR2(+)(-)UdRid(a)0e2de01e

10、a23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac(c)圖214 三相橋式可控整流(120)L第66頁/共144頁BOabcSCR1SCR3SCR5SCR4SCR6SCR2(+)(-)UdRid(a)0e2de01ea23456fghi(b)ebecUd0eabeacebcebaecaecbeabeac(c)圖215 三相橋式可控整流(180)(d)Ug1623146245L3第67頁/共144頁cos34.2cos35.122xdUUU02600cos35.1UUd000212060)60cos(1 35. 1UUd001801200dU第68頁/共14

11、4頁第69頁/共144頁第70頁/共144頁第71頁/共144頁第72頁/共144頁第73頁/共144頁第74頁/共144頁第75頁/共144頁第76頁/共144頁第77頁/共144頁RaRcABCLH1LH2ABC圖218 典型調差電路aICCBBcCIAARKUUUURIKUU)163(調差單元的基本原理為：在勵磁控制器的發(fā)電機電壓測量回路中，附加一個與發(fā)電機電流成比例的電壓，使測量比較單元感受到的電壓隨發(fā)電機無功電流的大小而變化。當無功電流增大時，感受電壓也增大（或減小），通過勵磁控制器去減?。ɑ蛟龃螅┌l(fā)電機的勵磁電流，這樣就增大了發(fā)電機的調差系數。第78頁/共144頁AB,BACCIA

12、ICAAIAICB,BCC(a)(b)圖318 調差回路相量圖（a）cos=0 (b)cos=1第79頁/共144頁第80頁/共144頁第81頁/共144頁第82頁/共144頁第83頁/共144頁第84頁/共144頁第85頁/共144頁第86頁/共144頁第87頁/共144頁第88頁/共144頁第89頁/共144頁第90頁/共144頁第91頁/共144頁第92頁/共144頁信號調理信號輸入YPTSPTFCTLCTILTB濾波采樣保持ADCROMRAMCPU通訊脈沖放大顯示鍵盤整流橋信號輸出隔離I/O接口光字隔離圖4-1 微機勵磁調節(jié)器硬件框圖示例第93頁/共144頁第94頁/共144頁)204

13、()()(1)()()()()(00dttdeTdtteTteKdttdeKdtteKteKtUdtipdtip)214()1()()()()(1kekeTTjeTTkeKkUdkjip第95頁/共144頁第96頁/共144頁GiiPQfvPSSrefUUUUUUUUminmaxGrefGrefUUUQDUUGrefUQDUU即0第97頁/共144頁GrefUUU即0)(refGffcrefUUIUUUU第98頁/共144頁)(refGffcGUUIUUUU第99頁/共144頁GGrefUUQDU)(refGffcrefUUQIUUUU第100頁/共144頁)()(refGGffcrefUUU

14、QIUUUU第101頁/共144頁第102頁/共144頁第103頁/共144頁第104頁/共144頁第105頁/共144頁第106頁/共144頁第107頁/共144頁第108頁/共144頁第109頁/共144頁第110頁/共144頁各機組承擔的無功負荷增量與該機組的調差系數D成反比，如要求負荷增量按各機組容量分配，則調差系數應相等。 通常為了使無功負荷分配穩(wěn)定，調差系數不能取得太小，例如可取D5左右。 *22*11RRIDIDU121U2U1RI2RI1RI2RIaaa第111頁/共144頁BU1TX2TX2RI1RI2GU1GUT1T2G2G1111TRGBXIUU222TRGBXIUU當發(fā)

15、電機空載時，UB=UG1=UG2。當發(fā)電機帶上負荷電流IR時，因假定兩臺發(fā)電機的調差系數為零，機端電壓UG不隨負荷電流而變化，所以母線電壓UB隨負荷電流IR的增大而下降，UB=f(IR)為正調差特性。也就是說，雖然此時發(fā)電機電壓特性是無差的，但電流在變壓器阻抗上會有壓降，從母線側看，每一發(fā)電機-變壓器組單元接線等值機具有正的調差特性，即在并列點仍然是有差的，這便允許并聯運行。 第112頁/共144頁第113頁/共144頁第七章勵磁調節(jié)器實例第114頁/共144頁帶有緊急備用通道的雙帶有緊急備用通道的雙通道系統(tǒng)通道系統(tǒng)FCRAVRFCRCOB / MUBCH lChannel IAUTOHAND

