勵磁調(diào)節(jié)裝置

1、 勵磁系統(tǒng)的定義專門為同步發(fā)電機(jī)提供勵磁電流的設(shè)備，即與同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓的建立、調(diào)整以及必要時使其消失的有關(guān)設(shè)備。 勵磁系統(tǒng)的組成勵磁功率單元向發(fā)電機(jī)勵磁繞組（轉(zhuǎn)子繞組）提供直流勵磁電流。勵磁控制部分（勵磁調(diào)節(jié)裝置AER）根據(jù)機(jī)端電壓的變化，控制勵磁功率單元的輸出，達(dá)到調(diào)節(jié)勵磁電流的目的。 向發(fā)電機(jī)勵磁繞組提供一個可調(diào)的直流電流（或電壓），以滿足發(fā)電機(jī)正常發(fā)電和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的需要。電壓控制 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，維持發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)某點(diǎn)電壓水平某點(diǎn)電壓水平 ?？刂茻o功功率的分配 通過勵磁電流的調(diào)節(jié)，可以控制發(fā)電機(jī)輸出的無功功率，使并列運(yùn)行機(jī)組間的無功使并列運(yùn)行機(jī)組間的無功負(fù)荷合

2、理分配。負(fù)荷合理分配。提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定極限，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。行的穩(wěn)定性。 靜態(tài)穩(wěn)定：是指穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下的電力系統(tǒng)，在受到一個小干擾后受到一個小干擾后，經(jīng)過一定時間，能自動地恢自動地恢復(fù)到（或靠近）干擾前的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。復(fù)到（或靠近）干擾前的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。 暫態(tài)穩(wěn)定：是指穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下的電力系統(tǒng)，在受到一個大干擾后受到一個大干擾后，能從原來的運(yùn)行狀態(tài)從原來的運(yùn)行狀態(tài)，不失去同步地過渡到另一個新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)過渡到另一個新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。提高繼電保護(hù)動作的靈敏度 電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，勵磁裝置進(jìn)行強(qiáng)勵進(jìn)行強(qiáng)勵，可增大發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢，使短路

3、電流加大使短路電流加大，從而提高保護(hù)的靈敏性?？焖贉绱?發(fā)電機(jī)變壓器組內(nèi)部故障時內(nèi)部故障時，保護(hù)快速動作，將發(fā)變組從系統(tǒng)中切除； 勵磁裝置快速滅磁，使轉(zhuǎn)子繞組的磁場盡快減弱快速滅磁，使轉(zhuǎn)子繞組的磁場盡快減弱到最小程度到最小程度，從而降低故障造成的損害。 改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件 改善異步電動機(jī)的自啟動條件 為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件 重負(fù)荷跳、合閘時，減少電壓的波動直流勵磁機(jī)供電的勵磁方式采用直流勵磁機(jī)向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路提供勵磁電流。勵磁電流過大時，換向困難，維護(hù)量大使用在100MW以下機(jī)組交流勵磁機(jī)經(jīng)整流供電的勵磁方式交流勵磁機(jī)交流勵磁機(jī)也是一臺交流同步發(fā)電機(jī)，其輸出的交流電壓經(jīng)大功率整流后供給發(fā)

4、電機(jī)的輸出的交流電壓經(jīng)大功率整流后供給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路。轉(zhuǎn)子回路。它勵靜止可控硅整流勵磁系統(tǒng)它勵靜止晶體管（硅）整流勵磁系統(tǒng)它勵旋轉(zhuǎn)可控硅整流勵磁系統(tǒng)它勵旋轉(zhuǎn)晶體管（硅）整流勵磁系統(tǒng)二極管（硅）可控硅適用于勵磁（滑環(huán)）電流小于800010000A的同步發(fā)電機(jī)。 二極管（硅）可控硅適用于勵磁（滑環(huán)）電流大于于800010000A的同步發(fā)電機(jī)靜止勵磁系統(tǒng) 勵磁系統(tǒng)中沒有轉(zhuǎn)動部分，發(fā)電機(jī)勵磁功率取自發(fā)電機(jī)機(jī)端，經(jīng)勵磁變壓器降壓、經(jīng)勵磁變壓器降壓、可控硅整流橋整流后，供給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子可控硅整流橋整流后，供給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路?；芈?。靜止勵磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： （）結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、造價低、維護(hù)量小； （）沒

