水輪發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)1

1、第一節(jié)概述n同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)：指提供可調(diào)節(jié)勵磁電流的裝置的全部組合。n其中包括：產(chǎn)生可調(diào)節(jié)勵磁電流的功率單元“如勵磁機(jī)”與控制功率單元的勵磁調(diào)節(jié)器兩個主要組成部分，以及相關(guān)的測量儀表、輔助設(shè)備等。勵磁功率單元勵磁調(diào)節(jié)器發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)輸入信號勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖n功率單元的作用：向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子輸入可調(diào)節(jié)的直流勵磁電流，在轉(zhuǎn)子勵磁繞組上建立起一個可控的磁場。n勵磁調(diào)節(jié)器的作用是：根據(jù)輸入信號控制功率單元的輸出。n勵磁電流是同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生無功功率的來源。因此，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，良好的勵磁系統(tǒng)對改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行有著重要的意義。電力系統(tǒng)中自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)的任務(wù)n在正常運(yùn)行條件下維持發(fā)電機(jī)端或系統(tǒng)某點(diǎn)

2、電壓在給定水平n實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行發(fā)電機(jī)組的無功功率的合理分配n提高同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性n勵磁系統(tǒng)改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件（1.提高繼電保護(hù)動作的靈敏度.2.改善電動機(jī)自啟動條件3.允許發(fā)電機(jī)失磁異步運(yùn)行）n對于水能發(fā)電機(jī)應(yīng)要求能強(qiáng)行減磁對勵磁系統(tǒng)的基本要求n系統(tǒng)正常運(yùn)行時，勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能反映發(fā)電機(jī)電壓高低以維持發(fā)電機(jī)電壓在給定水平n勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能合理分配機(jī)組的無功功率，為此，勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)保證同步發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差系數(shù)可以在10以內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。n勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵磁等控制功能以提高暫態(tài)穩(wěn)定和改善系統(tǒng)運(yùn)行條件n要求勵磁功率單元有足夠的可靠性并具有一定的調(diào)節(jié)容量具有足夠的勵磁頂值電

3、壓和電壓上升速度。n同步發(fā)電機(jī)的勵磁電源實(shí)質(zhì)上是一個可控的直流電源n按功率單元的不同，可分為直流勵磁機(jī)系統(tǒng)、交流勵磁機(jī)系統(tǒng)及半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)。同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)n一、直流勵磁機(jī)系統(tǒng)n優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠；n缺點(diǎn)：勵磁機(jī)為整流子，平時對整流子、電刷的維護(hù)工作量大；當(dāng)需要的勵磁電流很大時，換向困難。n該系統(tǒng)只能適用于10萬KW以下的中小型機(jī)組。n1、自勵直流勵磁機(jī)系統(tǒng)n發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組由專用的直流勵磁機(jī)供電n調(diào)整勵磁機(jī)磁場電阻，可改變勵磁機(jī)勵磁電流n2、他勵直流勵磁機(jī)系統(tǒng)n他勵直流勵磁機(jī)的勵磁繞組是由副勵磁機(jī)供電的，比自勵多用了一臺副勵磁機(jī)n二、交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)n1、他勵交流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)n他勵

4、直流勵磁機(jī)的勵磁繞組是由副勵磁機(jī)供電的，比自勵多用了一臺副勵磁機(jī)n該勵磁系統(tǒng)多用于水能發(fā)電機(jī)。他勵直流勵磁機(jī)系統(tǒng)IZTLn二、交流勵磁機(jī)系統(tǒng)n大容量的發(fā)電機(jī)多采用交流勵磁機(jī)經(jīng)整流器的勵磁系統(tǒng)，因?yàn)榻涣鲃畲艡C(jī)無整流子，容量可以造得較大。n根據(jù)交流勵磁電源整流方式及整流狀態(tài)的不同，這類系統(tǒng)又可分為兩類：n1、帶靜止整流器的勵磁系統(tǒng)（因整流器位于靜止位置）n分為：他勵式與自勵式他勵式：TV自勵式：2、無刷勵磁系統(tǒng)n轉(zhuǎn)子滑環(huán)允許通過的電流目前為：8000-10000A，當(dāng)勵磁電流超過時應(yīng)采用無刷勵磁系統(tǒng) 。n無炭刷和滑環(huán)，維護(hù)工作量大為減少n供電可靠性高。無刷、發(fā)電機(jī)勵磁由勵磁機(jī)獨(dú)立供電。n發(fā)電機(jī)勵磁

