發(fā)電機勵磁系統(tǒng)學(xué)習(xí)

關(guān)于發(fā)電機勵磁系統(tǒng)學(xué)習(xí)2024/4/202第2頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/203第3頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/204勵磁系統(tǒng)的主要作用在正常情況下，供給發(fā)電機勵磁電流，并根據(jù)發(fā)電機電壓、負(fù)荷及功率因數(shù)的變化調(diào)整發(fā)電機的勵磁電流，以維持發(fā)電機端電壓為規(guī)定的水平。合理分配并列運行發(fā)電機間的無功負(fù)荷。發(fā)電機電壓急劇降低時，迅速加大勵磁電流，以改善系統(tǒng)的運行條件，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。第4頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/205勵磁系統(tǒng)分類直流勵磁機勵磁系統(tǒng)。勵磁機直接與發(fā)電機的軸相連接，采用有換向器和電刷的直流發(fā)電機作為主勵磁機（備用勵磁機則由電動機拖動）。第5頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/206同軸直流勵磁機自勵接線第6頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/207同軸直流勵磁機他勵接線第7頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/208半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)。利用交流電源經(jīng)降壓整流后供給發(fā)電機勵磁稱為半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)。第8頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/209同軸他勵靜止半導(dǎo)體勵磁接線第9頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2010自勵靜止半導(dǎo)體勵磁接線第10頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2011有副勵磁機的無刷勵磁系統(tǒng)接線第11頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2012無副勵磁機的無刷勵磁接線第12頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2013自并勵勵磁系統(tǒng)原理接線第13頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2014自并勵勵磁系統(tǒng)原理接線第14頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2015自并勵勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點運行可靠性高。自并勵勵磁系統(tǒng)為靜態(tài)勵磁，設(shè)備及接線簡單，與交流勵磁機勵磁系統(tǒng)相比，沒有旋轉(zhuǎn)部件，減少了勵磁系統(tǒng)故障，提高了運行可靠性。改善發(fā)電機軸系穩(wěn)定性。自并勵勵磁系統(tǒng)可縮短發(fā)電機組的軸系長度，減少軸承座數(shù)量，提高了軸系的穩(wěn)定性，改善了軸系振動，從而提高了機組的安全運行水平。第15頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2016自并勵勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平。自并勵勵磁系統(tǒng)響應(yīng)速度快，可提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平。經(jīng)濟性好，可降低投資。自并勵勵磁系統(tǒng)設(shè)備簡單，降低了造價；縮短了軸系長度，減少了廠房和基礎(chǔ)造價；調(diào)整容易，維護簡單，故障后修復(fù)時間較短，可提高發(fā)電效益。第16頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2017同步發(fā)電機的自動調(diào)節(jié)激磁系統(tǒng)運行中同步發(fā)電機的激磁電流（轉(zhuǎn)子電流），無論在正?；蚴鞘鹿是闆r下，都要進行調(diào)節(jié)。一般說來，手動調(diào)節(jié)已不能滿足運行要求?，F(xiàn)代大、中型發(fā)電機上都裝有自動調(diào)節(jié)激磁裝置（AER或AVR）。發(fā)電機的激磁電流按預(yù)定要求作自動調(diào)整。第17頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20181．同步發(fā)電機自動調(diào)節(jié)激磁的作用