16、FCRAVRFCRCOB / MUBCH lIChannel IlAUTOHANDEGCEmergencyChannel IEmergencyChannel IIEGC第115頁/共144頁第116頁/共144頁第117頁/共144頁第118頁/共144頁第119頁/共144頁第120頁/共144頁第121頁/共144頁 勵磁調節(jié)器（AVR）采用數字微機型， AVR中裝設無功功率、功率因數等自動調節(jié)功能。勵磁調節(jié)器設有過勵磁限制、過勵磁保護、低勵磁限制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器、V/H限制及轉子過電壓保護和PT斷線閉鎖保護等單元；其附加功能包括轉子一點接地保護、轉子溫度測量、串口通訊模塊、跨接器、DSP

17、智能均流、軸電壓毛刺吸收裝置等。采用兩路完全相同且獨立的自動勵磁調節(jié)器并聯運行，兩路通道間能相互自動跟蹤，當一路調節(jié)器通道出現故障時，能自動無擾切換到另一通道運行。手動、自動電路應能相互自動跟蹤；當自動回路故障時能自動無擾切換到手動。CT、PT均為兩路獨立的輸入回路。 第122頁/共144頁這種勵磁系統(tǒng)具有兩個完全獨立的調節(jié)器和控制通道(通道1 及 通道2) 。兩個通道完全相同，因此可以自由地選擇通道1 或 通道2作為工作通道。備用的通道 (不工作的通道) 總是自動地跟蹤工作通道。基本上，除了下述情況以外，通道的切換可以在任何時間進行：如果工作通道檢測到故障，將自動地緊急切換到第二個通道。而后

18、，直到故障修復才可能再切回到故障通道。如果不工作的通道故障，從工作通道到不工作通道的手動切換是不可能的。若一個通道發(fā)生故障，發(fā)電機電壓同時也發(fā)生動態(tài)擾動。然而，立即自動切換到不工作的通道，此不工作的通道不應當跟隨發(fā)電機電壓的動態(tài)擾動。為了防止這種情況的發(fā)生，不工作的通道相對緩慢地跟隨發(fā)電機電壓，并具有一段延時。應當考慮到從工作通道向不工作通道的手動切換時相應的遲緩特性。直接跟隨發(fā)電機的電壓變化，則切換具有一個短的延時。這種方法在每一種場合都能達到無擾動切換。第123頁/共144頁這種勵磁系統(tǒng)的特點是每個主通道都有一個自動調節(jié)器(自動方式) 和一個手動調節(jié)器(手動方式) 。在自動方式中，發(fā)電機電

19、壓受到調節(jié)，因此，在發(fā)電機機端產生恒定的電壓。另一方面，在手動方式中，發(fā)電機勵磁 (磁場電流) 保持恒定，隨著發(fā)電機負荷的變化，發(fā)電機勵磁 (磁場電流的設定點) 必須手動調整，以使發(fā)電機電壓不變?；旧?，由于不工作的調節(jié)器總是跟隨工作調節(jié)器，所以在任何時間運行方式之間的切換都是可能的。第124頁/共144頁除兩個主通道之外，勵磁系統(tǒng)還附加了兩個緊急備用通道。與主通道的手動方式相類似的緊急備用通道，裝有一個勵磁電流調節(jié)器。除了勵磁電流調節(jié)器之外，緊急備用通道還裝有過電壓保護和獨立于主通道的觸發(fā)脈沖控制器。插入到主通道的過電壓保護插件起后備保護作用。緊急備用通道的勵磁電流調節(jié)器的作用與主通道的勵磁

