勵磁系統(tǒng)培訓演示文稿

勵磁系統(tǒng)培訓演示文稿當前第1頁\共有29頁\編于星期二\18點勵磁系統(tǒng)培訓當前第2頁\共有29頁\編于星期二\18點主要內容第一部分勵磁系統(tǒng)概述第二部分發(fā)電機勵磁系統(tǒng)基本原理及組成第三部分常用勵磁系統(tǒng)型式第四部分勵磁調節(jié)器AVR第五部分功率柜第六部分滅磁及轉子繞組過電壓保護裝置第七部分勵磁系統(tǒng)的主要技術指標及執(zhí)行的國標當前第3頁\共有29頁\編于星期二\18點電力系統(tǒng)技術研究所

第一部分勵磁系統(tǒng)概述

同步發(fā)電機運行時,必須在勵磁繞組中通入直流電流,以便建立磁場,這個電流稱為勵磁電流,而供給電流的整個系統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)。由于勵磁繞組又稱發(fā)電機轉子,故勵磁電流也叫轉子電流。 在電力系統(tǒng)的運行中,同步發(fā)電機是電力系統(tǒng)的無功功率主要來源之一,通過調節(jié)勵磁電流可以改變發(fā)電機的無功功率,維持發(fā)電機端電壓。不論在系統(tǒng)正常運行還是故障情況下,同步發(fā)電機的直流勵磁電流都需要控制,因此勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分。勵磁系統(tǒng)的安全運行,不僅與發(fā)電機及其相聯(lián)的電力系統(tǒng)的運行經濟指標密切相關,而且與發(fā)電機及電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性密切相關。當前第4頁\共有29頁\編于星期二\18點第二部分發(fā)電機勵磁系統(tǒng)基本原理及構成2.1勵磁系統(tǒng)基本原理

導體在磁場中運動、并切割磁場的磁力線時，導體中將會產生電流——

這就是最基本的發(fā)電機原理。勵磁系統(tǒng)就是用來給發(fā)電機建立磁場的一套控制系統(tǒng)。

電力系統(tǒng)技術研究所當前第5頁\共有29頁\編于星期二\18點電力系統(tǒng)技術研究所2.2勵磁系統(tǒng)的主要構成勵磁電源裝置

如直流勵磁機、交流勵磁機、勵磁變壓器、硅二極管整流裝置、可控硅整流裝置等。自動勵磁調節(jié)裝置手動勵磁調節(jié)裝置（可不設置）自動滅磁裝置發(fā)電機轉子繞組過電壓保護裝置（小機組不設）備用勵磁系統(tǒng)（可不設置）信號系統(tǒng)、測量儀表

當前第6頁\共有29頁\編于星期二\18點電力系統(tǒng)技術研究所第三部分常用勵磁系統(tǒng)型式

1.直流勵磁機勵磁系統(tǒng)多用于七十年代以前的中小型機組。

2.具有與發(fā)電機同軸副勵磁機的交流勵磁機-靜止整流器勵磁系統(tǒng)（“三機”勵磁系統(tǒng)）多用于六十年代以后100MW以上的大型火電機組。

3.具有與發(fā)電機同軸副勵磁機的交流勵磁機-旋轉整流器勵磁系統(tǒng)（“無刷”勵磁系統(tǒng)）用于八十年代以后的大中小型機組（用量較少）。

4.靜止可控硅自并激勵磁系統(tǒng)（“自并激”勵磁系統(tǒng)）多用于七十年代以后的水電機組、以及九十年代以后的大中小型火電機組，系優(yōu)質勵磁系統(tǒng)。

當前第7頁\共有29頁\編于星期二\18點3.1直流勵磁機勵磁系統(tǒng)

直流勵磁機系統(tǒng)的接線有自勵式和他勵式。在自勵式接線中，應用并激直流發(fā)電機作為勵磁機，利用剩磁自勵；在他勵式接線中，除主勵磁機外，尚有副勵磁機，副勵磁機供給主勵磁機勵磁。勵磁機、副勵磁機大多與主機同軸旋轉。勵磁回路都裝有調節(jié)電阻R，改變R的大小，既可改變直流勵磁機的電壓，從而改變發(fā)電機的勵磁電流。電力系統(tǒng)技術研究所F～自勵式勵磁機副勵磁機主勵磁機F～他勵式

