勵磁系統(tǒng)的作用及分類

1、Word文檔 勵磁系統(tǒng)的作用及分類 1.1什么是勵磁系統(tǒng)？ 供應發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設備稱為勵磁系統(tǒng)。 1.2勵磁系統(tǒng)構(gòu)成 它分為勵磁功率單元和勵磁調(diào)整器兩個主要部分： 1.勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子供應勵磁電流； 2.勵磁調(diào)整器則依據(jù)輸入信號和給定的調(diào)整準則掌握勵磁功率單元的輸出。 1.3勵磁系統(tǒng)的作用 1.3.1維持發(fā)電機或其他掌握點(例如發(fā)電廠高壓側(cè)母線)的電壓在給定水平 維持電壓水平是勵磁掌握系統(tǒng)的最主要的任務，有以下3個主要緣由: 第一，保證電力系統(tǒng)運行設備的平安。電力系統(tǒng)中的運行設備都有其額定運行電壓和最高運行電壓。保持發(fā)電機端電壓在容許水平上，是保證發(fā)電機及電力系統(tǒng)設備

2、平安運行的基本條件之一，這就要求發(fā)電機勵磁系統(tǒng)不但能夠在靜態(tài)下，而且能在大擾動后的穩(wěn)態(tài)下保證發(fā)電機電壓在給定的容許水平上。 發(fā)電機運行規(guī)程規(guī)定，大型同步發(fā)電機運行電壓不得高于額定值的110。 其次，保證發(fā)電機運行的經(jīng)濟性。發(fā)電機在額定值四周運行是最經(jīng)濟的。假如發(fā)電機電壓下降,則輸出相同的功率所需的定子電流將增加,從而使損耗增加。規(guī)程規(guī)定大型發(fā)電機運行電壓不得低于額定值的90；當發(fā)電機電壓低于95時，發(fā)電機應限負荷運行。其他電力設備也有此問題。 第三，提高維持發(fā)電機電壓力量的要求和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求在很多方面是全都的。勵磁掌握系統(tǒng)對靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的改善，都有顯著的作用，而且是最

3、為簡潔、經(jīng)濟而有效的措施。 1.3.2掌握并聯(lián)運行機組無功功率合理安排 并聯(lián)運行機組無功功率合理安排與發(fā)電機端電壓的調(diào)差率有關。發(fā)電機端電壓的調(diào)差率有三種調(diào)差特性：無調(diào)差、負調(diào)差和正調(diào)差。 兩臺或多臺有差調(diào)整的發(fā)電機并聯(lián)運行時,按調(diào)差率大小安排無功功率。調(diào)差率小的安排的無功多,調(diào)差率大的安排到的無功少。 假如發(fā)電機變壓器單元在高壓側(cè)并聯(lián),由于變壓器有較大的電抗,假如采納無差特性,經(jīng)變壓器到高壓側(cè)后,該單元就成了有差調(diào)整了。若變壓器電抗較大,為使高壓母線電壓穩(wěn)定,就要使高壓母線上的調(diào)差率不至太大,這時發(fā)電機可采納負調(diào)差特性,其作用是部分補償無功電流在主變壓器上形成的電壓降落,這也稱為負荷補償。

4、調(diào)差特性由自動電壓調(diào)整器中附加的調(diào)差環(huán)節(jié)整定。與大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的機組,調(diào)差率Ku在土(3%10%)之間調(diào)整。 同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)種類許多，目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用的有以下幾種類型。 二、勵磁系統(tǒng)分類 勵磁系統(tǒng)分類表： 自并勵勵磁系統(tǒng) 這是自勵系統(tǒng)中接線最簡潔的勵磁方式。其典型原理圖如圖1-8所示。只用一臺接在機端的勵磁變壓器ZB作為勵磁電源，通過可控硅整流裝置KZ直接掌握發(fā)電機的勵磁。這種勵磁方式又稱為簡潔自勵系統(tǒng)，目前國內(nèi)比較普遍地稱為自并勵（自并激）方式。 自并勵系統(tǒng)的組成 勵磁系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：勵磁變壓器、可控硅整流裝置、勵磁調(diào)整器、滅磁及過電壓愛護裝置、初勵裝置。 自并激方式的優(yōu)點：