5、控制是通過調(diào)節(jié)交流勵磁機(jī)的勵磁實(shí)現(xiàn)的，因而勵磁系統(tǒng)的響應(yīng)速度較慢。n發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及其勵磁電路都隨軸旋轉(zhuǎn)，因此在轉(zhuǎn)子回路中不能接入滅磁設(shè)備，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路無法實(shí)現(xiàn)直接滅磁，也無法實(shí)現(xiàn)對勵磁系統(tǒng)的常規(guī)檢測（如轉(zhuǎn)子電流、電壓，轉(zhuǎn)子絕緣，熔斷器熔斷信號等），必須采用特殊的測試方法n要求旋轉(zhuǎn)整流器和快速熔斷器等有良好的機(jī)械性能，能承受高速旋轉(zhuǎn)的離心力。n因?yàn)闆]有接觸部件的磨損，所以也就沒有炭粉和銅末引起的對電機(jī)繞組的污染，故電機(jī)的絕緣壽命較長。n長度增加，制造工藝復(fù)雜。三、靜止勵磁系統(tǒng)（發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng)）n靜止勵磁方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：n勵磁系統(tǒng)接線和設(shè)備比較簡單，無轉(zhuǎn)動部分，維護(hù)費(fèi)用省，可靠性高。n不需要同

6、軸勵磁機(jī)，可縮短主軸長度，這樣可減小基建投資。n直接利用晶閘管取得勵磁能量，機(jī)端電壓與機(jī)組轉(zhuǎn)速的一次方成正比，故靜止勵磁輸出的勵磁電壓與機(jī)組轉(zhuǎn)速的一次方成比例。而同軸勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)輸出的勵磁電壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比。這樣，當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時靜態(tài)勵磁系統(tǒng)機(jī)組的過電壓就低。第三節(jié)勵磁系統(tǒng)的換流電路n在各種勵磁系統(tǒng)中，除了直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)外，其他類型的歷次系統(tǒng)均需要三相可控或不可控整流電路n一、三相半控橋式整流電路 原理接線圖ABCDs1s2s3D4D6D2LR當(dāng)觸發(fā)角為0度時Ud= 2.34Upn當(dāng)觸發(fā)角大于0度有：Ud=2.34Up（1+cos) 2的可變范圍是180度二、三相全控橋式整流電路n全控

7、橋在一個工頻周期中的觸發(fā)脈沖數(shù)為6個，各脈沖相距為60度n1、整流工作過程n整流過程只能在觸發(fā)角小于90度內(nèi)產(chǎn)生，nUd=2.34Upcos2、逆變過程的分析n全控橋在觸發(fā)角大于90度時，即直流變成交流輸出。勵磁系統(tǒng)中利用逆變來實(shí)現(xiàn)快速滅磁。n自動調(diào)節(jié)器的概念和基本框圖n勵磁調(diào)節(jié)器是一個閉環(huán)比例調(diào)節(jié)器。n 輸入量：發(fā)電機(jī)電壓UGn 輸出量：勵磁機(jī)的勵磁電流或是轉(zhuǎn)子電流，通稱為Ifn 功能：一是保持發(fā)電機(jī)的端電壓不變；其次是保持并聯(lián)機(jī)組間無功電流的合理分配。勵磁調(diào)節(jié)器的概念和基本特性勵磁調(diào)節(jié)過程說明圖n人工不斷調(diào)整RC的大小，以達(dá)到維持其端電壓不變的目的。 這種調(diào)節(jié)稱為比例式調(diào)節(jié)方式。n人工在調(diào)壓過程中的作用可用下圖中的ab線段來表示nab線段的斜率可以通過ZTL內(nèi)部環(huán)節(jié)調(diào)整自動調(diào)節(jié)勵磁裝置自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)框圖復(fù)式勵磁補(bǔ)償型勵磁調(diào)節(jié)器n補(bǔ)償型調(diào)節(jié)器：采用對擾動量進(jìn)行補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)方式。n復(fù)式勵磁裝置是典型的補(bǔ)償型勵磁調(diào)節(jié)器。n典型的補(bǔ)償型調(diào)節(jié)器為電磁型復(fù)式勵磁裝置。復(fù)式勵磁原理勵磁機(jī)發(fā)電機(jī)復(fù)式勵磁IaIflIRcIefIfUt復(fù)式勵磁裝置框圖電磁型復(fù)式勵磁裝置簡介復(fù)式勵磁裝置原理接線圖復(fù)式勵磁的優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)n復(fù)式勵磁能改善發(fā)電機(jī)端電