發(fā)電機的勵磁控制原理

1、發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)同步發(fā)電機為了實現(xiàn)能量的轉換，需要有一個直流磁場，而產生這個磁場的直流電流，稱為發(fā)電機的勵磁電流。根據(jù)勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機，稱為他勵發(fā)電機，從發(fā)電機本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發(fā)電機。 一、發(fā)電機獲得勵磁電流的方式： 1、直流發(fā)電機供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機，這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發(fā)電機同軸，發(fā)電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點，是過去幾十年間發(fā)電機主要勵磁方式，具有較成熟的運行經驗。缺點是

2、勵磁調節(jié)速度較慢，維護工作量大，故在10MW以上的機組中很少采用。 2、交流勵磁機供電的勵磁方式，現(xiàn)代大容量發(fā)電機有的采用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發(fā)電機大軸上，它輸出的交流電流經整流后供給發(fā)電機轉子勵磁，此時，發(fā)電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機。為了提高勵磁調節(jié)速度，交流勵磁機通常采用100200HZ的中頻發(fā)電機，而交流副勵磁機則采用400500HZ的中頻發(fā)電機。這種發(fā)電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內，轉子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因

3、此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉動接觸部件，具有工作可靠、結構簡單、維護方便等優(yōu)點。 3、無勵磁機的勵磁方式：在勵磁方式中不設置專門的勵磁機，而從發(fā)電機本身取得勵磁電源，經整流后再供給發(fā)電機本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機出口的整流變壓器取得勵磁電流，經整流后供給發(fā)電機勵磁，這種勵磁方式具有結簡單，設備少，投資省和維護工作量少等優(yōu)點。自復勵磁方式除沒有整流變壓外，還設有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時，給發(fā)電機提供較大的勵磁電流，以彌補整流變壓器輸出的不足。我們集團公司所用的發(fā)電機勵磁方式全部為交流

4、勵磁機供電的勵磁方式，勵磁調節(jié)裝置采用的是南汽集團的數(shù)字式雙通道勵磁調節(jié)器(DVR-2000)。二、交流勵磁機的組成：交流勵磁機由一臺主勵磁機和一臺副勵磁機組成。示意圖如下：同步發(fā)電機電樞主勵磁機電樞副勵磁機磁場同步發(fā)電機磁場副勵磁機定子主勵磁機磁場自動電壓調節(jié)器NS主勵磁機采用一臺三相交流無刷勵磁機，其中磁極靜止、電樞旋轉；副勵磁機采用一臺單相交流永磁發(fā)電機，其中電樞靜止、磁極旋轉。勵磁機轉軸通過法蘭與發(fā)電機聯(lián)接在一起，實現(xiàn)三機無刷勵磁。主勵磁機和副勵磁機設計在同一個閉路管道通風殼體內，它的進風、出風全通道勵磁機底架，然后再通到同步發(fā)電機進風口處。三、勵磁系統(tǒng)的工作過程：當發(fā)電機在汽輪機的拖

5、動下旋轉到3000r/min時，永磁發(fā)電機發(fā)出的電壓應有220V、400HZ，經過隔離變壓器隔離整流后供給勵磁裝置作為電源，勵磁裝置電源采用兩路供電：一路來自永磁機電源整流，另一路后備電源，來自廠用直流電。兩路電源通過逆止二極管并聯(lián)運行，任何一路失電，DVR調節(jié)器仍能正常工作。經過勵磁裝置調節(jié)整流后供給交流勵磁機的勵磁繞組，勵磁機電樞發(fā)出的電經過熔斷器通過同軸旋轉的二極管全波整流后，送給交流發(fā)電機的轉子勵磁繞組。接線原理圖如下：主勵磁機磁場繞組轉子部分快速熔斷器正散熱環(huán)負散熱環(huán)同步發(fā)電機定子繞組整流二極管同步發(fā)電機磁場繞組ABC四、勵磁系統(tǒng)的運行控制：發(fā)電機既是有功電源，又是無功電源，而同步發(fā)

6、電機并網運行后發(fā)出的無功功率的大小，取決于勵磁電流的大小。勵磁系統(tǒng)對發(fā)出無功功率，維持系統(tǒng)電壓水平是至關重要的。勵磁控制柜的輸入電氣信號有發(fā)電機3YH、4YH電壓及從發(fā)電機電流互感器來的三相定子電流信號。各路信號經各自的信號處理及變換電路對信號濾波、隔離放大，變換成適合于 AD采樣的信號。這些信號送入AD變換器，由程序控制依次進行模數(shù)轉換成數(shù)字量，存放在存貯器中，供微機勵磁調節(jié)器使用。微機勵磁調節(jié)器輸出的電流、電壓為直流量。利用以上采集到的數(shù)據(jù)，通過軟件計算可以得到發(fā)電機的運行工況，勵磁系統(tǒng)參數(shù)，DVR調節(jié)器輸出參數(shù)等全部信息，如交流量采用24點快速傅立葉變換（FFT）計算出發(fā)電機三相電壓有效

7、值，三相電流有效值，有功功率P，無功功率Q。1、發(fā)電機電壓調節(jié)：發(fā)電機在并網運行前，電壓的調節(jié)既通過增磁/減磁開關調節(jié)勵磁電流的大小來實現(xiàn)，可以通過自動或手動方式調節(jié)發(fā)電機的機端電壓，當采用自動升壓方式時，發(fā)電機機端電壓自動升到90%的額定電壓。也可以接收同期裝置發(fā)來的升壓/降壓脈沖信號自動調節(jié)機端電壓。2、無功功率的調節(jié)：發(fā)電機在并入電網運行后，要改變發(fā)電機勵磁電流，感應電勢和定子電流也跟著變化，此時發(fā)電機的無功電流也跟著變化。為了改變發(fā)電機的無功功率，必須調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機勵磁電流并不是通常所說的“調壓”，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。增加發(fā)電機的勵磁電流時，發(fā)電機