在正常情況下，維持發(fā)電機端或系統(tǒng)中某一點電壓在給定水平。穩(wěn)定地分配發(fā)電機之間的無功功率。在正常運行及系統(tǒng)事故情況下，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。改善電力系統(tǒng)的運行條件。第18頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2019第19頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2020第20頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2021可見，在勵磁電流一定、E0一定的條件下，負(fù)荷無功電流的變化是造成發(fā)電機電壓變化的主要原因。感性無功負(fù)荷使發(fā)電機的外特性呈下降趨勢。Ir2Ir1第21頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2022發(fā)電機有功功率保持不變第22頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2023實際運行中，系統(tǒng)并不是無窮大，母線電壓將隨負(fù)荷的波動而變化。發(fā)電機輸出的無功電流與母線電壓水平有關(guān)，改變其中一臺并聯(lián)發(fā)電機的勵磁電流不僅影響自身的電壓和無功，還將影響與之并聯(lián)的運行機組的無功輸出。第23頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2024提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性090°180°第24頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2025改善電力系統(tǒng)的運行條件改善感應(yīng)電動機的自啟動條件為發(fā)電機的異步運行創(chuàng)造條件提高繼電保護動作的靈敏度第25頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20262．對自動調(diào)節(jié)激磁裝置的主要要求在正常運行時，自動調(diào)節(jié)激磁裝置應(yīng)能維持發(fā)電機的電壓在給定水平，并穩(wěn)定地分配發(fā)電機之間的無功功率。因此應(yīng)有足夠的調(diào)節(jié)容量。從提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性觀點出發(fā)。要求自動裝置沒有失靈區(qū)，動作快速。當(dāng)發(fā)電機電壓事故性降低時，應(yīng)盡快地加大發(fā)電機的激磁電流，進行強行激磁，所以也應(yīng)具有足夠的功率輸出。第26頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2027自動調(diào)節(jié)激磁裝置本身應(yīng)簡單可靠，取用的功率應(yīng)盡可能小些，調(diào)節(jié)過程穩(wěn)定，品質(zhì)良好。第27頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20283．自動調(diào)節(jié)激磁系統(tǒng)的構(gòu)成自動調(diào)節(jié)指的是發(fā)電機的激磁電流根據(jù)端電壓的變化按預(yù)定要求進行調(diào)節(jié)，以維持端電壓為給定值。如要求端電壓為恒定值，則當(dāng)機端電壓升高時應(yīng)減小激磁，機端電壓降低時應(yīng)增加激磁，以維持機端電壓為給定值。自動調(diào)節(jié)激磁系統(tǒng)可以看成是一個以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。第28頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2029一、勵磁調(diào)節(jié)器的基本概念勵磁調(diào)節(jié)器的主要功能是維持發(fā)電機端電壓和實現(xiàn)并聯(lián)運行機組間無功功率的合理分配。第29頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2030沒有勵磁調(diào)節(jié)裝置勵磁系統(tǒng)通過人工、測量儀表和發(fā)電機構(gòu)成了一個閉合的反饋系統(tǒng)。這種直接根據(jù)電壓偏差大小的調(diào)節(jié)方式稱為比例式調(diào)節(jié)方式，是勵磁調(diào)節(jié)最常用的方式。第30頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2031比例式自動勵磁調(diào)節(jié)器AVR可以仿照人工調(diào)節(jié)自動完成勵磁調(diào)節(jié)任務(wù)。第31頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2032二、半導(dǎo)體自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的工作原理

