發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)（課堂PPT）

1、1發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)焦 雄 飛勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)柜中性點(diǎn)柜汽輪機(jī)汽輪機(jī)勵(lì)磁變壓器勵(lì)磁變壓器勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)2什么是勵(lì)磁系統(tǒng)？同步發(fā)電機(jī)是將旋轉(zhuǎn)形式的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換為三相交流電功率特定的機(jī)械設(shè)備。為了完成這一個(gè)轉(zhuǎn)換，它本身需要一個(gè)直流磁場，產(chǎn)生這個(gè)磁場的直流電流就是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，也是轉(zhuǎn)子電流。而與勵(lì)磁電流有關(guān)的元件和設(shè)備，我們統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。3勵(lì)磁系統(tǒng)的構(gòu)成同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)由勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)部分組成，勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供直流電流，即勵(lì)磁電流，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器根據(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，整個(gè)勵(lì)磁自動(dòng)控制系統(tǒng)是由勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、勵(lì)磁功率

2、單元和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的一個(gè)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。 4勵(lì)磁系統(tǒng)的作用w提供勵(lì)磁電流（勵(lì)磁功率單元完成）w調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流（自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置完成）：（1）調(diào)節(jié)電壓；（2）調(diào)節(jié)無功功率；（3）提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；（4）改善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件。5勵(lì)磁系統(tǒng)的簡單分類w他勵(lì)系統(tǒng)他勵(lì)旋轉(zhuǎn)硅整流他勵(lì)靜止硅整流w自勵(lì)系統(tǒng)：采用接于發(fā)電機(jī)出口的變壓器（稱為勵(lì)磁變壓器）作為勵(lì)磁電源，經(jīng)硅整流后供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，因勵(lì)磁電源取自發(fā)電機(jī)本身或發(fā)電機(jī)所在的電力系統(tǒng)，故這種勵(lì)磁方式稱為自勵(lì)硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)，簡稱為自勵(lì)系統(tǒng) 。6自勵(lì)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)w優(yōu)點(diǎn)：取消了勵(lì)磁機(jī)，縮短了機(jī)組長度，結(jié)構(gòu)簡單，因而提高了可靠性。w缺點(diǎn)：發(fā)電機(jī)出口端短路時(shí)，將

3、會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁電源降低或消失。7鴻山熱電勵(lì)磁系統(tǒng)簡介我公司發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)采用的是機(jī)端自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)，全套進(jìn)口ABB公司原裝產(chǎn)品，型號(hào)為UNITROL 5000。 勵(lì)磁系統(tǒng)主要由機(jī)端勵(lì)磁變壓器、可控硅整流裝置、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器、滅磁和過電壓保護(hù)裝置、啟勵(lì)裝置及必要的監(jiān)測、保護(hù)、報(bào)警輔助裝置等組成,勵(lì)磁變壓器采用全連式離相封閉母線與發(fā)電機(jī)出口T接于主封母。勵(lì)磁變電源直接取自發(fā)電機(jī)出口，啟勵(lì)電源取自汽機(jī)1C（2C）MCC段380V交流電源。8發(fā)電機(jī)的啟勵(lì)方式w發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通常有剩磁存在，因此在轉(zhuǎn)動(dòng)起發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通常有剩磁存在，因此在轉(zhuǎn)動(dòng)起來后便會(huì)在定子回路感應(yīng)出一定的殘壓。一來后便會(huì)在定子回路感應(yīng)出一定的

4、殘壓。一般情況下，只要整流柜輸入不低于般情況下，只要整流柜輸入不低于1020V即可滿足發(fā)電機(jī)殘壓起勵(lì)要求。即可滿足發(fā)電機(jī)殘壓起勵(lì)要求。w如果在幾秒內(nèi)殘壓起勵(lì)失敗，則起動(dòng)備用起如果在幾秒內(nèi)殘壓起勵(lì)失敗，則起動(dòng)備用起勵(lì)回路，在機(jī)端電壓達(dá)到發(fā)電機(jī)電壓的勵(lì)回路，在機(jī)端電壓達(dá)到發(fā)電機(jī)電壓的10%時(shí)，備用起勵(lì)回路自動(dòng)退出，即開始時(shí)，備用起勵(lì)回路自動(dòng)退出，即開始軟起勵(lì)過程并建壓到預(yù)定的電壓水平。軟起勵(lì)過程并建壓到預(yù)定的電壓水平。9勵(lì)磁變勵(lì)磁調(diào)節(jié)器整流器滅磁單元調(diào)節(jié)器測量元件RE發(fā)電機(jī)靜態(tài)勵(lì)磁系統(tǒng)原理簡圖 10勵(lì)磁繞組整流器B冷卻風(fēng)機(jī)（備用）變送器變送器變送器變送器G軸電壓吸收31發(fā)電機(jī)DCS、FR電壓電流顯