8、的感應電勢、定子電流和無功功率都會增加，而功率因數(shù)會降低。發(fā)電機并網運行時，有功功率增加到1/3的額定功率時，將方式選擇選擇開關由恒電壓方式轉為恒功率因數(shù)控制，功率因數(shù)的控制以滿足總降需求為主，控制范圍在0.90.92，不要超過0.95。當發(fā)電機有功功率變化范圍較大時，需要密切監(jiān)控勵磁裝置上無功功率的變化，并適當進行調節(jié)，不能使無功功率變成負值，防止發(fā)電機進相運行或失磁，造成嚴重后果。五、勵磁系統(tǒng)的保護：1、PT斷線保護：程序將測量到的3YH、4YH電壓值進行比較，如果其差值大于較大值的1/8，則發(fā)PT斷線信號，如果是3YHPT斷線，除發(fā)信號外，運行方式由自動運行切換到手動運行方式。2、V/H

9、z保護（伏赫比保護）：V/Hz是為了防止發(fā)電機及其出口變壓器出現(xiàn)磁飽和。限制和保護的原則是：a、當 V/Hz設定值時，閉鎖增磁，發(fā)過 V/Hz信號，限制增磁。b、當 V/Hz(設定值時+0.05)，面板V/Hz故障指示燈亮，過V/Hz繼電器動作，DVR調節(jié)器轉為手動方式運行。c、當頻率大于45Hz，小于47.5Hz，在自動勵磁時，等比例減小自動運行電壓給定值。d、當頻率低于45Hz時，通道退出運行并跳開關。 3、過勵限制與保護：過勵限制是為了防止發(fā)電機轉子勵磁繞組長期過負載而采取的限制勵磁措施，從轉子勵磁繞組發(fā)熱考慮，當強勵時，其容許的強勵時間t是隨發(fā)電機勵磁電流Ifd2的大小成反比關系。限制

10、和保護的原則是：a、轉子電流整定的瞬時過勵值時，延時1.5秒直接封鎖脈沖退出運行。b、當勵磁繞組發(fā)熱量50%時，發(fā)信號限制增磁。c、發(fā)熱量80%時，切手動運行，并且手動運行給定值設為90%額定勵磁電流。發(fā)熱量10%時，復歸過勵信號。4、欠勵限制及保護：欠勵限制按兩段整定，一為限制，二為保護。當發(fā)電機無功功率進入低勵限制區(qū)時，勵磁調節(jié)器將封閉減磁按鈕，并且發(fā)報警信號，同時自動進行增磁，直到退出低勵狀態(tài)。如果勵磁調節(jié)器在某種工況下進入低勵限制區(qū)，而沒有被控制住，無功功率繼續(xù)減少，當無功功率低于保護線時，調節(jié)器發(fā)報警信號并且切手動方式運行。其保護線為對應的限制線上無功功率的1.25倍。5、空載過電壓

11、保護：機組并網運行還是空載運行，取決于主油開關的狀態(tài)，油開關的狀態(tài)根據(jù)定子電流的有無進行判別，過電壓定值設定為額定電壓的1.2倍。發(fā)電機解列以前應將無功功率減到零，否則解列以后發(fā)電機電壓會上升，容易造成發(fā)電機過壓。6、觸發(fā)脈沖丟失的檢測：觸發(fā)脈沖重新被CPU回讀，并進行綜合判斷，確定失脈沖的相，并顯示在液晶顯示器上。失脈沖發(fā)生時，發(fā)報警信號。7、系統(tǒng)自檢保護：系統(tǒng)自檢功能含存儲器校驗、電源檢測、可控硅故障，通訊故障等、當有故障發(fā)生時，發(fā)通道故障信號，同時本通道退出運行。對于主備用系統(tǒng)，備用通道自投。8、旋轉二極管故障報警：在機組正常運行時，二極管有可能發(fā)生故障，所以每個二極管串聯(lián)了一只快速熔斷

12、器，假如一只二極管擊穿短路，引起較大的電流時，將使相應的熔斷器熔斷。二極管故障檢測器檢測到該信號動作，發(fā)出報警信號。此時應及時停機，檢查原因并進行處理。六、勵磁系統(tǒng)的故障處理：1、當通道A 或者通道B故障或異常，發(fā)出報警信號時，運行人員應立即采取相應措施。如果發(fā)生了切手動，例如：過勵限制，欠勵限制，V/Hz限制等等，首先，操作增磁/減磁開關，將發(fā)電機調節(jié)到正常的運行狀態(tài)下，其次將操作控制開關與實際運行狀態(tài)進行對應，如果發(fā)生了通道自行切手動，應當操作手、自動選擇開關與當前的運行位置一致，如果發(fā)生了通道切換，則操作通道選擇開關與當前運行的通道運行位置一致。2、回到勵磁調節(jié)器柜前，先不要復歸報警信號，先檢查并記錄面板顯示的故障指示，觀察顯示屏上端的具體的故障顯示并記錄下來。3、進入故障通道菜單中的“故障追憶”子菜單，認真記錄故障追憶里面所有本次發(fā)生故障顯示的所有內容。上下鍵可以切換屏幕和故障記錄。本故障追憶最多可以記錄20次故障情況。4、進入故障通道菜單中的“事件記錄”子菜單，記錄所有開關量的變位。記錄總的數(shù)量為20個先進先出的原則。同時顯示出該開關