第32頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2033基本構(gòu)成自動勵磁調(diào)節(jié)器由調(diào)差、測量比較、綜合放大、同步與移相觸發(fā)及可控整流環(huán)節(jié)組成。這些主要環(huán)節(jié)起到實現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)和無功功率分配等最基本的功能。輔助控制是為滿足發(fā)電機不同工況，改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和改善勵磁系統(tǒng)動態(tài)特性而設(shè)置的單元。自動勵磁調(diào)節(jié)裝置退出后，由自動切換裝置將手控單元投入。第33頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20341．測量比較環(huán)節(jié)測量比較環(huán)節(jié)的作用是測量發(fā)電機電壓并將之轉(zhuǎn)變成直流電壓，與給定的基準(zhǔn)電壓相比較，得出電壓偏差信號。第34頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20352．綜合放大環(huán)節(jié)綜合放大環(huán)節(jié)的作用是將電壓偏差信號及其它輔助信號進行線性綜合放大。第35頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20362．綜合放大環(huán)節(jié)綜合放大環(huán)節(jié)的輸入信號中，除基本控制部分即電壓偏差信號Ude外，為適應(yīng)發(fā)電機各種工況的工作，還需要多種輔助控制信號，如最大、最小勵磁控制信號；為改善勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)特性的微分反饋信號（即勵磁磁通穩(wěn)定信號）及提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的信號（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）等。第36頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2037各輸入控制信號類型被調(diào)控制量（基本控制量）反饋控制量（改善控制系統(tǒng)動態(tài)性能的輔助控制量）限制控制量（發(fā)電機運行工況要求的特殊限制量）測量比較勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器最大勵磁限制器最小勵磁限制器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器綜合放大第37頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2038前兩種是在正常情況下按預(yù)定規(guī)律調(diào)節(jié)對勵磁系統(tǒng)實施控制，而后一種限制控制量在正常工況下不參與作用，在異常情況需要時（危及發(fā)電機或系統(tǒng)運行）才進行限制控制。第38頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20393．移相觸發(fā)環(huán)節(jié)移相觸發(fā)環(huán)節(jié)的作用是將控制信號USM轉(zhuǎn)換成觸發(fā)脈沖，用以觸發(fā)功率整流單元的晶閘管，達(dá)到調(diào)節(jié)勵磁的目的。第39頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2040移相觸發(fā)環(huán)節(jié)的構(gòu)成原理框圖由同步變壓器、同步移相器、脈沖發(fā)生器和脈沖給定基準(zhǔn)器組成。第40頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2041同步信號取自晶閘管整流裝置的主回路，以保證在晶閘管每次承受正向陽極電壓時，向其控制極發(fā)出脈沖，使晶閘管可靠導(dǎo)通。觸發(fā)脈沖與主回路之間的這種相位配合關(guān)系稱為同步。同步變壓器和同步移相器，主要用來作為同步信號發(fā)生器，以提供具有合適幅值和合適相位的交流同步信號。第41頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2042三、勵磁調(diào)節(jié)器的靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器的簡化框圖測量比較綜合放大移相觸發(fā)可控整流第42頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2043靜態(tài)工作特性的合成將勵磁調(diào)節(jié)器各環(huán)節(jié)的的特性進行合成，就可以得到勵磁調(diào)節(jié)器的工作特性。第43頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2044四、勵磁調(diào)節(jié)器的輔助控制最小勵磁限制瞬時電流限制最大勵磁限制V/Hz（伏/赫）限制器發(fā)電機失磁監(jiān)控第44頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2045輔助控制不參與正常情況下的自動控制，僅在發(fā)生非正常運行工況、需要勵磁調(diào)節(jié)器具有某些特有的限制功能時，通過信號綜合放大器中的競比電路，閉鎖正常的電壓控制，使相應(yīng)的限制器起控制作用。