勵(lì)磁系統(tǒng)的作用及分類

1、Word文檔 勵(lì)磁系統(tǒng)的作用及分類 1.1什么是勵(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)備稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。 1.2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)整器兩個(gè)主要部分： 1.勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子供應(yīng)勵(lì)磁電流； 2.勵(lì)磁調(diào)整器則依據(jù)輸入信號和給定的調(diào)整準(zhǔn)則掌握勵(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)或其他掌握點(diǎn)(例如發(fā)電廠高壓側(cè)母線)的電壓在給定水平 維持電壓水平是勵(lì)磁掌握系統(tǒng)的最主要的任務(wù)，有以下3個(gè)主要緣由: 第一，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備的平安。電力系統(tǒng)中的運(yùn)行設(shè)備都有其額定運(yùn)行電壓和最高運(yùn)行電壓。保持發(fā)電機(jī)端電壓在容許水平上，是保證發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)設(shè)備

2、平安運(yùn)行的基本條件之一，這就要求發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)不但能夠在靜態(tài)下，而且能在大擾動后的穩(wěn)態(tài)下保證發(fā)電機(jī)電壓在給定的容許水平上。 發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，大型同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓不得高于額定值的110。 其次，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。發(fā)電機(jī)在額定值四周運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的。假如發(fā)電機(jī)電壓下降,則輸出相同的功率所需的定子電流將增加,從而使損耗增加。規(guī)程規(guī)定大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行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)行。其他電力設(shè)備也有此問題。 第三，提高維持發(fā)電機(jī)電壓力量的要求和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求在很多方面是全都的。勵(lì)磁掌握系統(tǒng)對靜態(tài)穩(wěn)定、動態(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

3、為簡潔、經(jīng)濟(jì)而有效的措施。 1.3.2掌握并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組無功功率合理安排 并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組無功功率合理安排與發(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：無調(diào)差、負(fù)調(diào)差和正調(diào)差。 兩臺或多臺有差調(diào)整的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),按調(diào)差率大小安排無功功率。調(diào)差率小的安排的無功多,調(diào)差率大的安排到的無功少。 假如發(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,假如采納無差特性,經(jīng)變壓器到高壓側(cè)后,該單元就成了有差調(diào)整了。若變壓器電抗較大,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)可采納負(fù)調(diào)差特性,其作用是部分補(bǔ)償無功電流在主變壓器上形成的電壓降落,這也稱為負(fù)荷補(bǔ)償。

4、調(diào)差特性由自動電壓調(diào)整器中附加的調(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)種類許多，目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用的有以下幾種類型。 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)中接線最簡潔的勵(lì)磁方式。其典型原理圖如圖1-8所示。只用一臺接在機(jī)端的勵(lì)磁變壓器ZB作為勵(lì)磁電源，通過可控硅整流裝置KZ直接掌握發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁。這種勵(lì)磁方式又稱為簡潔自勵(lì)系統(tǒng)，目前國內(nèi)比較普遍地稱為自并勵(lì)（自并激）方式。 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、可控硅整流裝置、勵(lì)磁調(diào)整器、滅磁及過電壓愛護(hù)裝置、初勵(lì)裝置。 自并激方式的優(yōu)點(diǎn)：

5、 設(shè)備和接線比較簡潔；由于勵(lì)磁系統(tǒng)無轉(zhuǎn)動部分，具有較高的牢靠性； 勵(lì)磁變壓器放置自由，縮短了機(jī)組長度；降低了造價(jià)， 勵(lì)磁調(diào)整速度快，是一種高起始響應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)。 正常停機(jī)可使用采納三相全控橋時(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，對抑制甩負(fù)荷后的電壓，要比采納同軸式溝通勵(lì)磁機(jī)的他勵(lì)系統(tǒng)有利 勵(lì)磁變壓器 勵(lì)磁變壓器為勵(lì)磁系統(tǒng)供應(yīng)勵(lì)磁能源。對于自并激勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁變壓器，通常不設(shè)自動開關(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)置過電流愛護(hù)、溫度愛護(hù)。容量較大的油浸勵(lì)磁變壓器還設(shè)置瓦斯愛護(hù)。大多小容量勵(lì)磁變壓器一般自己不設(shè)愛護(hù)。變壓器高壓側(cè)接線必需包

