《同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》

《同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》學(xué)校：廣西科技師范學(xué)院學(xué)院：機(jī)械與電氣工程學(xué)院班級(jí)：電氣自動(dòng)化***班姓名：甘**學(xué)號(hào)：1629*****任課教師：劉**目錄摘要 2第一章 2第一節(jié)概述 2第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的作用 21. 電能質(zhì)量的保證 22. 無功功率合理分配 33. 提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性 3第二章 3第一節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的組成、任務(wù)與要求 31. 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成 32. 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù) 43. 勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本要求 5第二節(jié)勵(lì)磁方式——三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 51. 勵(lì)磁方式 52. 三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 53. 目前的應(yīng)用形式 64. 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 7總結(jié) 7參考文獻(xiàn) 7摘要本文介紹了同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的基本知識(shí)，重點(diǎn)闡述三機(jī)勵(lì)磁控制方式以及該控制方式在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的任務(wù)和作用，最后歸納出三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在大型常規(guī)發(fā)電廠中的應(yīng)用形式與情況。同步發(fā)電機(jī)為了實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個(gè)直流磁場而產(chǎn)生這個(gè)磁場的直流電流，稱為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)是供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備，為同步發(fā)電機(jī)提供可調(diào)勵(lì)磁電流的設(shè)備總體。關(guān)鍵詞：三機(jī)勵(lì)磁、控制方式、勵(lì)磁電流、同步發(fā)電機(jī)第一章第一節(jié)概述在我國電力系統(tǒng)中，同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)主要有直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)和半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)兩種。勵(lì)磁控制系統(tǒng)承擔(dān)電力系統(tǒng)電壓控制、無功分配和提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性的任務(wù)，其是否可靠直接影響發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行和電網(wǎng)的穩(wěn)定，而根據(jù)實(shí)際情況選擇正確的勵(lì)磁系統(tǒng)是其可靠和穩(wěn)定的前提。第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的作用電能質(zhì)量的保證電能質(zhì)量即電力系統(tǒng)中電能的質(zhì)量。從嚴(yán)格意思上講，衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)有電壓、頻率和波形。從普遍意義上講是指優(yōu)質(zhì)供電，包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量。在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，按主機(jī)負(fù)荷情況自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以維持一定的端電壓和無功功率的輸出，從而保證電能質(zhì)量。無功功率合理分配無功功率就是沒有消耗的功率。雖然沒有消耗，但是它總是在電路里流動(dòng)，消耗電路的資源，所以我們要把它拿出來，和有功區(qū)別開來，這樣才能了解它作用，掌握它的動(dòng)向，讓它為我們所用。在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，控制并列運(yùn)行各發(fā)電機(jī)間無功功率分配，能使無功功率分配合理。提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性是在一定運(yùn)行條件下的電力系統(tǒng)，在受到擾動(dòng)后，重新回復(fù)到運(yùn)行平衡狀態(tài)的能力。系統(tǒng)中的多數(shù)變量可維持在一定的范圍，使整個(gè)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行。根據(jù)性質(zhì)的不同，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性可分為功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定三類。在分析功角穩(wěn)定時(shí)，還可進(jìn)一步分為以下三類：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。在同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生突然短路故障時(shí)，能對發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)行勵(lì)磁，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。短路故障切除后，使電壓迅速恢復(fù)正常。第二章第一節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的組成、任務(wù)與要求勵(lì)磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率單元和發(fā)電機(jī)本身一起組成的整個(gè)系統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)控制系統(tǒng)（如圖1）。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)主要由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器（裝置）兩大部分組成。勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流；而勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出。勵(lì)磁系統(tǒng)的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對提高電力系統(tǒng)并聯(lián)機(jī)組的穩(wěn)定性具有相當(dāng)大的作用。尤其是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展導(dǎo)致機(jī)組穩(wěn)定極限降低的趨勢，也促使勵(lì)磁技術(shù)不斷發(fā)展。圖1勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù)是：維持發(fā)電機(jī)或其他控制點(diǎn)（如發(fā)電廠高壓側(cè)母線）的電壓在給定水平，維持電壓在給定水平是勵(lì)磁控制系統(tǒng)最主要的任務(wù)，目的是使勵(lì)磁裝置并網(wǎng)前產(chǎn)生與系統(tǒng)相適應(yīng)的空載電壓；調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功的大小，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無功的大小，最終控制并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組無功功率合理分配；增加并列運(yùn)行的各同步發(fā)電機(jī)所帶的無功功率的阻尼轉(zhuǎn)矩，提高發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的能力；在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)提供強(qiáng)制勵(lì)磁，提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定的能力；在電力系統(tǒng)中，故障切除后，勵(lì)磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵(lì)、強(qiáng)減相互配合，平息振蕩，發(fā)電機(jī)故障跳閘時(shí)進(jìn)行滅磁。