第45頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2046勵磁調(diào)節(jié)器中的輔助控制對提高勵磁系統(tǒng)的響應(yīng)速度、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定及保護發(fā)電機、變壓器、勵磁機等的安全運行有極為重要的作用。第46頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2047（一）最小勵磁限制（欠勵磁限制）同步發(fā)電機進相運行（欠勵磁運行）：功率因數(shù)由滯后變?yōu)槌?，發(fā)電機從系統(tǒng)吸收無功功率的運行方式。吸收的無功功率隨勵磁電流的減小而增加。發(fā)電機進相運行受靜態(tài)穩(wěn)定極限和發(fā)電機定子端部發(fā)熱限制。第47頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2048發(fā)電機由滯相轉(zhuǎn)進相運行時，轉(zhuǎn)子電流減少，吸收無功增加，使定子端部合成漏磁通越來越大，造成端部發(fā)熱。現(xiàn)代大型汽輪發(fā)電機定子鐵心采用氫冷，并在端部采取了防止局部發(fā)熱的措施，進相運行時定子端部鐵心及金屬件溫升一般不再是限制低勵磁運行的主要因素。第48頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2049發(fā)電機出口電壓調(diào)整：1正常運行中應(yīng)投入自動調(diào)節(jié)勵磁，并檢查出口電壓在20±1kV范圍內(nèi)。2當(dāng)發(fā)電機出口電壓高于或低于上述范圍時，可調(diào)整發(fā)電機無功功率。當(dāng)降低無功時，注意不致于進相。增加無功時，不至于引起勵磁系統(tǒng)過負(fù)荷。第49頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20503若系統(tǒng)或發(fā)電機故障引起電壓降低時，發(fā)電機的勵磁由自動調(diào)節(jié)裝置強行勵磁作用增加到額定電壓的兩倍，強勵動作時，定子電流，轉(zhuǎn)子電流突增，20秒種內(nèi)不得干涉強勵動作，不得調(diào)整切換。第50頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2051發(fā)電機功率調(diào)整：3.1正常運行時，應(yīng)使發(fā)電機功率維持在允許范圍內(nèi)。3.2發(fā)電機必須進相運行時，應(yīng)不超過由試驗確定的最大進相深度。3.3特殊情況下，發(fā)電機的負(fù)荷可根據(jù)系統(tǒng)周波、電壓的變化及時進行調(diào)整。3.4發(fā)電機負(fù)荷受發(fā)電機各部溫度限制，當(dāng)各部溫度超過允許值且調(diào)整無效時，應(yīng)申請降低出力。第51頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2052發(fā)電機進相運行原則及注意事項：1發(fā)電機進相原則：1.發(fā)電機不失去同步。2.發(fā)電機定子端部鐵芯溫度和齒壓板溫度不得超過制造廠的規(guī)定值。2發(fā)電機進相注意事項：1.進相運行的機組，要注意發(fā)電機端部鐵芯溫度≤120℃。2.進相運行時，發(fā)電機出口電壓應(yīng)保持在額定值95%(19kV)以上。3.自動勵磁調(diào)節(jié)裝置必須投入。第52頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2053第53頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2054為確保發(fā)電機安全運行，在勵磁調(diào)節(jié)器中必須設(shè)置最小勵磁限制器。第54頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2055（二）瞬時電流限制由于電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，大容量機組的勵磁系統(tǒng)必須具有高起始響應(yīng)的性能。交流勵磁機、旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)在通常情況下很難滿足這一要求。惟有采用高勵磁頂值電壓的方法才能提高勵磁機輸出電壓的增長速度。第55頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2056加在勵磁機勵磁繞組上的勵磁頂值電壓越高，勵磁機輸出電壓的起始值增長速度越快。這樣勵磁系統(tǒng)的響應(yīng)速度得到了改善。高頂值勵磁電壓危及勵磁機及發(fā)電機的安全。當(dāng)勵磁機電壓達(dá)到發(fā)電機允許的勵磁頂值電壓倍數(shù)時，應(yīng)立即對勵磁機的勵磁電流加以限制，以防止危及發(fā)電機的安全運行。第56頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2057勵磁調(diào)節(jié)器內(nèi)設(shè)置的瞬時電流限制器檢測勵磁機的勵磁電流，一旦該值超過發(fā)電機允許的強勵頂值，限制器輸出立即由正變負(fù)。瞬時電流限制器與信號綜合放大器構(gòu)成調(diào)節(jié)器，使勵磁機強勵頂值電流自動限制在發(fā)電機允許的范圍內(nèi)。