汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概述課件

汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概述汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概述一、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用1．電壓控制2．控制無功功率的分配3．提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性4．提高繼電保護(hù)動(dòng)作的靈敏度5．快速滅磁6．改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件一、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用1．電壓控制在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行工況下，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機(jī)端電壓（或升壓變壓器高壓側(cè)電壓）在給定水平。電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷總是經(jīng)常波動(dòng)的，同步發(fā)電機(jī)的功率也就相應(yīng)變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷改變時(shí)，在發(fā)電機(jī)空載電勢(shì)恒定的情況下（勵(lì)磁電流不變），發(fā)電機(jī)端電壓會(huì)隨著負(fù)荷電流的改變而變化。為保證發(fā)電機(jī)端電壓恒定，必須隨發(fā)電機(jī)負(fù)荷電流的大小相應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。

1．電壓控制2．控制無功功率的分配在發(fā)電機(jī)并入無窮大電網(wǎng)運(yùn)行的情況下，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流將改變發(fā)電機(jī)輸出的無功。實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的母線不會(huì)是無窮大母線，這時(shí)改變勵(lì)磁將會(huì)使發(fā)電機(jī)的端電壓和輸出無功都發(fā)生改變。但一般來說，發(fā)電機(jī)的端電壓變化較小，而輸出的無功卻會(huì)有較大的變化。保證并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組間合理的無功分配，是勵(lì)磁系統(tǒng)的重要功能。（1）發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差率端電壓調(diào)差是指在自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)差單元投入，電壓給定值固定，發(fā)電機(jī)功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電機(jī)的無功負(fù)載從零變化到額定值時(shí)，用發(fā)電機(jī)端電壓百分?jǐn)?shù)表示的發(fā)電機(jī)端電壓變化率，通常由下式計(jì)算：2．控制無功功率的分配汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概述ppt課件調(diào)差特性的類型：負(fù)調(diào)差

正調(diào)差

無調(diào)差調(diào)差特性的類型：負(fù)調(diào)差正調(diào)差無調(diào)差（2）并聯(lián)機(jī)組間的無功分配A、當(dāng)多臺(tái)發(fā)電機(jī)端直接并聯(lián)在一起工作時(shí)(有發(fā)電機(jī)匯流母線），為了并聯(lián)機(jī)組間能有穩(wěn)定的無功分配，這些發(fā)電機(jī)都必須有正的電壓調(diào)差且要求調(diào)差率為3%～5%；B、若發(fā)電機(jī)是單元式接線，即它們是通過升壓變壓器在高壓母線上并聯(lián)，則要求發(fā)電機(jī)有負(fù)的電壓調(diào)差，負(fù)調(diào)差的作用是部分補(bǔ)償無功電流在升壓變壓器上形成的壓降，從而使電廠高壓母線電壓更加穩(wěn)定。（2）并聯(lián)機(jī)組間的無功分配發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的變動(dòng)無功功率分配：發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的變動(dòng)無功功率分配：3．提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性(1)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響（增大了靜態(tài)穩(wěn)定的區(qū)間和極限功率）不調(diào)節(jié)勵(lì)磁的功率特性，能保持恒定具有比較靈敏、快速的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，能保持恒定具有理想靈敏度和快速性的勵(lì)磁調(diào)節(jié)，能保持發(fā)電機(jī)端電壓恒定的功率特性3．提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性不調(diào)節(jié)勵(lì)磁的功率特性，能(2)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響當(dāng)高壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路，在短路未切除的一個(gè)短暫時(shí)間內(nèi)，同步發(fā)電機(jī)的端電壓和傳輸?shù)墓β识紝@著降低，而原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器在暫態(tài)期間(例如1秒以內(nèi))尚來不及動(dòng)作。這就要求勵(lì)磁系統(tǒng)快速地動(dòng)作，并強(qiáng)行勵(lì)磁到頂值，使Eq增大，使傳輸功率不致過分降低，并使發(fā)電機(jī)的功率特性曲線的加速面積減小，制動(dòng)面積增大，以阻止發(fā)電機(jī)功率搖擺角δ過度增大，以利于提高暫態(tài)穩(wěn)定。另一方面，在系統(tǒng)發(fā)生短路期間，具有高頂值電壓的快速勵(lì)磁系統(tǒng)，能使發(fā)電機(jī)及時(shí)向系統(tǒng)提供大量的無功功率，使系統(tǒng)電壓得到一定程度的提高，這就改善了在系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件。