優(yōu)點：由于勵磁機一般和發(fā)電機同軸相連，所以系統(tǒng)中發(fā)生短路或電壓發(fā)生巨變時住機慣性很大，勵磁機轉速不受影響，能夠照常勵磁；由于勵磁機可以改變極性，所以在切斷負荷時能快速去磁；當系統(tǒng)發(fā)生故障時，在發(fā)電機勵磁繞組上感應的交流電形成閉環(huán)回路，不會發(fā)生轉子過電壓。缺點：整流子集電環(huán)電刷的維護工作量太大，且往往是故障的根源；同軸高速勵磁機由于受到機械強度和換相困難等限制，極限容量在300—500kW，所以不能用于大型機組；直流勵磁機有較大的時間常數(shù)，因此電壓響應速度較慢。當前第8頁\共有29頁\編于星期二\18點3.2三機勵磁系統(tǒng)

主勵磁機的交流輸出，經硅二極管整流器整流后，供給汽輪發(fā)電機勵磁。主勵磁機的勵磁，由永磁副勵磁機之中頻輸出經可控硅整流器整流后供給。自動電壓調節(jié)器根據汽輪發(fā)電機之端電壓互感器、電流互感器取得的調節(jié)信號，控制可控硅整流器輸出的大小，實現(xiàn)機組勵磁的自動調節(jié)。電力系統(tǒng)技術研究所當前第9頁\共有29頁\編于星期二\18點3.2.1三機勵磁系統(tǒng)的優(yōu)缺點

優(yōu)點：發(fā)電機的勵磁電源取自同軸的交流主勵磁機，不受電力系統(tǒng)運行的情況影響，工作可靠；高速大容量交流主勵磁機的設計制造、運行維護比直流勵磁機容易（直流勵磁機電樞產生的是交流電勢，經過整流子（換向器）的機械整流作用，變成直流電輸出，供給發(fā)電機勵磁?！叭龣C”勵磁系統(tǒng)用靜止硅整流器代替旋轉的機械整流子）；永磁式副勵磁機電源獨立、工作可靠（只要機組轉動，即可為主勵磁機提供勵磁電流）。

缺點：交流主勵磁機是一“時滯”環(huán)節(jié)（要調節(jié)發(fā)電機勵磁電流，必須先調節(jié)交流主勵磁機的勵磁電流，有“時滯”存在）；副勵磁機波形畸變（可控硅整流橋的負載是交流主勵磁機轉子繞組這一電感性負載。因此，勵磁電源副勵磁機的輸出電壓波形將產生畸變，容易出現(xiàn)發(fā)電機調節(jié)不穩(wěn)定、無功功率跳動或擺動的情況）。電力系統(tǒng)技術研究所當前第10頁\共有29頁\編于星期二\18點3.2.2“三機”勵磁系統(tǒng)主體設備1.交流主勵磁機（發(fā)電機生產廠家制造）1臺2.永磁副勵磁機（發(fā)電機生產廠家制造）1臺3.硅二極管整流裝置1套4.微機勵磁調節(jié)裝置1套5.滅磁及轉子繞組過電壓保護裝置1套6.主勵磁機手動備用勵磁裝置（可不設置）1套

電力系統(tǒng)技術研究所當前第11頁\共有29頁\編于星期二\18點3.3無刷勵磁系統(tǒng)

用同軸旋轉的交流勵磁機作為勵磁電源，勵磁機的電樞繞組是旋轉的而它的勵磁繞組是靜止的，因此旋轉電樞輸出的多相交流電與裝在同軸輪架上的整流器直接連接，整流器是旋轉的，這樣整流后的直流電流不經過滑環(huán)和電刷，可直接與發(fā)電機的勵磁繞組相連。電力系統(tǒng)技術研究所旋轉部分永磁機無刷勵磁系統(tǒng)當前第12頁\共有29頁\編于星期二\18點

無刷勵磁系統(tǒng)的優(yōu)缺點：優(yōu)點：沒有滑動接觸，結構緊湊，占地面積小，成本低；可靠性高，運行維護簡單，不會由于勵磁電流過大使滑環(huán)發(fā)生冒火花等現(xiàn)象。缺點：由于二極管裝在旋轉圓盤上，因此必須考慮能承受強大離心力的機械強度；由于勵磁電源到發(fā)電機轉子繞組都是旋轉的，所以不可能直接測量發(fā)電機勵磁繞組任何量，也不可能直接對主整流橋進行檢測，必須采用間接的特殊測量手段；滅磁時只能將交流勵磁機快速滅磁，使發(fā)電機磁場電流自然衰減，這樣滅磁速度很慢；任一元件故障或需要更換必須是機組停電，無法利用備用勵磁。

