发电机的励磁系统与励磁保护.docVIP

电力系统自动装置 期末论文 学 院 : 电气信息学院 专 业 : 电气工程及其自动化 任课老师 : 肖先勇 班 级 : 2011级 学 号 : 姓 名 :  发电机的励磁系统与励磁保护 【摘要】文章通过对我国电力系统主要励磁系统的分别介绍，阐述了不同励磁系统的工作原理。同时还介绍了对同步发电机的过励磁保护与失磁保护及其实现方式。 【关键字】发电机、励磁系统、失磁保护、过励磁保护 引言 励磁系统是同步发电机的重要组成部分，对电力系统及发电机的稳定运行有着重要影响。因此了解电力系统中励磁系统的具体类型及其工作原理，同时加强对过励磁保护与失磁保护的研究，在电力系统中有着极其重要的意义。 励磁系统:励磁系统通过在发电机转子绕组中通以直流电流建立起主磁场，当汽轮机拖动转子旋转时，在定子电枢绕组中产生感应电动势。励磁系统的主要任务就是根据发电机的运行状态，向发电机电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足发电机各种运行方式下的需要。性能良好，可靠性高的励磁系统是保证发电机安全发电，提高电力系统稳定性所必须的。 励磁系统的主要作用:1、维持发电机端电压在给定值，当发电机负荷发生变化时，通过调节磁场的强弱来恒定机端电压。 2、合理分配并列运行机组之间的无功分配。 3、提高电力系统的稳定性，包括静态稳定性和暂态稳定性及动态稳定性。 在我国电力系统中，同步发电机的励磁系统主要有直流励磁机励磁系统和半导体励磁系统两种。 直流励磁机励磁系统 直流励磁机励磁系统是采用直流发电机作为励磁电源, 供给发电机转子回路的励磁电流。其中直流发电机称为直流励磁机。直流励磁机一般与发电机同轴, 励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子励磁电流, 形成有碳刷励磁。直流励磁机励磁系统又可分为自励式和它励式。自励与他励的区别是对主励磁机的励磁方式而言的, 他励直流励磁机励磁系统比自励励磁机励磁系统多用了一台副励磁机, 因此所用设备增多, 占用空间大, 投资大, 但是提高了励磁机的电压增长速度, 因而减小了励磁机的时间常数, 他励直流励磁机励磁系统一般只用在水轮发电机组。 自励直流励磁机励磁系统原理接线图 LH--电流互感器 YH--电压互感器 F--同步发电机 FLQ--同步发电机的励磁线圈 L--直流励磁机 LLQ--直流励磁机的励磁线圈 Rc--可调电阻 采用直流励磁机供电的励磁系统, 在过去的十几年间, 是同步发电机的主要励磁系统。目前大多数中小型同步发电机仍采用这种励磁系统。长期的运行经验证明, 这种励磁系统的优点是: 具有独立的不受外系统干扰的励磁电源, 调节方便, 设备投资及运行费用也比较少。缺点是: 运行时整流子与电刷之间火花严重, 事故多, 性能差, 运行维护困难, 换向器和电刷的维护工作量大且检修励磁机时必须停主机, 很不方便。近年来, 随着电力生产的发展, 同步发电机的容量愈来愈大, 要求励磁功率也相应增大,而大容量的直流励磁机无论在换向问题或电机的结构上都受到限制。因此, 直流励磁机励磁系统愈来愈不能满足要求。目前, 在100 MW 及以上发电机上很少采用。 半导体励磁系统 半导体励磁系统是把交流电经过硅元件或可控硅整流后, 作为供给同步发电机励磁电流的直流电源。半导体励磁系统分为静止式和旋转式两种。 2.1、静止式半导体励磁系统 静止式半导体励磁系统又分为自励式和它励式两种。 2.1.1、自励式半导体励磁系统 自励式半导体励磁系统中发电机的励磁电源直接由发电机端电压获得，经过控制整流后,送至发电机转子回路,作为发电机的励磁电流，以维持发电机端电压恒定的励磁系统，是无励磁机的发电机自励系统。最简单的发电机自励系统是直接使用发电机的端电压作励磁电流的电源，由自动励磁调节器控制励磁电流的大小, 称为自并励可控硅励磁系统，简称自并励系统。自并励系统中，除去转子本体极其滑环这些属于发电机的部件外，没有因供应励磁电流而采用的机械转动或机械接触类元件，所以又称为全静止式励磁系统。下图为无励磁机发电机自并励系统框图，其中发电机转子励磁电流电源由接于发电机机端的整流变压器ZB提供，经可控硅整流向发电机转子提供励磁电流，可控硅元件SCR由自动励磁调节器控制。系统起励时需要另加一个起励电源。 无励磁机发电机自并励系统原理接线图 无励磁机发电机自并励系统的