第57頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2058（三）最大勵磁限制最大勵磁限制是為了防止發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組長時間過勵磁而采取的安全措施。按規(guī)程要求，當(dāng)發(fā)電機端電壓下降至80%~85%額定電壓時，發(fā)電機勵磁應(yīng)迅速強勵到頂值電流，一般為1.6~2倍額定勵磁電流。由于受發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱的限制，強勵時間不允許超過規(guī)定值。第58頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2059轉(zhuǎn)子繞組不同勵磁電壓時的允許時間轉(zhuǎn)子電壓標(biāo)么值允許時間（s)1.121201.25601.46302.0810第59頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2060為使機組安全運行，對過勵磁應(yīng)按允許發(fā)熱時間運行，若超過允許時間，勵磁電流仍不能自動降下來，則應(yīng)由最大勵磁限制器執(zhí)行限制功能，它具有反時限特性。第60頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2061（四）V/Hz（伏/赫）限制器V/Hz（伏/赫）限制器，用于防止發(fā)電機的端電壓與頻率的比值過高，避免發(fā)電機及與其相連的主變壓器鐵心飽和而引起的過熱。發(fā)電機解列運行時，其端電壓可能升得較高，頻率也有可能較低，例如機組啟動期間，頻率較低；甩負(fù)荷時，電壓較高。第61頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2062第62頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2063如果機端電壓與其頻率的比值過高，發(fā)電機及與之相連接的變壓器等的磁密會過大，同步發(fā)電機與其相連的主變壓器的鐵心就會飽和，使發(fā)電機的同步電抗、變壓器的勵磁電抗變小，則發(fā)電機的無功電流及變壓器的勵磁電流加大，造成鐵心過熱。第63頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2064（五）發(fā)電機失磁監(jiān)控發(fā)電機“失磁”：發(fā)電機在運行中全部或部分失去勵磁電流，使轉(zhuǎn)子磁場減弱或消失。造成發(fā)電機失磁的原因可能是由于勵磁開關(guān)誤跳閘、勵磁機或晶閘管勵磁系統(tǒng)組件損壞或發(fā)生故障、自動滅磁開關(guān)誤跳閘、轉(zhuǎn)子回路某處斷線及誤操作等。第64頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2065發(fā)電機正常運行時，定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場同步運轉(zhuǎn)。失磁后，勵磁電流逐漸衰減到零，原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩使發(fā)電機加速，導(dǎo)致功角加大，發(fā)電機失步，進入異步發(fā)電運行狀態(tài)。第65頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2066發(fā)電機在異步運行狀態(tài)下，在向系統(tǒng)送出有功的同時，還從系統(tǒng)吸收無功功率，對系統(tǒng)和發(fā)電機本身產(chǎn)生如下不良影響：第66頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2067在轉(zhuǎn)子和勵磁回路中產(chǎn)生差頻電流，使轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組及其它勵磁回路產(chǎn)生附加損耗，引起過熱。轉(zhuǎn)差越大，過熱越嚴(yán)重。如果系統(tǒng)無功儲備不足，將引起系統(tǒng)電壓下降，甚至造成因電壓崩潰而使系統(tǒng)瓦解。其它發(fā)電機力圖補償以上無功差額，容易造成過電流。如果失磁是一臺大容量發(fā)電機，則承擔(dān)補償無功的發(fā)電機過電流就更嚴(yán)重。第67頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2068汽輪發(fā)電機組異步功率比較大，調(diào)速器也較靈敏，因此，當(dāng)發(fā)電機超速時，調(diào)速器會立即關(guān)小汽門，使汽輪機的輸出功率和發(fā)電機的異步功率很快達(dá)到平衡，可在較小的轉(zhuǎn)差下穩(wěn)定運行。第68頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2069實際運行中，汽輪發(fā)電機失磁后，適當(dāng)降低其有功輸出，在很小的轉(zhuǎn)差下，可以異步運行一段時間（例如10～30min），使運行、調(diào)度人員有一段時間來排除失磁故障，采取措施恢復(fù)勵磁，盡量減少對電力系統(tǒng)運行和用戶供電的影響。是否允許其異步運行，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)具體情況而定。