5、有勵磁機(jī)，縮短了機(jī)組主軸的長度，可減少電廠造價； （）直接用可控硅控制轉(zhuǎn)子電壓，可獲得很快的勵磁電壓響應(yīng)速度。 起勵方式起勵方式殘壓起勵：殘壓通過勵磁變壓器供給發(fā)電機(jī)初始勵磁。發(fā)電機(jī)只要有剩磁，一般情況下均能自勵建壓。他勵起勵：當(dāng)發(fā)電機(jī)剩磁不足或沒有剩磁時，需要他勵起勵來建立起發(fā)電機(jī)的電壓。起勵電源來自廠用直流電源，或由廠用交流電源降壓整流后供給。勵磁變壓器勵磁變壓器 勵磁變壓器通常不設(shè)自動開關(guān)。高壓側(cè)可加裝高壓熔斷器，也可不加。 對于大容量的勵磁變壓器，通常采用三個單相干式變壓器組合而成。通常采用接線組別。 大功率整流裝置大功率整流裝置 整流裝置均采用三相橋式接法。其優(yōu)點(diǎn)是半導(dǎo)體元件承受的電

6、壓低，勵磁變壓器的利用率高。 三相橋式電路可采用半控或全控橋方式。 兩者增強(qiáng)勵磁的能力相同； 但在減磁時，半控橋只能把勵磁電壓控制到零，而全控橋在逆變運(yùn)行時，可產(chǎn)生負(fù)的勵磁電壓，把勵磁電流急速下降到零，把能量反饋到電網(wǎng)。自并勵靜止勵磁系統(tǒng)中多采用全控橋多采用全控橋?？煽毓枵鳂?對于大型勵磁系統(tǒng)，為保證足夠的勵磁電流，多采用數(shù)個整流橋并聯(lián)。并聯(lián)支路數(shù)一般為個橋。 為保證發(fā)電機(jī)正常勵磁的整流橋個數(shù)，當(dāng)一個整流橋因故障退出時，不會影響勵磁系統(tǒng)的正常勵磁能力。 勵磁控制裝置勵磁調(diào)節(jié)器起勵控制回路 1.按結(jié)構(gòu)分類按結(jié)構(gòu)分類 機(jī)電型、電磁型、半導(dǎo)體型、微機(jī)型2.按調(diào)節(jié)原理分類按調(diào)節(jié)原理分類1）按電壓偏差

7、比例調(diào)節(jié)）按電壓偏差比例調(diào)節(jié) 當(dāng)機(jī)端電壓上升時，調(diào)節(jié)器控制勵磁功率單元，輸出勵磁電流減小，使機(jī)端電壓下降；反之，則增大勵磁電流，使機(jī)端電壓上升。 不論產(chǎn)生電壓偏差的原因是什么，只要機(jī)端電壓變化，都能進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電壓維持在給定水平上運(yùn)行。2.按調(diào)節(jié)原理分類按調(diào)節(jié)原理分類1）按電壓偏差比例調(diào)節(jié)）按電壓偏差比例調(diào)節(jié)2）按定子電流、功率因數(shù)補(bǔ)償調(diào)解 按照機(jī)端電壓受定子電流和功率因數(shù)變化的影響進(jìn)行調(diào)節(jié)。對勵磁功率單元的要求 （）勵磁功率單元應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)容量應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)容量，以適應(yīng)電力系統(tǒng)各種工況的要求。 （）勵磁功率單元應(yīng)具有較大的強(qiáng)勵能力和快應(yīng)具有較大的強(qiáng)勵能力和快速響應(yīng)能力，速響應(yīng)能力，以改

8、善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。對勵磁調(diào)節(jié)器的要求對勵磁調(diào)節(jié)器的要求 （）電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能反映發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，維持發(fā)電機(jī)電壓在給定水平，并有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍。 （）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能穩(wěn)定分配機(jī)組之間的無功負(fù)荷。 （）調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)無失靈區(qū)，以保證發(fā)電機(jī)在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。 （）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)電力系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵磁等控制功能。 需要對發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)勵時，調(diào)節(jié)器能以最快的速度提供最大的勵磁電流（或頂值電壓）。 對勵磁調(diào)節(jié)器的要求對勵磁調(diào)節(jié)器的要求 （）應(yīng)具有較高的靈敏度、較快的反應(yīng)速度，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。以利于提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定。 （）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有

9、高度的可靠性，并且運(yùn)行穩(wěn)定。 在調(diào)節(jié)勵磁的過程中，調(diào)節(jié)器本身不應(yīng)產(chǎn)生自激磁作用和不衰減的振蕩。調(diào)節(jié)器本身的不穩(wěn)定，會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 （7）應(yīng)根據(jù)運(yùn)行要求，實(shí)行最大勵磁限制及最小勵磁限制。 （8）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有良好的靜態(tài)特性和動態(tài)特性。 （9）勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，使用、維護(hù)方便。一、三相橋式整流電路1、電路組成 、的陰極連接在一起，構(gòu)成共陰極連接； 、的陽極連接在一起，構(gòu)成共陽極連接。 2、自然換相點(diǎn) 個二極管均為自然換向?qū)?，每個工頻周期內(nèi)： 共陰極組自然換向次，自然換向點(diǎn)為t1、t3、t5； 共陽極組自然換向次，自然換向點(diǎn)為t、t、t。 3、輸出電壓瞬時值 輸出電壓瞬時值：UA