(2)對(duì)暫態(tài)穩(wěn)定的影響反應(yīng)勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)性能的主要指標(biāo)有：勵(lì)磁頂值電壓倍數(shù)：常稱電壓強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)，它指在強(qiáng)行勵(lì)磁期間勵(lì)磁功率單元可能提供的最高輸出電壓值與發(fā)電機(jī)額定勵(lì)磁電壓之比。勵(lì)磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時(shí)間：它指從施加階躍信號(hào)起至勵(lì)磁電壓達(dá)到最大勵(lì)磁電壓與額定電壓之差的95%的時(shí)間。反應(yīng)勵(lì)磁系統(tǒng)強(qiáng)勵(lì)性能的主要指標(biāo)有：4．提高繼電保護(hù)動(dòng)作的靈敏度當(dāng)系統(tǒng)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流不大，若系統(tǒng)此時(shí)發(fā)生短路故障，其短路電流較小，且隨時(shí)間衰減，以致帶時(shí)限的繼電保護(hù)不能正確工作。勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)就可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)，不僅有利于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性外，還因加大了電力系統(tǒng)的短路電流而使繼電保護(hù)的動(dòng)作靈敏度得到提高。4．提高繼電保護(hù)動(dòng)作的靈敏度5．快速滅磁當(dāng)發(fā)電機(jī)或升壓變壓器（采用單元式接線）內(nèi)部故障時(shí)，為了降低故障所造成的損害，要求這時(shí)發(fā)電機(jī)能快速滅磁。此外，當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓會(huì)異常升高，因此，甩負(fù)荷可能造成發(fā)電機(jī)嚴(yán)重過壓。為防止發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓過份升高危及定子絕緣的程度，也要求勵(lì)磁系統(tǒng)有快速滅磁能力。5．快速滅磁5．改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件（1）改善異步電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)條件當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路等故障時(shí)，電網(wǎng)電壓降低，使大多數(shù)用戶的電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。故障切除后，由于電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)需要吸收大量無功功率，以致延緩了電網(wǎng)電壓的恢復(fù)過程，發(fā)電機(jī)強(qiáng)行勵(lì)磁的作用可以加速電網(wǎng)電壓的恢復(fù)，有效地改善電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件。（2）為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件

同步發(fā)電機(jī)失去勵(lì)磁時(shí)。需要從系統(tǒng)中吸收大量無功功率，造成系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重時(shí)甚至危及系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在此情況下，如果系統(tǒng)中其它發(fā)電機(jī)組能提供足夠的無功功率，以維持系統(tǒng)電壓水平，則失磁的發(fā)電機(jī)還可以在一定時(shí)間內(nèi)以異步運(yùn)行方式維持運(yùn)行，這不但可以確保系統(tǒng)安全運(yùn)行而且有利于機(jī)組熱力設(shè)備的運(yùn)行。5．改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件（3）減少重負(fù)荷合閘時(shí)的電壓下降重負(fù)荷線路合閘（或重合閘）時(shí)，電力系統(tǒng)都可能造成大量無功缺額，系統(tǒng)電壓水平將下降。自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)能減小這種下降，使電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性得到改善。（4）重負(fù)荷跳閘時(shí)，減少系統(tǒng)電壓的上升當(dāng)系統(tǒng)中有重負(fù)荷跳閘或發(fā)電機(jī)發(fā)生甩負(fù)荷時(shí)，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)有助于降低此時(shí)可能產(chǎn)生的系統(tǒng)及發(fā)電機(jī)電壓過分升高。改善電氣設(shè)備的運(yùn)行條件。（3）減少重負(fù)荷合閘時(shí)的電壓下降二、靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)二、靜止自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概述ppt課件1、靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的功率回路以三相全控橋式整流電路為例簡(jiǎn)要介紹。1、靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的功率回路三相全控橋可以工作在整流狀態(tài)，也可以工作在逆變狀態(tài)。整流狀態(tài)是在交流電源電壓正半周時(shí)，控制可控硅元件使之導(dǎo)通，這是一種正向變換；逆變狀態(tài)是在電源電壓負(fù)半周時(shí)，控制可控硅元件導(dǎo)通，進(jìn)行反向變換，此時(shí)將直流側(cè)負(fù)載電感L中的能量向交流電源側(cè)反饋，實(shí)行“逆變”滅磁。