第69頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2070發(fā)電機失磁現(xiàn)象:①發(fā)電機勵磁電流指示近于零或等于零。②發(fā)電機無功指示為負(fù)值。③發(fā)電機有功指示下降。④發(fā)電機定子電壓下降，定子電流上升，超過額定值且周期性波動。⑤如發(fā)變組失磁保護動作，則“發(fā)變組失磁”光字牌亮。第70頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2071發(fā)電機失磁處理：①如失磁保護動作跳閘，按“發(fā)電機跳閘”處理。②失磁起的60秒內(nèi)應(yīng)將發(fā)電機負(fù)荷降到60％的額定負(fù)荷(180MW)，在從失磁起的90秒內(nèi)應(yīng)降到40％的額定負(fù)荷(120MW)。③發(fā)電機總的失磁異步運行的允許時間不得超過15分鐘，且負(fù)荷不得超過40％的額定負(fù)荷(120MW)，若達(dá)到規(guī)定時間失磁保護不動作跳閘，應(yīng)立即手動解列發(fā)電機。第71頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2072大型機組失磁的后果是很嚴(yán)重的，機組本身的熱容量相對較小，無勵磁運行的能力也較低，系統(tǒng)很難提供所需的無功功率，因此大型機組通常不允許失磁運行。對大型機組大多配置有失磁保護?，F(xiàn)代發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中，設(shè)置了失磁監(jiān)視功能。第72頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2073繼電強行勵磁裝置與同步發(fā)電機的滅磁為了改善系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定、為了加速故障切除后電壓的恢復(fù)、以利于感應(yīng)電動機的自啟動、為了在系統(tǒng)中某臺發(fā)電機失勵或采用自同期并列導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降時，加速電網(wǎng)電壓的恢復(fù)以及提高帶時限保護的靈敏度，都要求發(fā)電機在電壓大幅度下降時增大勵磁電流。發(fā)電機電壓出現(xiàn)大幅度下降時增大轉(zhuǎn)子勵磁電流到最大允許值，稱為對發(fā)電機進行強勵。第73頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2074當(dāng)同步發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生故障時，雖然繼電保護能快速的把發(fā)電機與系統(tǒng)斷開，但故障點仍存在。發(fā)電機還在旋轉(zhuǎn)時，勵磁電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢仍繼續(xù)維持故障電流，這將可能導(dǎo)致導(dǎo)線熔化和絕緣損壞。如果對地故障電流足夠大時，還會燒毀鐵心。因此，當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生故障，在繼電保護動作使發(fā)電機斷路器跳閘的同時，應(yīng)快速滅磁。第74頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2075一、繼電強行勵磁裝置一般發(fā)電機配置的自動勵磁調(diào)節(jié)器都具有強勵功能。考慮到有的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置有時強勵能力不足，或者勵磁調(diào)節(jié)器的動作失靈喪失了強勵能力，同步發(fā)電機除裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置外，還專門裝設(shè)一套繼電強行勵磁裝置。第75頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2076二、同步發(fā)電機的滅磁發(fā)電機滅磁，就是把轉(zhuǎn)子勵磁繞組中的磁場儲能通過某種方式盡快地減弱到可能小的程度。最簡單的方式就是將勵磁回路斷開，但因勵磁繞組電感很大，突然斷開將會在繞組兩端造成危險的過電壓。因此，實用方法是在斷開勵磁繞組與勵磁電源回路的同時，將一個電阻接入勵磁繞組，讓磁場儲能迅速耗盡。整個過程由自動滅磁裝置來實現(xiàn)。第76頁,共103頁，2024年2月25日，星期天

滅磁當(dāng)保護繼電器檢出發(fā)電機內(nèi)部故障時，為保護發(fā)電機，必須安全迅速地將儲存在磁場中的能量泄放。滅磁功能由滅磁開關(guān)，跨接器Crowbar和滅磁電阻實現(xiàn)。滅磁開關(guān)設(shè)計用于在任何故障情況下安全切斷勵磁電流。滅磁開關(guān)開斷后，還在勵磁變壓器和磁場繞組之間形成明確的電氣隔離。

