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东北区域发电机组并网安全条件及评价 电气二次设备评价单元 讲 义 概述 在电力系统中，对继电保护装置、安全自动控制装置、电力专用通信装置、电网调度自动化装置和直流供电装置等，习惯上称为电气二次设备，由这些设备分别构成的系统称为电气二次系统。 电气二次系统是整个电力系统不可缺少的重要组成部分。二次系统的功能是实现人与一次系统的联系，并加强一次系统的内部联系，支撑一次系统或设备安全、可靠、稳定运行。 依据《东北区域发电机组并网安全条件及评价实施细则》中关于发电机组并网安全基本条件（新修订版）电气二次设备评价项目的划分，本讲义分为七个部分对电气二次设备评价进行介绍： 发电机的励磁系统 继电保护及安全自动装置 调度自动化系统 电力系统通信 直流系统 静止变频器 电力二次系统安全防护 此外，还对近几年来现场评价发现电厂普遍存在的一些相同问题进行了统计，以供大家参考。 第一章 发电机的励磁系统 同步发电机是电力系统能源的生成元件，它将原动机的机械能转变为电能。在这种能量转换中，励磁系统起着关键作用，可以说没有励磁系统就不可能将原动机的机械能转换成电能，鉴于励磁系统的这种关键作用，因此在安全性评价中，必须对励磁系统的评价给予特殊重视。 我们知道，发电机定子开有槽，槽内布置着电枢绕组。定子的三相绕组在空间上彼此相差120°电角度，如果通过三相对称电流，便要产生一旋转磁场，定子的旋转磁场与转子的磁极磁场在气隙上按正弦分布并保持同步旋转，通过电磁拉力将原动机的机械功率转换成电功率输送到电网中。发电机的转速与磁极的对数有一定关系，汽轮发电机的转速高，磁极对数少，转子所受离心力大，通常采用隐极式转子；水轮发电机转速低，磁极对数多。水轮发电机为了加工方便，采用凸极式转子。不同结构的发电机，运行特性也不一样。 发电机的励磁系统简介 励磁系统是发电机的重要组成部分，它包括供给发电机励磁电流的直流电源及其电路的控制设备和自动装置等。在电力系统发生故障或其他暂态过程中，发电机的工作状态在很大程度上与励磁系统有关。特别是近年来单机容量和输电距离不断增长，对励磁系统的要求更高，励磁系统对电力系统运行稳定性和发电机本身工作的可靠性的影响就更大了。 发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成，如图1-1所示。励磁功率单元向发电机转子提供励磁电流，而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。 励磁系统向发电机的励磁绕组提供励磁电流以建立转子磁场，并根据发电机运行工况自动调节励磁电流以维持机端电压和系统电压水平，并决定着电力系统中并联运行机组间无功功率的分配。 电力系统 发电机～励磁功率单元 电力系统 发电机 ～ 励磁功率单元 输入信息励磁调节器 输入信息 励磁调节器 励磁自动控制系统 励磁自动控制系统 图1-1励磁自动控制系统构成框图 一、对励磁系统的基本要求 （一）对励磁调节器的基本要求 励磁调节器的主要任务是检测和综合系统运行状态的信息，以产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的励磁电流，对它的要求如下： （1）系统正常运行时，励磁调节器能反应发电机电压的高低，以维持发电机电压在给定水平，并能合理分配机组之间的无功功率和便于实现无功功率的转移。 （2）对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区运行，要求励磁调节器没有失灵区。 （3）能迅速反应系统故障，具备强行励磁控制功能，以提高暂态运行稳定性和改善系统运行条件。 （4）具有低励限制功能。 （5）具有较小的时间常数，能迅速响应输入信号的变化。 （6）结构简单可靠，操作维护方便，并做到系列化、标准化。 （二）对励磁功率单元的要求 励磁功率单元的主要任务是在励磁调节器的控制下，迅速地向发电机提供合适的励磁电流，对它的要求如下： （1）励磁功率单元应有足够的容量，以适应发电机各种工况的要求。 （2）应具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度，以改善电力系统的运行条件和提高系统的暂态稳定性。 励磁顶值电压Ufm是指励磁功率单元在强行励磁时，可能提供的最高输出电压值。励磁顶值电压Ufm与额定工况下的励磁电压UfN之比称为强励倍数，其值的大小，一般为1.5～2.0。 （3）励磁功率单元实质上是一个可控的直流电源，它应具有一定的独立性和可靠性，不受与发电机相联系的电力网络故障的影响。 二、励磁系统的几种典型结构 （一）直流励磁机系统 直流励磁机大多与发电机同轴，按励磁机的励磁绕组供电方式的不同又可分为自励式和他励式两种。这种励磁方式只能在100MW以下的容量机组采用。 （二）交流励磁机带静止整流器励