電力系統(tǒng)技術研究所當前第13頁\共有29頁\編于星期二\18點無刷勵磁系統(tǒng)的組成1.交流主勵磁機（發(fā)電機生產廠家制造）1臺2.永磁副勵磁機（發(fā)電機生產廠家制造）1臺3.旋轉整流器（發(fā)電機生產廠家制造）1臺4.微機勵磁調節(jié)裝置1套5.滅磁及轉子繞組過電壓保護裝置1套電力系統(tǒng)技術研究所當前第14頁\共有29頁\編于星期二\18點3.4自并激勵磁系統(tǒng)接自汽輪發(fā)電機機端的勵磁變壓器之副邊電壓，經可控硅整流器整流后，供給汽輪發(fā)電機勵磁。自動勵磁調節(jié)器（AER）控制可控硅整流器輸出的勵磁電流之大小。自并激勵磁系統(tǒng)沒有旋轉部分，屬靜態(tài)勵磁系統(tǒng)。電力系統(tǒng)技術研究所自動勵磁調節(jié)器勵磁變壓器可控硅整流器發(fā)電機汽輪自動勵磁調節(jié)器自并激勵磁系統(tǒng)當前第15頁\共有29頁\編于星期二\18點自并激勵磁系統(tǒng)優(yōu)點

1.運行可靠性高。自并激勵磁系統(tǒng)為靜態(tài)勵磁，沒有旋轉部分，運行可靠性高。隨著電力電子技術的發(fā)展，大功率可控整流裝置的可靠性已與不可控整流裝置大致相當。

2.可提高機組軸系的穩(wěn)定性。由于取消了主、副勵磁機，縮短了汽輪機發(fā)電機組的軸系長度（例如300MW汽輪發(fā)電機軸長由原“三機”系統(tǒng)的14922mm縮短至11220mm，減少了3.7m），提高了機組軸系的穩(wěn)定性、改善了軸系的振動，從而提高了機組安全運行的水平。

3.勵磁系統(tǒng)響應快。因為沒有主勵磁機這一時滯環(huán)節(jié)，所以自并激勵系統(tǒng)是一種高起始的快速響應勵磁系統(tǒng)。因而技術指標高，性能參數(shù)好。

4.可提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定水平。在小干擾穩(wěn)定方面，自并激勵磁系統(tǒng)配置PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）后，小干擾穩(wěn)定水平較交流勵磁機勵磁系統(tǒng)有明顯的提高；在大干擾穩(wěn)定方面，電力系統(tǒng)的計算表明，自并激勵磁系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平與交流勵磁機勵磁系統(tǒng)相近或略有提高。

5.可提高電廠的經濟效益。自并激勵磁系統(tǒng)沒有旋轉部分，運行可靠性高、調整容易、維護簡單、檢修工作量小，因而可提高發(fā)電效益。

6.可節(jié)約電廠的基建投資。自并激勵磁系統(tǒng)縮短了汽輪機發(fā)電機組的軸系長度，因而減少了電廠廠房的長度，節(jié)約了電廠的基建費用。電力系統(tǒng)技術研究所當前第16頁\共有29頁\編于星期二\18點

自并激勵磁系統(tǒng)的缺點

1.發(fā)電機出口端短路時，將會導致勵磁電源降低或消失。

目前，100MW及以上容量的汽輪發(fā)電機，三相輸出端都設有分相封閉母線，汽輪發(fā)電機出口端短路的現(xiàn)象基本上不存在。

2.發(fā)電機出口端三相短路時，短路電流迅速衰減，繼電保護的配合比較復雜。

首先，三相輸出端分相封閉母線的設立，使汽輪發(fā)電機出口端短路的現(xiàn)象基本消除。其次，采用一定的技術措施后，可以保證繼電保護的動作，將發(fā)電機從電網中切除。