三相全控橋可以工作在整流狀態(tài)，也可以工作在逆變狀態(tài)。整流狀態(tài)（1）整流狀態(tài)（控制角α=0°～90°）輸出電壓的平均值Ud=1.35U2cosα（1）整流狀態(tài)（控制角α=0°～90°）輸出電壓的平均值汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概述ppt課件汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概述ppt課件（2）逆變狀態(tài)（控制角α=90°～180°）Ud=1.35U2cosα（2）逆變狀態(tài)（控制角α=90°～180°）Ud=1.35U汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)概述ppt課件2、綜合放大單元綜合放大單元對(duì)測(cè)量等信號(hào)起綜合和放大作用。為了得到調(diào)節(jié)系統(tǒng)良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，綜合放大環(huán)節(jié)除了起放大作用外，還形成一定的控制規(guī)律，如PID控制、超前滯后校正等。此外，有時(shí)還須根據(jù)要求綜合由輔助裝置來的穩(wěn)定信號(hào)、限制信號(hào)、補(bǔ)償信號(hào)等其他信號(hào)。綜合放大后的控制信號(hào)輸入到移相觸發(fā)單元。2、綜合放大單元3、移相觸發(fā)單元移相觸發(fā)單元包括同步、移相脈沖形成和脈沖放大等環(huán)節(jié)。移相觸發(fā)單元根據(jù)輸入的控制信號(hào)的變化，改變輸出到可控硅的觸發(fā)脈沖相位，即改變控制角α（或稱移相角），從而控制可控硅整流電路的輸出，以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。為了觸發(fā)脈沖能可靠地觸發(fā)可控硅，往往需要采用脈沖放大環(huán)節(jié)進(jìn)行功率放大。同步信號(hào)取自可控硅整流裝置的主回路，保證觸發(fā)脈沖在可控硅陽極電壓為正半周時(shí)發(fā)出，使主回路與控制脈沖同步。3、移相觸發(fā)單元微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能原理圖微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器功能原理圖一個(gè)完善的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，除了具有保持機(jī)端電壓恒定和機(jī)組間的無功分配外，為了保證機(jī)組及電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，還必須設(shè)置完善的保護(hù)、限制功能。如：PT斷線保護(hù)過勵(lì)磁限制強(qiáng)勵(lì)頂值限制低（欠）勵(lì)磁限制Ｖ／Ｆ限制誤強(qiáng)勵(lì)保護(hù)空載過壓保護(hù)系統(tǒng)電壓跟蹤PSS或EOC等。一個(gè)完善的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，除了具有保持機(jī)端電壓恒定和機(jī)組間的無功三、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器1．微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基本工作原理來自發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁系統(tǒng)的電流、電壓信號(hào)經(jīng)調(diào)理濾波后，送入采樣保持和A/D轉(zhuǎn)換電路。CPU控制ADC對(duì)被調(diào)量（如發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓）定時(shí)采樣，并將采樣值與給定值進(jìn)行比較，得出偏差信號(hào)，根據(jù)偏差信號(hào)的大小，按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律計(jì)算出控制量，經(jīng)軟件移相后由高速輸出口或并行口送出觸發(fā)脈沖，經(jīng)脈沖放大后，觸發(fā)相應(yīng)的可控硅，調(diào)整勵(lì)磁電流的大小，形成閉環(huán)的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)。三、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器硬件示意圖微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器硬件示意圖2、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器典型結(jié)構(gòu)模式（1）微機(jī)—模擬雙通道調(diào)節(jié)器框圖2、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器典型結(jié)構(gòu)模式微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器構(gòu)成雙通道，由開關(guān)K進(jìn)行切換。當(dāng)K切到模擬式調(diào)節(jié)器時(shí)，則按常規(guī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式運(yùn)行；當(dāng)K切到微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器時(shí)，則按微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)方式運(yùn)行。若微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器發(fā)生故障，能自動(dòng)切換到模擬式調(diào)節(jié)器，而不影響同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況，是早期微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的一種過渡方案。微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器與模擬式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器構(gòu)