5、示轉(zhuǎn)了接地保護(hù)四組整流器（一組備用）AC 380V起勵(lì)電源合/跳閘電路20KV/880V勵(lì)磁變01200V滅磁晶閘管滅磁電阻分流器07000AAV滅磁開關(guān)41EPTCTAVR的功能:1.欠勵(lì)限制(MEL)2.過勵(lì)限制(OEL)3. V/H限制4.電力系統(tǒng)穩(wěn)定（PSS）5.線路壓降補(bǔ)償(LDC)6.無功調(diào)差(CCC)7.定子電流限制(SCL)主開關(guān)AVR操作EXC柜電壓變送器電流變送器熔斷器TO AVR整流器A冷卻風(fēng)機(jī)（工作）觸發(fā)脈沖同步變壓器220V/110VAVR柜AC 220V控制電源DC 110V控制電源AC 220V照明電源AC 380V風(fēng)扇控制電源AC 100VAVR電源DC 110

6、VAVR電源滅磁開關(guān)勵(lì)磁恒定增投用切除減電壓恒定電壓設(shè)定器系統(tǒng)穩(wěn)定器PSSAVR開 關(guān)勵(lì)磁系統(tǒng)圖氧化鋅吸收阻容吸收起勵(lì)開關(guān)DCS/DEH控制信號(hào)DC 110VAVR電源AC 380V風(fēng)扇控制電源備注：勵(lì)磁系統(tǒng)共有電源7路： 直流2路：控制回路電源和AVR裝置電源，分別取自110V直流A段； 220V交流2路：AVR裝置電源和照明電源，分別取自UPS和380V汽機(jī)MCC段； 380V交流電源3路：風(fēng)扇電源和起勵(lì)電源，分別取自380V汽機(jī)MCCA段、汽機(jī)MCCB段和汽機(jī)PCB段。1112 Q91Q90Q15Q25Q03Q05Q51AC220VAC220VDC110VDC220V DC110VUFI

7、FK16K15T05T15F15Q11Q12K11K12MMF04T02Q02G15G05Z0564RGND-FLTF02R06R02R50A03A02AVRAVRF1-F6Ig1Vg1Vg2Ig2CINGDIPULSE BUSMK70Q96-U70勵(lì)磁變啟勵(lì)滅磁13啟勵(lì)裝置由啟勵(lì)變、二極管模塊、接觸器及限流電阻、電容組成。作用是在發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，利用廠用380V交流電源，短時(shí)向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組提供勵(lì)磁，使之建立空載電壓。當(dāng)DAVR檢測到發(fā)電機(jī)端電壓到達(dá)10%（也有相關(guān)材料上說是60%）時(shí)，立刻斷開接觸器，AVR輸出脈沖觸發(fā)可控硅整流橋并使之輸出電流，使發(fā)電機(jī)電壓連續(xù)上升并達(dá)到設(shè)定值。 接觸器

8、二極管啟勵(lì)變接觸器二極管啟勵(lì)變14滅磁過程：1）取消可控硅整流橋的全部觸發(fā)脈沖，2）觸發(fā)滅磁可控硅，3）切斷勵(lì)磁電源開關(guān)41E。 41E滅磁可控硅滅磁電阻觸發(fā)脈沖15DAVR設(shè)計(jì)了雙通道+獨(dú)立備用手動(dòng)通道，其中雙自動(dòng)通道中又含有手動(dòng)回路，運(yùn)行時(shí)，雙自動(dòng)通道都工作（按PID調(diào)節(jié)或恒無功/恒功率因數(shù)任選），但其中一個(gè)自動(dòng)通道脈沖被閉鎖。當(dāng)有脈沖輸出的通道故障時(shí)，自動(dòng)無擾切換到另一個(gè)的自動(dòng)通道且封閉本通道脈沖（不允許切換到本通道的手動(dòng)回路）。如果此時(shí)備用通道也處于在故障狀態(tài)，則切換到備用的獨(dú)立手動(dòng)通道（BFCR）并按PI調(diào)節(jié)。此種設(shè)計(jì)自動(dòng)通道與手動(dòng)通道完全獨(dú)立而備用。 16基本限制與保護(hù)： 過勵(lì)磁限

