水轮发电机组励磁系统1.ppt

第一节概述 同步发电机的励磁系统：指提供可调节励磁电流的装置的全部组合。 其中包括：产生可调节励磁电流的功率单元“如励磁机”与控制功率单元的励磁调节器两个主要组成部分，以及相关的测量仪表、辅助设备等。 功率单元的作用：向发电机转子输入可调节的直流励磁电流，在转子励磁绕组上建立起一个可控的磁场。 励磁调节器的作用是：根据输入信号控制功率单元的输出。 励磁电流是同步发电机产生无功功率的来源。因此，在电力系统运行中，良好的励磁系统对改善电力系统的运行有着重要的意义。 电力系统中自动调节励磁系统的任务 在正常运行条件下维持发电机端或系统某点电压在给定水平 实现并联运行发电机组的无功功率的合理分配 提高同步发电机并联运行的稳定性 励磁系统改善电力系统运行条件（1.提高继电保护动作的灵敏度.2.改善电动机自启动条件3.允许发电机失磁异步运行） 对于水能发电机应要求能强行减磁 对励磁系统的基本要求 系统正常运行时，励磁调节器应能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平 励磁调节器应能合理分配机组的无功功率，为此，励磁调节器应保证同步发电机端电压调差系数可以在10％以内进行调整。 励磁调节器应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件 要求励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量 具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。 同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源 按功率单元的不同，可分为直流励磁机系统、交流励磁机系统及半导体励磁系统。 同步发电机励磁系统 一、直流励磁机系统 优点：结构简单、运行可靠； 缺点：励磁机为整流子，平时对整流子、电刷的维护工作量大；当需要的励磁电流很大时，换向困难。 该系统只能适用于10万KW以下的中小型机组。 1、自励直流励磁机系统 发电机转子绕组由专用的直流励磁机供电 调整励磁机磁场电阻，可改变励磁机励磁电流 2、他励直流励磁机系统 他励直流励磁机的励磁绕组是由副励磁机供电的，比自励多用了一台副励磁机 二、交流励磁机励磁系统 1、他励交流励磁机励磁系统 他励直流励磁机的励磁绕组是由副励磁机供电的，比自励多用了一台副励磁机 该励磁系统多用于水能发电机。 二、交流励磁机系统 大容量的发电机多采用交流励磁机经整流器的励磁系统，因为交流励磁机无整流子，容量可以造得较大。 根据交流励磁电源整流方式及整流状态的不同，这类系统又可分为两类： 1、带静止整流器的励磁系统（因整流器位于静止位置） 分为：他励式与自励式 他励式： 自励式： 2、无刷励磁系统 转子滑环允许通过的电流目前为：8000-10000A，当励磁电流超过时应采用无刷励磁系统 。 无炭刷和滑环，维护工作量大为减少 供电可靠性高。无刷、发电机励磁由励磁机独立供电。 发电机励磁控制是通过调节交流励磁机的励磁实现的，因而励磁系统的响应速度较慢。 发电机转子及其励磁电路都随轴旋转，因此在转子回路中不能接入灭磁设备，发电机转子回路无法实现直接灭磁，也无法实现对励磁系统的常规检测（如转子电流、电压，转子绝缘，熔断器熔断信号等），必须采用特殊的测试方法 要求旋转整流器和快速熔断器等有良好的机械性能，能承受高速旋转的离心力。 因为没有接触部件的磨损，所以也就没有炭粉和铜末引起的对电机绕组的污染，故电机的绝缘寿命较长。 长度增加，制造工艺复杂。 三、静止励磁系统（发电机自并励系统） 静止励磁方式的主要优点是： 励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分，维护费用省，可靠性高。 不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，这样可减小基建投资。 直接利用晶闸管取得励磁能量，机端电压与机组转速的一次方成正比，故静止励磁输出的励磁电压与机组转速的一次方成比例。而同轴励磁机励磁系统输出的励磁电压与转速的平方成正比。这样，当机组甩负荷时静态励磁系统机组的过电压就低。 第三节励磁系统的换流电路 在各种励磁系统中，除了直流励磁机励磁系统外，其他类型的历次系统均需要三相可控或不可控整流电路 一、三相半控桥式整流电路 当触发角为0度时 Ud= 2.34Up 当触发角大于0度有： Ud=2.34Up（1+cosa) ÷2 a的可变范围是180度 二、三相全控桥式整流电路 全控桥在一个工频周期中的触发脉冲数为6个，各脉冲相距为60度 1、整流工作过程 整流过程只能在触发角小于90度内产生， Ud=2.34Upcosa 2、逆变过程的分析 全控桥在触发角大于90度时，即直流变成交流输出。励磁系统中利用逆变来实现快速灭磁。 自动调节器的概念和基本框图 励磁调节器是一个闭环比例调节器。 输入量：发电机电压UG 输出量：励磁机的励磁电流或是转子电流，通称为If 功能：一是保持发电机的端电压不变；其次是保持并联机组间无功电流的合理分配