6、括在發(fā)電機(jī)的差動愛護(hù)范圍之內(nèi)。勵(lì)磁變壓器的聯(lián)接組別，通常采納Y/組別，Y/Y12組別通常不用。與一般配電變壓器一樣，勵(lì)磁變壓器的短路壓降為4%8%。 可控硅整流橋 自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中的大功率整流裝置均采納三相橋式接法。這種接法的優(yōu)點(diǎn)是半導(dǎo)體元件承受的電壓低，勵(lì)磁變壓器的利用率高。三相橋式電路可采納半控或全控橋方式。這兩者增加勵(lì)磁的力量相同，但在減磁時(shí)，半控橋只能把勵(lì)磁電壓掌握到零，而全控橋在逆變運(yùn)行時(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，把能量反饋到電網(wǎng)。在當(dāng)今的自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中幾乎全部采納全控橋。 自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中的大功率整流裝置均采納三相橋式接法。這種接法的優(yōu)點(diǎn)是半導(dǎo)體元件承受的電壓低

7、，勵(lì)磁變壓器的利用率高。三相橋式電路可采納半控或全控橋方式。這兩者增加勵(lì)磁的力量相同，但在減磁時(shí)，半控橋只能把勵(lì)磁電壓掌握到零，而全控橋在逆變運(yùn)行時(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，把能量反饋到電網(wǎng)。在當(dāng)今的自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中幾乎全部采納全控橋。 可控硅整流橋采納相控方式。 對三相全控橋，當(dāng)負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，掌握角在0o90o之間為整流狀態(tài)（產(chǎn)生正向電壓與正向電流）；掌握角在90o150o（理論上掌握角可以達(dá)到180o考慮到實(shí)際存在換流重疊角，以及觸發(fā)脈沖有肯定的寬度，所以一般最大掌握角取150o）之間為逆流狀態(tài)（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)，通過轉(zhuǎn)變可控硅的

8、掌握角來調(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。 對于大型勵(lì)磁系統(tǒng)，為保證足夠的勵(lì)磁電流，多采納數(shù)個(gè)整流橋并聯(lián)。 整流橋并聯(lián)支路數(shù)的選取原則為：（N+1）（也有采納N+2的，但考慮到現(xiàn)在可控硅以及可控硅整流橋制造技術(shù)的日益成熟，采納2橋冗余好像已經(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)整流橋因故障退出時(shí)，不影響勵(lì)磁系統(tǒng)的正常勵(lì)磁力量。 勵(lì)磁掌握裝置 勵(lì)磁掌握裝置包括自動電壓調(diào)整器和起勵(lì)掌握回路。對于大型機(jī)組的自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中的自動電壓調(diào)整器，多采納基于微處理器的微機(jī)型數(shù)字電壓調(diào)整器。勵(lì)磁調(diào)整器測量發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，并與給定值進(jìn)行比較，當(dāng)機(jī)端電壓高于給定值時(shí)，增大可控硅的掌握角，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)端電壓低于給定值時(shí)，減小可控硅的掌握角，增大勵(lì)磁電流，維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為設(shè)定值。 這種勵(lì)磁方式整個(gè)系統(tǒng)沒有任何轉(zhuǎn)動接觸元件。其原理圖見圖1-9。 無刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，主勵(lì)磁機(jī)（ACL）電樞是旋轉(zhuǎn)的，它發(fā)出的三相溝通電經(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)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)及電刷等轉(zhuǎn)動接觸元件。無刷勵(lì)磁系統(tǒng)中的副勵(lì)磁機(jī)（PMG）是一個(gè)永磁式中頻發(fā)電機(jī)，它與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)