9、制（OEL）：防止長期過勵(lì)，損害轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯 低勵(lì)磁限制（MEL）：防止進(jìn)相運(yùn)行，失穩(wěn)，定子端部發(fā)熱 V/H限制器（VFL）：防止鐵芯飽和過熱（原因：自勵(lì)磁、誤強(qiáng)勵(lì)、誤調(diào)節(jié)、鐵磁諧振、分接頭位置不當(dāng)、低轉(zhuǎn)速起勵(lì)、停機(jī)時(shí)滅磁開關(guān)拒動(dòng)）其他功能 系統(tǒng)電壓補(bǔ)償器（LDC）：自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)電壓下降 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）： (Power system stabilizer)抑制系統(tǒng)低頻振蕩和提高電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性而設(shè)置的。 發(fā)電機(jī)定子電流限制器（SCL）：防止定子電流過負(fù)荷（1.05) 交叉電流補(bǔ)償器（CCC）(該功能不用)轉(zhuǎn)子保護(hù)： 轉(zhuǎn)子接地 軸電壓吸收（軸電壓是指發(fā)電機(jī)在全速旋轉(zhuǎn)時(shí), 在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)

10、子兩側(cè)形成的電位差。軸電壓的形成可以是: 發(fā)電機(jī)空氣間隙磁不對稱; 轉(zhuǎn)子偏心、繞組不對稱或轉(zhuǎn)子短路接地等;汽機(jī)葉片產(chǎn)生靜電; 有源的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁如可控硅勵(lì)磁。軸電壓的幅值過大時(shí), 軸承油膜將被破壞。在軸承對地絕緣不良的情況下, 軸電壓產(chǎn)生的電流會(huì)引起軸頸表面和軸瓦的電燒傷。） 轉(zhuǎn)子過電壓17勵(lì)磁系統(tǒng)本身可能引起機(jī)組跳閘的回路邏輯:整流柜兩臺(tái)風(fēng)機(jī)全停四組可控硅橋中有三組可控硅橋中有保險(xiǎn)熔斷18勵(lì)磁系統(tǒng)的一些相關(guān)注意事項(xiàng) 勵(lì)磁系統(tǒng)是維持發(fā)電機(jī)運(yùn)行的核心，其作用不僅在于在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供基本的磁場能量，也在于當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生突然短路或突加負(fù)荷、甩負(fù)荷時(shí)，自動(dòng)對發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)行勵(lì)磁（發(fā)電機(jī)出

11、口附近故障，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓急劇下降）或強(qiáng)行減磁（減小發(fā)電機(jī)定子電壓，減小故障電流），以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，也在于當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部出現(xiàn)短路時(shí)，對發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)繞組進(jìn)行滅磁，以避免事故的擴(kuò)大。因此，要求發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器必須投入自動(dòng)通道，不允許使用恒流電源或手動(dòng)通道。否則，可能導(dǎo)致事故的發(fā)生。19勵(lì)磁系統(tǒng)的一些相關(guān)注意事項(xiàng) 對于啟動(dòng)過程中的發(fā)電機(jī)，當(dāng)機(jī)組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速并且調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行正常之前，絕對禁止對發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁升壓。對于額定轉(zhuǎn)速下已經(jīng)升壓等待并網(wǎng)、已經(jīng)解列準(zhǔn)備停機(jī)或進(jìn)行其他試驗(yàn)等情況下空載運(yùn)行的發(fā)電機(jī)，如出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降的情況，應(yīng)立刻分?jǐn)啻艌鲩_關(guān)強(qiáng)行滅磁。 發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)過程也是轉(zhuǎn)子過載(

