《同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)課程設(shè)計》

《同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)課程設(shè)計》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：電氣自動化***班姓名：甘**學(xué)號：1629*****任課教師：劉**目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要2\o"CurrentDocument"第一章2\o"CurrentDocument"第一節(jié)概述2\o"CurrentDocument"第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的作用2\o"CurrentDocument"電能質(zhì)量的保證2\o"CurrentDocument"無功功率合理分配3\o"CurrentDocument"提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性3第——早3\o"CurrentDocument"第一節(jié)同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的組成、任務(wù)與要求3\o"CurrentDocument"勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成3\o"CurrentDocument"勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)4\o"CurrentDocument"勵磁控制系統(tǒng)的基本要求5\o"CurrentDocument"第二節(jié)勵磁方式一一三機(jī)勵磁系統(tǒng)5\o"CurrentDocument"勵磁方式5\o"CurrentDocument"三機(jī)勵磁系統(tǒng)5\o"CurrentDocument"目前的應(yīng)用形式6\o"CurrentDocument"勵磁調(diào)節(jié)器7\o"CurrentDocument"總結(jié)7\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)7摘要本文介紹了同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的基本知識，重點(diǎn)闡述三機(jī)勵磁控制方式以及該控制方式在同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)中的任務(wù)和作用，最后歸納出三機(jī)勵磁系統(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，需要有一個直流磁場而產(chǎn)生這個磁場的直流電流，稱為發(fā)電機(jī)的勵磁電流。同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)是供給同步發(fā)電機(jī)勵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)勵磁電流的設(shè)備總體。關(guān)鍵詞：三機(jī)勵磁、控制方式、勵磁電流、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)的勵磁系統(tǒng)主要有直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)和半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)兩種。勵磁控制系統(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)勵磁控制系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時，按主機(jī)負(fù)荷情況自動調(diào)節(jié)勵磁電流，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，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，掌握它的動向，讓它為我們所用。在同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時，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，還可進(jìn)一步分為以下三類：靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定。在同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生突然短路故障時，能對發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)行勵磁，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)勵磁控制系統(tǒng)的組成、任務(wù)與要求勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成由勵磁調(diào)節(jié)器、勵磁功率單元和發(fā)電機(jī)本身一起組成的整個系統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)控制系統(tǒng)（如圖1）。同步發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)主要由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器（裝置）兩大部分組成。勵磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵磁電流；而勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵磁功率單元的輸出。勵磁系統(tǒng)的自動勵磁調(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，也促使勵磁技術(shù)不斷發(fā)展。圖1勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)的任務(wù)是：1）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磁控制系統(tǒng)最主要的任務(wù)，目的是使勵磁裝置并網(wǎng)前產(chǎn)生與系統(tǒng)相適應(yīng)的空載電壓；2）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；3）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)動態(tài)穩(wěn)定的能力；4）在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時提供強(qiáng)制勵磁，提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定的能力；5）在電力系統(tǒng)中，故障切除后，勵磁系統(tǒng)的強(qiáng)勵、強(qiáng)減相互配合，平息振蕩，發(fā)電機(jī)故障跳閘時進(jìn)行滅磁。勵磁控制系統(tǒng)的基本要求勵磁系統(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)對勵磁系統(tǒng)要求很高，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：一是，勵磁系統(tǒng)不受外部電網(wǎng)的影響，否則在事故情況下會惡性循環(huán)，以致電網(wǎng)影響勵磁，而勵磁又影響電網(wǎng)，情況愈來愈壞。二是，勵磁系統(tǒng)本身的調(diào)速應(yīng)該是穩(wěn)定的，若不穩(wěn)定，即勵磁電壓變化量很大，則會使發(fā)電機(jī)電壓波動很大。三是，電力系統(tǒng)故障發(fā)電機(jī)端電壓下降時，勵磁系統(tǒng)應(yīng)能迅速提高勵磁到頂值，且勵磁上升速度和勵磁頂值都希望很大。第二節(jié)勵磁方式一三機(jī)勵磁系統(tǒng)勵磁方式通過勵磁功率單元的接線獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。常見的有三機(jī)勵磁系統(tǒng)。目前采用的勵磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機(jī)作為勵磁電源的直流勵磁機(jī)勵磁系統(tǒng)；另一類是用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)。三機(jī)勵磁系統(tǒng)三機(jī)勵磁的原理：主勵磁機(jī)、副勵磁機(jī)、發(fā)電機(jī)三機(jī)同軸，主勵磁機(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)勵磁。主勵磁機(jī)的勵磁，由永磁副勵磁機(jī)之中頻輸出經(jīng)可控硅整流器整流后供給。自動電壓調(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，控制可控硅整流器輸出的大小，實(shí)現(xiàn)機(jī)組勵磁的自動調(diào)節(jié)?；緞畲艈舆^程：勵磁過程為起勵裝置啟動，副勵磁機(jī)G產(chǎn)生勵磁電流，通過濾波器VT提供給主勵磁機(jī)GE，其產(chǎn)生的勵磁電流繼續(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)提供勵磁電流、勵磁電壓，勵磁電流通過電流互感器TA和電壓互感器TV，最后輸送給自動勵磁調(diào)節(jié)器中自動調(diào)節(jié)，形成勵磁過程。部分元件的含義：其中，電刷是與運(yùn)動件作滑動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，又需要從固定位置到旋轉(zhuǎn)位置傳輸電源和信號的機(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。副廄磁機(jī)同牛發(fā)也機(jī)400Hz100Hz白動燦瓏調(diào)節(jié)器自房喧壓圖2目前的應(yīng)用形式三機(jī)勵磁系統(tǒng)在發(fā)電廠電力系統(tǒng)中的優(yōu)點(diǎn)：副廄磁機(jī)同牛發(fā)也機(jī)400Hz100Hz白動燦瓏調(diào)節(jié)器自房喧壓圖21）勵磁電源相對獨(dú)立，不受到電力系統(tǒng)短路的影響；2）主勵磁機(jī)勵磁繞組的存在，勵磁響應(yīng)速度較慢。得利于三機(jī)勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，在勵磁方式的選擇上，俄羅斯、東歐多采用帶有主副交流勵磁機(jī)的三機(jī)他勵勵磁系統(tǒng)。在我國，對于有主、副勵磁機(jī)的他勵靜止二極管勵磁系統(tǒng)，通常采用三機(jī)勵磁系統(tǒng)，這是在我國火電機(jī)組中應(yīng)用較為廣泛的勵磁方式，例如大型常規(guī)火電廠、工礦汽輪機(jī)。勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器是勵磁控制系統(tǒng)中的智能設(shè)備，勵磁調(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，通過計算出功率，從而它能夠檢測和綜合勵磁控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及調(diào)度指令。勵磁調(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，其輸出用來控制勵磁功率單元。電壓升高時輸出減小，電壓降低時輸出增大?？偨Y(jié)本文通過解釋同步勵磁發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)基本知識，詳細(xì)說明同步發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(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)的勵磁電源實(shí)質(zhì)上是一個可控的直流電源，為滿足正常運(yùn)行要求，發(fā)電機(jī)勵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