5、 設備和接線比較簡潔；由于勵磁系統(tǒng)無轉(zhuǎn)動部分，具有較高的牢靠性； 勵磁變壓器放置自由，縮短了機組長度；降低了造價， 勵磁調(diào)整速度快，是一種高起始響應的勵磁系統(tǒng)。 正常停機可使用采納三相全控橋時，逆變滅磁，減輕滅磁系統(tǒng)的負擔。 自并勵系統(tǒng)的發(fā)電機電壓和轉(zhuǎn)速成一次方關系，對抑制甩負荷后的電壓，要比采納同軸式溝通勵磁機的他勵系統(tǒng)有利 勵磁變壓器 勵磁變壓器為勵磁系統(tǒng)供應勵磁能源。對于自并激勵磁系統(tǒng)的勵磁變壓器，通常不設自動開關。高壓側(cè)可加裝高壓熔斷器，也可不加。 勵磁變壓器可設置過電流愛護、溫度愛護。容量較大的油浸勵磁變壓器還設置瓦斯愛護。大多小容量勵磁變壓器一般自己不設愛護。變壓器高壓側(cè)接線必需包

6、括在發(fā)電機的差動愛護范圍之內(nèi)。勵磁變壓器的聯(lián)接組別，通常采納Y/組別，Y/Y12組別通常不用。與一般配電變壓器一樣，勵磁變壓器的短路壓降為4%8%。 可控硅整流橋 自并激勵磁系統(tǒng)中的大功率整流裝置均采納三相橋式接法。這種接法的優(yōu)點是半導體元件承受的電壓低，勵磁變壓器的利用率高。三相橋式電路可采納半控或全控橋方式。這兩者增加勵磁的力量相同，但在減磁時，半控橋只能把勵磁電壓掌握到零，而全控橋在逆變運行時可產(chǎn)生負的勵磁電壓，把勵磁電流急速下降到零，把能量反饋到電網(wǎng)。在當今的自并激勵磁系統(tǒng)中幾乎全部采納全控橋。 自并激勵磁系統(tǒng)中的大功率整流裝置均采納三相橋式接法。這種接法的優(yōu)點是半導體元件承受的電壓低

7、，勵磁變壓器的利用率高。三相橋式電路可采納半控或全控橋方式。這兩者增加勵磁的力量相同，但在減磁時，半控橋只能把勵磁電壓掌握到零，而全控橋在逆變運行時可產(chǎn)生負的勵磁電壓，把勵磁電流急速下降到零，把能量反饋到電網(wǎng)。在當今的自并激勵磁系統(tǒng)中幾乎全部采納全控橋。 可控硅整流橋采納相控方式。 對三相全控橋，當負載為感性負載時，掌握角在0o90o之間為整流狀態(tài)（產(chǎn)生正向電壓與正向電流）；掌握角在90o150o（理論上掌握角可以達到180o考慮到實際存在換流重疊角，以及觸發(fā)脈沖有肯定的寬度，所以一般最大掌握角取150o）之間為逆流狀態(tài)（產(chǎn)生負向電壓與正向電流）。 因此當發(fā)電機負載發(fā)生變化時，通過轉(zhuǎn)變可控硅的

8、掌握角來調(diào)整勵磁電流的大小，以保證發(fā)電機的機端電壓恒定。 對于大型勵磁系統(tǒng)，為保證足夠的勵磁電流，多采納數(shù)個整流橋并聯(lián)。 整流橋并聯(lián)支路數(shù)的選取原則為：（N+1）（也有采納N+2的，但考慮到現(xiàn)在可控硅以及可控硅整流橋制造技術(shù)的日益成熟，采納2橋冗余好像已經(jīng)沒有必要）。 N為保證發(fā)電機正常勵磁的整流橋個數(shù)。即當一個整流橋因故障退出時，不影響勵磁系統(tǒng)的正常勵磁力量。 勵磁掌握裝置 勵磁掌握裝置包括自動電壓調(diào)整器和起勵掌握回路。對于大型機組的自并激勵磁系統(tǒng)中的自動電壓調(diào)整器，多采納基于微處理器的微機型數(shù)字電壓調(diào)整器。勵磁調(diào)整器測量發(fā)電機機端電壓，并與給定值進行比較，當機端電壓高于給定值時，增大可控硅的掌握角，減小勵磁電流，使發(fā)電機機端電壓回到設定值。當機端電壓低于給定值時，減小可控硅的掌握角，增大勵磁電流，維持發(fā)電機機端電壓為設定值。 這種勵磁方式整個系統(tǒng)沒有任何轉(zhuǎn)動接觸元件。其原理圖見圖1-9。 無刷勵磁系統(tǒng)中，主勵磁機（ACL）電樞是旋轉(zhuǎn)的，它發(fā)出的三相溝通電經(jīng)旋轉(zhuǎn)的二極管整流橋整流后直接送發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路。由于主勵磁機電樞及其硅整流器與主發(fā)電機轉(zhuǎn)子都在同一根軸上旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)及電刷等轉(zhuǎn)動接觸元件。無刷勵磁系統(tǒng)中的副勵磁機（PMG）是一個永磁式中頻發(fā)電機，它與發(fā)電機同軸旋轉(zhuǎn)