12、發(fā)熱)的過程。所以當(dāng)發(fā)電機(jī)誤強(qiáng)勵(lì)或正常強(qiáng)勵(lì)后不能正常返回，并且轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護(hù)又不能正常投入時(shí)，必須在短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)行滅磁(過勵(lì)限制定值是1820倍額定勵(lì)磁電流時(shí)，強(qiáng)勵(lì)10s，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子強(qiáng)勵(lì)通常不允許超過30s)。 20勵(lì)磁系統(tǒng)的投運(yùn)條件： AVR無故障； 發(fā)變組出口保護(hù)無動(dòng)作； 汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于2950轉(zhuǎn)/分； 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器投入處于熱備用狀態(tài)運(yùn)行 勵(lì)磁系統(tǒng)的一些相關(guān)注意事項(xiàng)每次起機(jī)前要進(jìn)行轉(zhuǎn)子絕緣測試 21空載勵(lì)磁電流: 1792.7A空載勵(lì)磁電壓：153V額定勵(lì)磁電流：4366A額定勵(lì)磁電壓：398V重要的監(jiān)視參數(shù)勵(lì)磁系統(tǒng)的一些相關(guān)注意事項(xiàng)22運(yùn)行注意事項(xiàng)w1、 當(dāng)任一臺(tái)功率柜故障后，其它功率柜

13、將承擔(dān)其工作電流，滿足強(qiáng)勵(lì)和1.1倍勵(lì)磁電流要求。兩臺(tái)功率柜故障后，勵(lì)磁電流限制器設(shè)定值將自動(dòng)減少，不能進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)。如果三臺(tái)功率柜故障則自動(dòng)切斷勵(lì)磁。w2、 運(yùn)行中嚴(yán)禁打開功率柜柜閥，否則，該功率柜將自動(dòng)退出運(yùn)行w3、當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于90%額定電壓時(shí)，調(diào)節(jié)器強(qiáng)勵(lì)10秒，強(qiáng)勵(lì)電流9540A。23勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行中的一些可能的不正?，F(xiàn)象 1.失磁危害：從系統(tǒng)中吸收大量無功功率，使系統(tǒng)電壓降低，可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定；發(fā)電機(jī)失磁進(jìn)入異步運(yùn)行狀態(tài)，轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)差頻電流，引起轉(zhuǎn)子過熱；定子過電流；異步運(yùn)行后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、有功功率劇烈波動(dòng)?，F(xiàn)象：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓降低或指示為零；轉(zhuǎn)子電流指示為零或指示異常，無功反向指示

14、，功率因數(shù)指示進(jìn)相；發(fā)電機(jī)有功指示降低，定子電壓指示降低，電流指示增大并擺動(dòng)；“失磁”保護(hù)動(dòng)作信號(hào)發(fā)出。24勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行中的一些可能的不正常現(xiàn)象 處理： 如果發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)動(dòng)作，機(jī)組跳閘，按發(fā)電機(jī)跳閘處理，同時(shí)對勵(lì)磁回路進(jìn)行檢查。 如果發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)未投入或未動(dòng)作，應(yīng)立即將發(fā)電機(jī)解列，并檢查廠用電備用電源 自投情況，如自投不成功，則立即手動(dòng)投入。 發(fā)電機(jī)失磁時(shí)，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器必須立即停用，其它運(yùn)行機(jī)組的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器必須投入運(yùn)行，并允許這些發(fā)電機(jī)按短時(shí)事故過負(fù)荷運(yùn)行。 盡快查明和消除失磁原因，通知檢修處理。 恢復(fù)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁后，按調(diào)度令將失磁機(jī)組與電網(wǎng)并列。 如失磁保護(hù)未動(dòng)的話，失磁后在60s內(nèi)將發(fā)電機(jī)的負(fù)荷降至60的額定負(fù)荷；失磁運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間不得超過15分鐘，如在15分鐘內(nèi)未能恢復(fù)勵(lì)磁，將失磁機(jī)組與電網(wǎng)解列。 25勵(lì)磁系統(tǒng)運(yùn)行中的一些可能的不正?，F(xiàn)象 2.起勵(lì)時(shí)升不起電壓 原因分析：對自并勵(lì)系統(tǒng)，起勵(lì)時(shí)升不起電壓的原因主要有：1)發(fā)電機(jī)剩磁過低；2)外加啟勵(lì)電源容量不夠；3)啟勵(lì)回路不能正確動(dòng)作；4)啟勵(lì)電源的極性與可控硅整流橋輸出電壓的極性相反；5)可控硅觸發(fā)回路故障；6)可控硅損壞或快熔斷。處理對策：對于第一個(gè)原因，應(yīng)檢查啟