发电厂励磁系统原理幻灯片.ppt

励磁系统定义 励磁系统是为同步发电机提供直流磁场电流设备的总称，它是发电机的重要组成部分，直接影响发电机的运行特性。 励磁系统及其调节对象(同步发电机)共同组成的反馈控制系统，称为励磁控制系统。 励磁系统的任务 维持发电机端或指定控制点的电压在给定水平上 能稳定分配并列运行机组的无功功率 提高电力系统运行的静态稳定性 提高功率极限 扩大稳定区 改善暂态稳定性 强励能力 顶值电压响应比 改善电力系统动态稳定性 励磁系统设备 励磁系统的组成与分类 交流励磁机系统（三机它励） 交流励磁机系统（二机它励） 自并励励磁系统 无刷励磁系统 自并励励磁系统 介绍 励磁电源由一台接于机端的励磁变压器取得，经变压器ET降压后，接入晶闸管整流器SCR，通过晶闸管整流成直流后，供给发电机磁场绕组。自动励磁调节器从发电机机端取得信号，控制晶闸管的导通角，从而按需要控制发电机励磁电流。 自并励励磁系统 介绍 自并励的主要特点是：设备和接线比较简单；由于无转动部分，具有较高的可靠性；造价低；励磁变压器放置自由，缩短了机组轴系长度；励磁调节速度快。因为励磁电源相对不独立，故而需要起励电源；整流输出的直流顶值电压受发电机端或电力系统短路故障形式（三相、二相或单相短路）和故障点远近等因素的影响。 自并励发电机组的起励 当机组启动后，在转速接近额定值时，机端电压为残压，其值一般较低（约为额定电压的1%~2%）。这时由于同步电压太低，调节器可能还不能正常工作，晶闸管不能开放，故而没有励磁电流送出使发电机建立电压。因此，必须采取措施，先供给发电机初始励磁，以便发电机能够建立起一定的电压，完成起励过程。 起励措施有两类。第一类是他励起励，第二类是残压起励。 他励起励 起励电源可以是厂用蓄电池（直流），也可以是厂用交流电。厂用交流电一般通过起励变压器降压后，由二极管整流变成直流。然后通过限流电阻和直流接触器，将起励回路接入发电机磁场回路。对采用厂用蓄电池电源的，起励回路中须接入一正向二极管，防止发电机建压过程中的反充电。起励时，起励接触器闭合，励磁电流送入发电机磁场绕组，发电机电压逐渐升高。当电压升至额定电压的10%~30%时，起励回路断开，进行自励。 残压起励 当发电机残压较高（约2-5%以上）时，可利用残压起励。在起励初始阶段，整流桥中的晶闸管完全导通。然后在励磁调节器的控制下，将发电机的电压升至所整定的电压 励磁系统控制过程 励磁调节器主要由测量比较、综合放大和移相触发三个基本单元构成。 Vd0=1.35U2cosα PID控制 按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID调节器, 是连续系统控制中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。 比例调节可以减小控制系统惯性时间常数，但相对稳定性降低，而且不能消除稳态误差； 积分调节可以消除稳态误差； 微分调节可以提高控制系统的稳定性，相应可以增加比例调节放大倍数。 励磁系统调差 发电机的调差特性是机端电压与发电机无功电流的关系曲线，有三种形式：无差特性（曲线1）、正调差（曲线2）和负调差（曲线3）。 并网运行机组的调差要求 发电机最终连接到电网的调差系数应为正调差。无差调节的发电机，由于调差特性曲线有无数个公共点，机组间无功的分配不明确，机组间会发生乱抢无功的现象，导致运行不稳定。负调差的机组，如果电网电压波动增加，导致调节器电流增加，又使无功增加，发电机电压又上行，为正反馈，形成恶性循环。 发电机调差系数一般由调度部门下达定值。整定原则是：AVR的调差系数为-5%到0之间，加上主变短路阻抗后，最终为8%左右。 励磁调节器附加功能 PSS功能 软起励功能 励磁调节器限制与保护 过励限制的作用 保证发电机的过载能力得到发挥。 保护发电机励磁绕组,以免过热. 励磁反时限限制、顶值电流瞬时限制、励磁绕组过负荷保护。 保护整流设备,以免短路电流损坏元件. 励磁设备过电流保护、快速熔断器保护 过励限制的整定 过励限制：与发电机转子绕组发热特性配套。 包括过励反时限限制和瞬时电流限制两部分。 强励电压倍数大于2倍的励磁系统应有顶值电流瞬时限制功能。 强励限制：电压或电流限制，瞬时或延时限制，影响暂态稳定性，保护转子绝缘和发电机安全运行。 过励限制应在发电机转子绕组过热前动作; 应在励磁绕组过负荷保护和励磁变过流保护动作前动作; 应在整流桥(n,n-1)过负荷之前. 强励持续时间符合设备和标准要求，大于发变组后备保护动作时间。 强励倍数符合设备和标准要求。 反时限特性与要求一致。 过励限制试验 1）励磁电流测量值核对。 2）静态下输入模拟信号记录过流电流倍数和延迟动作时间，观察过励限制信号及调节器输出减少的现象。应与要求的反时限特性一致。 3）静态下输入励磁电