10、B、 UAC 、UBC、 輸出電壓UMN在每個工頻周期內(nèi)有6個均勻波頭，各相差60。輸出電壓平均值：UMN1.35UP-P=2.34UPUP-P勵磁變壓器二次線電壓UP勵磁變壓器二次相電壓1、電路組成二極管、構(gòu)成共陽極連接共陽極連接。 可控硅管SO、SO、SO構(gòu)成共陰極連接共陰極連接；V7為續(xù)流二極管；L、R為感性負(fù)載。 1、電路組成 共陽極組的二極管是陰極電位最低者導(dǎo)通，在自然換相點(diǎn)依次換流； 共陰極組的可控硅管是陽極電位為正、而又接受觸發(fā)信號的可控硅管導(dǎo)通，在觸發(fā)脈沖送出的時刻觸發(fā)換流。 每周期內(nèi)的六次換流中，只有三次自然換流，另有三次觸發(fā)換流。2、控制角、控制角的概念的概念 各觸發(fā)脈沖離

11、對應(yīng)的自然換向點(diǎn)的電角度。3對控制觸發(fā)脈沖的對控制觸發(fā)脈沖的要求要求同步問題同步問題：任一相可控硅的觸發(fā)脈沖，應(yīng)在控制角為0180區(qū)間的發(fā)出；并且觸發(fā)脈觸發(fā)脈沖應(yīng)與可控硅的交沖應(yīng)與可控硅的交流電源保持同步流電源保持同步 。3對控制觸發(fā)脈沖的要求對控制觸發(fā)脈沖的要求順序問題：順序問題：可控硅的觸發(fā)脈沖，應(yīng)按相序應(yīng)按相序VSO1、VSO3、VSO5的順序的順序，間隔間隔120 電度角依次發(fā)出。4. 輸出電壓 = 0時輸出電壓波形 = 30時 = 0時 = 90時 = 0時輸出電壓與控制角之間的關(guān)系2cos135. 1PPavUU當(dāng)控制角從 0增大到180時，輸出電壓平均值從1.35UP-P減小到0

12、。可見，改變控制角改變控制角的大小，的大小，可以改變整流回路輸出的電壓，可以改變整流回路輸出的電壓，滿足勵磁調(diào)節(jié)裝置對可控硅的滿足勵磁調(diào)節(jié)裝置對可控硅的控制要求控制要求。電路組成個整流元件均為可控硅。 對控制觸發(fā)脈沖的要求對控制觸發(fā)脈沖的要求 觸發(fā)脈沖應(yīng)與相應(yīng)的交流電源電壓同步 觸發(fā)脈沖的發(fā)出區(qū)間： 0180 三相觸發(fā)脈沖的相序VSO1VSO6 間隔間隔60電度角電度角 對控制觸發(fā)脈沖的對控制觸發(fā)脈沖的要求要求 觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于60、小于120，一般取80100 也可以采用“雙脈沖觸發(fā)”的方式，即本元件被觸發(fā)的同時，還送一觸發(fā)脈沖給前一元件， 工作過程= 60 在控制角控制角60的情況下，

13、共陰極組輸出的陰極電位在每一瞬間都高于共陽極組的陽極電位，故輸輸出電壓的瞬時值都大于零，出電壓的瞬時值都大于零，波形是連續(xù)的。波形是連續(xù)的。= 80當(dāng)當(dāng)60后后，輸出電壓的瞬時輸出電壓的瞬時值將出現(xiàn)負(fù)的部分。值將出現(xiàn)負(fù)的部分。這主要是由于電感性負(fù)載產(chǎn)生的反電勢，維持負(fù)載電流連續(xù)流通而產(chǎn)生的。 當(dāng)60后，輸出電壓Ud將交替出現(xiàn)正、負(fù)部分。 正的部分正的部分表示交流線電壓產(chǎn)生負(fù)載電流，交流電源向負(fù)交流電源向負(fù)載供電載供電； 負(fù)的部分負(fù)的部分表示電感性負(fù)載中的感應(yīng)電勢維持負(fù)載電流的流通，將原電感中貯存的能將原電感中貯存的能量釋放量釋放一部分。 = 90輸出電壓平均值為零= 120輸出電壓平均值為負(fù) 整流工作狀態(tài)：整流工作狀態(tài)：= 090時，輸出電壓平均值為正，將交流轉(zhuǎn)變成直流 逆變工作狀態(tài)：逆變工作狀態(tài)：=90180時，輸出電壓平均值為負(fù)，將直流轉(zhuǎn)變成交流