自動滅磁裝置裝在勵磁回路直流側(cè)。滅磁開關(guān)的額定參數(shù)按勵磁系統(tǒng)強勵工況（機端電壓為80%額定電壓時，強勵倍數(shù)2倍額定勵磁電壓）選擇。第77頁,共103頁，2024年2月25日，星期天1）、滅磁作用：當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部、引出線、廠高變等發(fā)生故障時，雖然保護裝置動作迅速切除故障，但勵磁電流產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢會繼續(xù)維持故障電流，為了迅速排除故障，減小其損壞程度，必須安全迅速地將儲存在磁場中的能量泄放（實驗表明，只要剩磁電壓小于500V，電弧變不能維持一般剩磁電壓不大于100-300V）即把勵磁繞組的電流建立的磁場迅速降低到最小。2）、滅磁要求:a.滅磁時間盡可能的短（發(fā)電機端電壓由額定值Un降至5%Un所需的時間稱滅磁時間）b.勵磁繞組兩端的過電壓不超過允許值（通過跨接器來實現(xiàn)過壓保護的要求）。3）、滅磁方式：按勵磁系統(tǒng)的不同，主要有兩種自然滅磁（一般是對采用旋轉(zhuǎn)二極管整流方式的勵磁系統(tǒng)用如無刷勵磁系統(tǒng)，通過整流二極管的續(xù)流作用實現(xiàn)自然滅磁，時間較長10S左右）和逆變滅磁（對采用可控硅整流方式的勵磁系統(tǒng)用如自并勵勵磁）。第78頁,共103頁，2024年2月25日，星期天4）、滅磁回路：由滅磁開關(guān)，跨接器Crowbar和滅磁電阻組成。

滅磁電阻用于實現(xiàn)發(fā)電機的快速滅磁。

a、非線性電阻Ｒ02（共五個）并聯(lián)固定接在發(fā)電機勵磁繞組回路中，不受直流回路中的滅磁開關(guān)控制。勵磁電流的衰減過程取決于滅磁電阻的特性。非線形電阻的滅磁特性比線性的好，勵磁電流的衰減比較快。

b、當(dāng)滅磁開關(guān)斷開時，通過觸發(fā)跨接器的可控硅將勵磁電流瞬時導(dǎo)入滅磁回路。滅磁過程開始，滅磁開關(guān)觸頭可以無負(fù)荷斷開。

c、發(fā)電機正常運行時，跨接器的可控硅不導(dǎo)通，非線性電阻上不通過電流；滅磁開關(guān)跳開后，跨接器的可控硅接受觸發(fā)脈沖導(dǎo)通，將勵磁電流瞬時導(dǎo)入滅磁回路，直至磁場能量釋放完。

d、跨接器作為勵磁繞組和可控硅整流器過電壓保護。逆變滅磁是將能量釋放在勵磁變低壓繞組上，逆變滅磁在滅磁開關(guān)分閘時間內(nèi)完成的，一般是在毫秒內(nèi)完成。磁場開關(guān)跳開后通過非線性電阻實現(xiàn)滅磁，滅磁時間較短2-3S左右。第79頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2080對自動滅磁裝置的要求滅磁時間應(yīng)盡可能短。為減小故障范圍，要求滅磁時間盡可能短。一般按發(fā)電機定子繞組電動勢降低到接近零的時間來評價滅磁方式的優(yōu)劣。當(dāng)滅磁開關(guān)斷開勵磁繞組時，勵磁繞組兩端產(chǎn)生的過電壓應(yīng)不超過允許值Um，通常Um＝（4～5）UEN。UEN為額定勵磁電壓。第80頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2081滅磁裝置動作后，要求發(fā)電機定子剩余電動勢不足以維持電弧。剩余電動勢應(yīng)不大于150~200V。在這樣小的電動勢作用下，加上電樞反應(yīng)影響，可使短路電流過零后電弧就能熄滅。滅磁裝置的電路和結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單可靠，裝置應(yīng)有足夠大的熱容量，能把發(fā)電機磁場儲能全部或大部分泄放給滅磁裝置，而裝置不應(yīng)過熱，更不應(yīng)燒壞。第81頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20823．滅磁的方法單獨勵磁機滅磁（只用于小型機組，它的滅磁時間較長）對線性電阻放電滅磁對非線性電阻放電滅磁采用滅弧柵滅磁利用全控橋逆變滅磁第82頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2083利用全控橋逆變滅磁在交流勵磁系統(tǒng)中，如果采用了晶閘管整流橋向轉(zhuǎn)子供應(yīng)勵磁電流時，就可以考慮應(yīng)用晶閘管的有源逆變特性來進行轉(zhuǎn)子回路的快速滅磁。雖然晶閘管的投資增加了，但在主回路內(nèi)不增添設(shè)備就能進行快速滅磁。這一方式簡單、經(jīng)濟、無觸點，得到廣泛采用。第83頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2084微機勵磁調(diào)節(jié)器隨著數(shù)字控制技術(shù)、計算機技術(shù)及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，同步發(fā)電機組采用數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器已成為發(fā)展趨勢。第84頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2085微機勵磁調(diào)節(jié)器的特點由于計算機具有的計算和邏輯判斷功能，使得復(fù)雜的控制策略可以在勵磁控制中得到實現(xiàn)。調(diào)節(jié)準(zhǔn)確、精度高，在線改變參數(shù)方便?？梢詫崿F(xiàn)完備的限制及保護功能、通用而靈活的系統(tǒng)功能、簡單的操作以及智能化的維修和試驗手段。