電力系統(tǒng)技術研究所當前第17頁\共有29頁\編于星期二\18點電力系統(tǒng)技術研究所自并激勵磁系統(tǒng)的組成

1、勵磁變壓器

2、自動勵磁調節(jié)器（AER）

3、可控硅整流器

4、滅磁和過電壓保護裝置

4.1、發(fā)電機轉子繞組滅磁裝置

4.2、發(fā)電機轉子繞組過電壓保護裝置

4.3、可控硅整流裝置直流側過電壓保護裝置

4.4、尖峰脈沖吸收裝置

5、發(fā)電機起勵裝置當前第18頁\共有29頁\編于星期二\18點電力系統(tǒng)技術研究所自并激勵磁系統(tǒng)的保護和限制

低勵磁限制/低勵磁保護反時限過勵磁限制/過勵磁保護

V/Hz限制/V/Hz保護電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS（小機組可不設）發(fā)電機PT斷線檢測和保護誤強勵檢測和限制發(fā)電機空載過電壓保護可控硅失脈沖檢測可控硅整流柜（橋）故障的強勵限制當前第19頁\共有29頁\編于星期二\18點

電力系統(tǒng)技術研究所第四部分勵磁調節(jié)器（AVR）性能數(shù)字式模擬式備注構成以微處理機為核心的硬件及功率部分組成硬件系統(tǒng)量測及運算由軟件進行數(shù)字控制使用IC模擬控制部件以及功率部件構成功能由軟件擴展實現(xiàn)高功能化AVR功能可以一體化或分散化增加硬件實現(xiàn)多功能化AVR的功能及其他功能是分散的其他功能，如電調控制、程序控制等

可靠性數(shù)字運算回路的特性經久無變化易于實現(xiàn)多重化控制及高可靠性由于多重化，除非全系統(tǒng)異常，否則其功能作用不會終止對檢測運算部分的特性進行定期的檢查是必要的。多重化的控制回路方面較復雜在運算回路中，故障部分相應功能中止。

維護性跟蹤及自診斷功能在特定點設定比較容易為確定各工作點，需對各部分特性進行檢查對數(shù)字式AVR跟蹤功能失敗時期數(shù)據經內存保持并可調出操作性改變控制功能，由軟件處理設定值易于實現(xiàn)改善控制功能時必須改變硬件及設定值，改動不方便數(shù)字式和模擬式AVR的特性比較當前第20頁\共有29頁\編于星期二\18點

AVR的簡單原理

集成電路還是微機勵磁調節(jié)器，首先將電壓、電流等模擬量和一些必要的開關量采進來，其運算及控制均有單片機、DSP或工控機來實現(xiàn)，最后輸出模擬量控制或開關量控制指令。電力系統(tǒng)技術研究所CPUDIAIDOAO當前第21頁\共有29頁\編于星期二\18點

第五部分功率柜5.1功率柜

功率柜就是發(fā)電機勵磁電源的變換裝置，多采用三相二極管或全控變流器。電力系統(tǒng)技術研究所當前第22頁\共有29頁\編于星期二\18點5.2可控硅指標 以采用美國GE公司技術生產的KPX1650A/4200V晶閘管為例電力系統(tǒng)技術研究所當前第23頁\共有29頁\編于星期二\18點

5.3檢查可控硅好壞的方法 判斷可控硅好壞的簡單方法有兩個，第一是用萬用表電阻檔測可控硅的電阻。一般來說，可控硅A極和K極的電阻很大，至少100KΩ以上。G極和K極的電阻很小，在10～200Ω之間。第二是用兩個對線燈檢測，具體方法是：用第一個對線燈的正極接可控硅A極，其負極接K極，此時該對線燈不亮，因為沒有觸發(fā)信號；用第二個對線燈的正極接可控硅的G極，其負極接K極，此時兩個對線燈都亮，表明這個可控硅可以被觸發(fā)；最后斷開第二個對線燈的接線，如果第一個對線燈仍然還亮，表明這個可控硅不僅可以被觸發(fā)，還可以維持導通，是一個好可控硅。反之，表明這個可控硅的維持電流很大。電力系統(tǒng)技術研究所當前第24頁\共有29頁\編于星期二\18點

第六部分滅磁及轉子繞組過電壓保護裝置6.1滅磁滅磁的概念

當發(fā)電機組的內部或發(fā)電機出口端發(fā)生故障以及正常