勵(lì)磁控制系統(tǒng)的基本要求勵(lì)磁系統(tǒng)對于發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性有很大的意義，它直接影響發(fā)電機(jī)在事故情況下的變化狀態(tài)，因此發(fā)電機(jī)對勵(lì)磁系統(tǒng)要求很高，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是，勵(lì)磁系統(tǒng)不受外部電網(wǎng)的影響，否則在事故情況下會(huì)惡性循環(huán)，以致電網(wǎng)影響勵(lì)磁，而勵(lì)磁又影響電網(wǎng)，情況愈來愈壞。二是，勵(lì)磁系統(tǒng)本身的調(diào)速應(yīng)該是穩(wěn)定的，若不穩(wěn)定，即勵(lì)磁電壓變化量很大，則會(huì)使發(fā)電機(jī)電壓波動(dòng)很大。三是，電力系統(tǒng)故障發(fā)電機(jī)端電壓下降時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)能迅速提高勵(lì)磁到頂值，且勵(lì)磁上升速度和勵(lì)磁頂值都希望很大。第二節(jié)勵(lì)磁方式——三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁方式通過勵(lì)磁功率單元的接線獲得勵(lì)磁電流的方法稱為勵(lì)磁方式。常見的有三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。目前采用的勵(lì)磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)；另一類是用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵(lì)磁的整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)三機(jī)勵(lì)磁的原理：主勵(lì)磁機(jī)、副勵(lì)磁機(jī)、發(fā)電機(jī)三機(jī)同軸，主勵(lì)磁機(jī)的交流輸出，經(jīng)硅二極管整流器整流后，供給汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁，由永磁副勵(lì)磁機(jī)之中頻輸出經(jīng)可控硅整流器整流后供給。自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)之端電壓互感器、電流互感器取得的調(diào)節(jié)信號(hào)，控制可控硅整流器輸出的大小，實(shí)現(xiàn)機(jī)組勵(lì)磁的自動(dòng)調(diào)節(jié)?；緞?lì)磁啟動(dòng)過程：勵(lì)磁過程為起勵(lì)裝置啟動(dòng)，副勵(lì)磁機(jī)G產(chǎn)生勵(lì)磁電流，通過濾波器VT提供給主勵(lì)磁機(jī)GE，其產(chǎn)生的勵(lì)磁電流繼續(xù)通過晶閘管可控整流器VD全控橋整流輸出，進(jìn)而在集電環(huán)（換流器）為同步發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓，勵(lì)磁電流通過電流互感器TA和電壓互感器TV，最后輸送給自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中自動(dòng)調(diào)節(jié)，形成勵(lì)磁過程。部分元件的含義：其中，電刷是與運(yùn)動(dòng)件作滑動(dòng)接觸而形成電連接的一種導(dǎo)電部件，是用于換向器或滑環(huán)上，作為導(dǎo)入導(dǎo)出電流的滑動(dòng)接觸體。它的導(dǎo)電，導(dǎo)熱以及潤滑性能良好，并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和換向性火花的本能。幾乎所有的直流電機(jī)以及換向式電機(jī)都使用電刷，它是電機(jī)的重要組成部件。我國行業(yè)推薦標(biāo)準(zhǔn)《JB/T4003-2001電機(jī)用電刷》中把電刷分為石墨電刷、電化石墨電刷、樹脂粘合石墨電刷、金屬石墨電刷四大類。集電環(huán)也叫導(dǎo)電環(huán)、滑環(huán)、集流環(huán)、匯流環(huán)等。它可以用在任何要求連續(xù)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，又需要從固定位置到旋轉(zhuǎn)位置傳輸電源和信號(hào)的機(jī)電系統(tǒng)中?；h(huán)能夠提高系統(tǒng)性能，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，避免導(dǎo)線在旋轉(zhuǎn)過程中造成扭傷。圖2目前的應(yīng)用形式三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)在發(fā)電廠電力系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)：勵(lì)磁電源相對獨(dú)立，不受到電力系統(tǒng)短路的影響；主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組的存在，勵(lì)磁響應(yīng)速度較慢。得利于三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在勵(lì)磁方式的選擇上，俄羅斯、東歐多采用帶有主副交流勵(lì)磁機(jī)的三機(jī)他勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。在我國，對于有主、副勵(lì)磁機(jī)的他勵(lì)靜止二極管勵(lì)磁系統(tǒng)，通常采用三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，這是在我國火電機(jī)組中應(yīng)用較為廣泛的勵(lì)磁方式，例如大型常規(guī)火電廠、工礦汽輪機(jī)。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是勵(lì)磁控制系統(tǒng)中的智能設(shè)備，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器通過電流互感器TA和電壓互感器TV測量電力系統(tǒng)中的電壓和電流，通過計(jì)算出功率，從而它能夠檢測和綜合勵(lì)磁控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及調(diào)度指令。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器最基本的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓。常用的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器是比例式調(diào)節(jié)器，它的主要輸入量是發(fā)電機(jī)端電壓，其輸出用來控制勵(lì)磁功率單元。電壓升高時(shí)輸出減小，電壓降低時(shí)輸出增大?？偨Y(jié)本文通過解釋同步勵(lì)磁發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)基本知識(shí)，詳細(xì)說明同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)在保證電能質(zhì)量、無功功率合理分配和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面都起著十分重要的作用，肩負(fù)著艱難的任務(wù)。同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源實(shí)質(zhì)上是一個(gè)可控的直流電源，為滿足正常運(yùn)行要求，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源必須具備足夠的調(diào)節(jié)容量，而且有一定的強(qiáng)勵(lì)倍數(shù)和勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度。其中勵(lì)磁方式最為常見的是三機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)，隨著控制理