第85頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2086發(fā)電機恒無功運行和恒功率因數(shù)運行正、負(fù)調(diào)差和調(diào)差率的選擇最大勵磁電流瞬時限制定子電流限制強勵反時限限制欠勵瞬時限制過勵延時限制電壓／頻率限制以及各種保護功能第86頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2087HWLT－4型微型勵磁調(diào)節(jié)器功能機端電壓調(diào)節(jié)方式（AVR）磁場電流調(diào)節(jié)方式（FCR）恒無功調(diào)節(jié)方式（AVR下）恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)方式（AVR下）磁場電流限制定子電流限制低勵限制整流橋運行限制伏特/赫茲限制（V/Hz）對應(yīng)空載和負(fù)載的給定范圍限制模擬量測量故障，滅磁開關(guān)狀態(tài)不對，直流操作電源消失，油開關(guān)分閘信號誤發(fā)等進行保護功能第87頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2088可靠性高，無故障工作時間長。采用雙微機自動跟蹤，兩個通道互為熱備用，可實現(xiàn)自動切換，還可在正常運行情況下檢修備用機，在軟件中實現(xiàn)自診斷和自復(fù)歸功能。由于調(diào)節(jié)控制規(guī)律由軟件實現(xiàn)，減少了硬件電路，因而調(diào)節(jié)器故障維修帶來的停機時間大大減少。第88頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2089通信方便。可以通過通信總線、串行接口或常規(guī)模擬量方式方便靈活地接入電廠的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，便于遠(yuǎn)方控制和實現(xiàn)發(fā)電機組的綜合協(xié)調(diào)控制。數(shù)字式勵磁控制是電廠計算機綜合控制系統(tǒng)不可缺少的組成部分。數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器可與上位計算機通信，由上位計算機直接改變機組給定電壓值，非常簡便地實現(xiàn)全廠機組的無功成組調(diào)節(jié)及母線電壓的實時控制。便于產(chǎn)品更新?lián)Q代。第89頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2090EXC9000靜態(tài)勵磁系統(tǒng)由調(diào)節(jié)柜、功率柜、滅磁開關(guān)柜、非線性電阻柜和勵磁變壓器組成。微機勵磁調(diào)節(jié)器舉例第90頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2091第91頁,共103頁，2024年2月25日，星期天大電流集電環(huán)第92頁,共103頁，2024年2月25日，星期天碳刷第93頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2094發(fā)電機電刷的檢查與維護1對滑環(huán)和電刷的維護，運行中每班應(yīng)檢查1～2次，如發(fā)現(xiàn)異常，及時處理，并做好匯報和記錄。2發(fā)電機滑環(huán)和電刷的檢查維護應(yīng)做到以下幾方面：2.1檢查滑環(huán)上電刷是否冒火，火花大小狀況并及時調(diào)整、消除。2.2電刷在刷框內(nèi)應(yīng)活動自如，不應(yīng)有跳動、搖動、碎裂及卡澀、焊附狀況。2.3檢查中及時調(diào)整壓簧壓力，使電刷受力均勻．若壓簧失去彈性或變形，應(yīng)及時更換。2.4檢查電刷刷辮是否完整，與電刷的連接是否緊密良好，有無發(fā)熱、脫辮、燒斷股線和觸碰機構(gòu)件的情況。第94頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/20952.5檢查電刷邊緣是否有剝落的情況。2.6檢查電刷的磨損情況，電刷長度不應(yīng)小于1/3，以避免銅辮磨出損壞滑環(huán)，長度不足時應(yīng)及時更換，但每次更換不得超過總數(shù)的1/4。2.7檢查各電刷的電流分擔(dān)是否均勻(差別不超過10%)，有無過熱現(xiàn)象，對分擔(dān)電流少的電刷應(yīng)予更換。2.8檢查滑環(huán)表面溫度，不應(yīng)超過120℃，滑環(huán)應(yīng)光亮整潔，若發(fā)現(xiàn)白色則為過熱。2.9檢查刷架情況，刷握、刷框和刷架上應(yīng)整潔無積垢，刷框不應(yīng)與滑環(huán)相碰。2.10檢查滑環(huán)及電刷的溫升和噪聲以及振動無異常。2.11發(fā)電機停運時，應(yīng)檢查滑環(huán)的通風(fēng)溝是否堵塞，電刷接觸面是否光亮。第95頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2096電刷冒火時的處理若電刷研磨不良與滑環(huán)接觸不完全，應(yīng)更換研磨好的電刷。若電刷間負(fù)荷分配不均勻，應(yīng)使電刷與刷辮，刷辮與刷框的接觸良好。若電刷壓簧失去彈性，應(yīng)更換好的壓簧。若電刷壓力不均勻，應(yīng)及時調(diào)整；若電刷過短，不能維持壓力時必須予以更換；若電刷接觸面不潔，應(yīng)取下電刷用不掉纖維的干凈布擦拭，如無效可在布上浸沾微量四氯化碳擦拭；第96頁,共103頁，2024年2月25日，星期天2024/4/2097若電刷搖動或卡澀，應(yīng)使之在刷框內(nèi)活動自如，與刷框之間有0.1～0.2mm的間隙；若電刷間負(fù)荷分配不均勻，應(yīng)檢查電流分布情況，調(diào)整處理