20、電流調節(jié)器是相同的。也就是緊急備用通道僅僅是調節(jié)勵磁電流，而不是調節(jié)發(fā)電機電壓。緊急備用通道的勵磁電流調節(jié)器自動地跟隨主通道，因此，在主通道發(fā)生故障的情況下，自動地進行無擾動切換。從主通道向緊急備用通道的手動切換只能由被授權的特殊操作人員進行。兩個調節(jié)器的跟隨調整使其能夠切回到主通道。第125頁/共144頁如果選擇自動方式，并且發(fā)電機已連接到電網，就可以切換到無功功率調節(jié)器(Q)/ 功率因數調節(jié)器(cosPhi) 。無功功率調節(jié)器(Q)/ 功率因數調節(jié)器(cosPhi)是電壓調節(jié)器的上位調節(jié)器，并且在運行中只是緩慢地起作用。因此，電網的短時故障不會影響此上位調節(jié)器，而還是電壓調節(jié)器在起作用。自

21、動方式的所有限制器和原來一樣起作用，如果需要的話可以控制電壓調節(jié)器包括上位調節(jié)器。無功調節(jié)器/功率因數調節(jié)器的特點是可以對其自身的給定點進行設置(給定點積分器)。當上位調節(jié)器斷開時，給定點設置總是跟隨實際值(當前的無功功率 Q / 當前的功率因數)。這就意味著發(fā)電機的運行點從電壓調節(jié)器過渡到上位調節(jié)器不能立即起作用。而只是在上位調節(jié)器的設定點由HIGHER-升高 / LOWER降低命令調整后，無功功率 Q /功率因數也相應地改變。第126頁/共144頁第127頁/共144頁發(fā)電機運行點在超出其穩(wěn)定極限時，失磁保護動作，跳發(fā)電機。利用功率圓圖上的五個點設定保護曲線。保護曲線與P/Q限制器的限制曲

22、線相似。但P/Q保護曲線在P/Q限制曲線基礎上左移5到10。由于同步發(fā)電機的穩(wěn)定極限與機端電壓有關，P/Q保護曲線也與發(fā)電機端電壓成比例校正。發(fā)電機工作點超過保護曲線時，觸發(fā)定時器，經過可整定的延時后發(fā)出跳發(fā)電機命令。定時器延時啟動信號也可用于報警。第128頁/共144頁用于防止同步發(fā)電機和變壓器過磁通。過激磁保護首先根據發(fā)電機頻率和設定值計算出當前的機端電壓允許值，如果發(fā)電機實際電壓超過允許值，就會觸發(fā)定時器延時。在延時結束前，如果電壓仍沒有返回到允許值，則發(fā)出跳閘信號。第129頁/共144頁額定端電壓時凸極同步發(fā)電機的典型功額定端電壓時凸極同步發(fā)電機的典型功率圓圖和對應的運行極限位置率圓圖

23、和對應的運行極限位置 第130頁/共144頁該限制器用于防止發(fā)電機定子過熱，在過勵和欠勵側均有效。其工作原理與最大勵磁電流限制器的工作原理相似。主要差別在于定子電流限制器沒有一個確定的最大定子電流限制值，當時間趨于零時，限制值理論上可趨于無限大（Imax），通過適當的參數整定，可以得到接近于定子繞組最大允許熱能Emax的反時限特性。定子電流限制器分欠勵側和過勵側兩部分，其限制量均為定子電流的平均值。當發(fā)電機過勵時，欠勵側定子電流限制器截止，反之亦然。通過檢測負載的功率因數，可保證定子電流限制器雙方向（過勵和欠勵）動作的正確性。顯然，定子電流限制器不能影響發(fā)電機的有功電流分量。如果發(fā)電機的有功電流分量高于定子電流限制器的限制值，為避免誤動作，限制器會自動將發(fā)電機無功功率調整為零。第131頁/共144頁最大勵磁電流限制器用于防止轉子回路過熱，它設計具有反時限特性。限制器有兩個限制值：一個是強勵頂值電流限制器，另一個是連續(xù)運行允許的過熱限制值。與過熱限制值關聯的兩個控制參數分別是轉子等效加熱時間和轉子等效冷卻時間。同步發(fā)電機正常運行過程中（無限制器動作），最大勵磁電流限制器的限制值是強勵頂值電流限制值Imax，