發(fā)電廠勵磁系統(tǒng)

勵磁系統(tǒng)電氣運(yùn)行勵磁系統(tǒng)向同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵磁繞組供給勵磁電流的整套裝置叫做勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)一般由兩部分組成：一部分用于向發(fā)電機(jī)的磁場繞組提供直流電流，以建立直流磁場，通常稱作勵磁功率輸出部分（或稱勵磁功率單元）。另一部分用于在正常運(yùn)行或發(fā)生故障時(shí)調(diào)節(jié)勵磁電流，以滿足安全運(yùn)行的需要，通常稱作勵磁控制部分（或稱勵磁控制單元或勵磁調(diào)節(jié)器）。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，同步發(fā)電機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)起著重要的作用，它不僅控制發(fā)電機(jī)的端電壓，而且還控制發(fā)電機(jī)無功功率、功率因數(shù)和電流等參數(shù)。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，維持發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)的電壓水平；合理分配發(fā)電機(jī)間的無功負(fù)荷；提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性，所以對勵磁系統(tǒng)必須滿足以下要求：

勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)1、正常運(yùn)行時(shí)，能按負(fù)荷電流和電壓的變化調(diào)節(jié)（自動或手動）勵磁電流，以維持電壓在穩(wěn)定值水平，并能穩(wěn)定地分配機(jī)組間的無功負(fù)荷。2、應(yīng)有足夠的功率輸出，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障，電壓降低時(shí)，能迅速地將發(fā)電機(jī)地勵磁電流加大至最大值（即頂值），以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。3、勵磁裝置本身應(yīng)無失靈區(qū)，以利于提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定，并且動作應(yīng)迅速，工作要可靠，調(diào)節(jié)過程要穩(wěn)定。勵磁系統(tǒng)半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)是把交流電經(jīng)過硅元件或可控硅整流后，作為供給同步發(fā)電機(jī)勵磁電流的直流電源。半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)分為靜止式和旋轉(zhuǎn)式兩種。靜止式半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)又分為自勵式和它勵式兩種。自并勵靜止勵磁系統(tǒng)——采用接于發(fā)電機(jī)出口的變壓器(稱為勵磁變壓器)作為勵磁電源，經(jīng)硅整流后供給發(fā)電機(jī)勵磁。因勵磁變壓器并聯(lián)在發(fā)電機(jī)出口，故這種勵磁方式稱為則稱為自并勵方式，勵磁變壓器、整流器等都是靜止元件，故又稱其為自并勵靜止勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)相關(guān)概念滅磁開關(guān)——是一種專用于發(fā)電機(jī)勵磁回路中的直流單極空氣自動開關(guān)。強(qiáng)勵——當(dāng)同步發(fā)電機(jī)的自動電壓調(diào)節(jié)器測得電網(wǎng)電壓低于某一設(shè)定值．通常為80％一85％額定值時(shí)，即輸出階躍信號控制勵磁系統(tǒng)使勵磁電壓迅速升至頂值的功能。用繼電器實(shí)現(xiàn)強(qiáng)行勵磁的，通常稱為繼電強(qiáng)行勵磁。滅磁——使同步發(fā)電機(jī)的勵磁電源迅速斷開并使勵磁繞組所儲存的磁場能量迅速消耗掉的措施。為了減小發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障電流或解列時(shí)過電壓所造成的危害，當(dāng)發(fā)電機(jī)短路保護(hù)或發(fā)電機(jī)異常運(yùn)行保護(hù)的繼電保護(hù)裝置動作跳開斷路器時(shí)，要求同時(shí)盡快地滅磁。勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)相關(guān)概念失磁——發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中由于某種原因失去勵磁電流，使轉(zhuǎn)子的磁場消失，叫做發(fā)電機(jī)失磁。勵磁系統(tǒng)強(qiáng)勵電壓倍數(shù)——同步發(fā)電機(jī)的勵磁機(jī)在額定轉(zhuǎn)速和規(guī)定條件下能夠提供的直流電壓最大值與其額定勵磁電壓之比值。其值一般取2，特殊情況可高于或略低于2，但不宜低于1．8。勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時(shí)間——在強(qiáng)勵作用下，勵磁電壓由額定值向頂值電壓增長，當(dāng)勵磁電壓升至頂值電壓與額定電壓之差的95％所花費(fèi)的時(shí)間。該時(shí)間小于或等于o．1s的勵磁系統(tǒng)稱為高起始勵磁系統(tǒng)。勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)相關(guān)概念勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)比——從勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)曲線所確定的輸出電壓增長率除以額定勵磁電壓所得之值，是衡量勵磁系統(tǒng)動態(tài)性能的重要指標(biāo)。亦稱勵磁系統(tǒng)標(biāo)稱響應(yīng)。其值為2．o左右，該指標(biāo)適用于有勵磁機(jī)的勵磁系統(tǒng)。軟起勵升壓方式----指投勵后，發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器自動緩慢調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓，直至升高到設(shè)定的終值電壓。滿足初始投勵條件后，發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器進(jìn)入發(fā)電機(jī)空載升壓控制流程，自動調(diào)整電壓參考值，進(jìn)行運(yùn)算，輸出所需要角度的可控硅觸發(fā)脈沖，增加發(fā)電機(jī)勵磁電流，升高發(fā)電機(jī)端電壓。勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)相關(guān)概念電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)方式是最基本、最常用的勵磁控制方式，也是勵磁運(yùn)行的主要運(yùn)行方式，電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)方式以發(fā)電機(jī)端電壓作為調(diào)節(jié)變量，調(diào)節(jié)目的是維持發(fā)電機(jī)端電壓與電壓參考值一致，而電壓參考值則主要由增磁命令（遠(yuǎn)方或就地）和減磁命令（遠(yuǎn)方或就地）進(jìn)行增加或減小。發(fā)電機(jī)空載時(shí)，電壓參考變化，使機(jī)端電壓也隨之變化；發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)，電壓參考值變化仍然使發(fā)電機(jī)電壓隨之變化，同時(shí)引起發(fā)電機(jī)無功功率更大范圍變化。勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)相關(guān)概念勵磁電流閉環(huán)調(diào)節(jié)方式是常規(guī)勵磁控制方式，主要在勵磁試驗(yàn)時(shí)或電壓閉環(huán)故障（TV斷線）時(shí)使用，勵磁電流閉環(huán)調(diào)節(jié)方式以發(fā)電機(jī)勵磁電流作為調(diào)節(jié)變量，調(diào)節(jié)目的是維持發(fā)電機(jī)勵磁電流與電流參考值一致，而勵磁電流參考值則主要由增磁命令（遠(yuǎn)方或就地）和減磁命令（遠(yuǎn)方或就地）進(jìn)行增加或減小。勵磁系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)相關(guān)概念恒輸出調(diào)節(jié)方式實(shí)際是一種開環(huán)調(diào)節(jié)方式，它不以任何的電氣量為調(diào)節(jié)對象，不管發(fā)電機(jī)工況如何變化，總是維持恒定的輸出，輸出變化主要由增磁命令（遠(yuǎn)方或就地）和減磁命令（遠(yuǎn)方或就地）進(jìn)行增加或減小。勵磁系統(tǒng)均流系數(shù)---并聯(lián)運(yùn)行各支路電流的平均值與最大支路電流值之比。均壓系數(shù)----串聯(lián)運(yùn)行各元件承受峰值電壓的平均值與最大峰值電壓之比調(diào)差系數(shù)：發(fā)電機(jī)勵磁電流從零增加到額定值時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓的相對變化。即發(fā)電機(jī)空載電壓減去帶額定勵磁電流時(shí)的發(fā)電機(jī)電壓再除以帶額定勵磁電流時(shí)的發(fā)電機(jī)電壓的比值的百分?jǐn)?shù)。調(diào)差系數(shù)表征了勵磁控制系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)電機(jī)的能力。調(diào)差系數(shù)分正調(diào)差、負(fù)調(diào)差、無調(diào)差三種，一般為負(fù)調(diào)差，即發(fā)電機(jī)電壓隨勵磁電流增加而上升。一般為2%。勵磁系統(tǒng)2我公司勵磁系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)要求2.1勵磁方式采用高起始響應(yīng)的靜態(tài)自并勵勵磁系統(tǒng)。2.2 勵磁系統(tǒng)在0.1秒內(nèi)勵磁電壓增長值達(dá)到頂值電壓和額定電壓差值的95％。2.3 當(dāng)發(fā)電機(jī)的勵磁電壓和電流不超過其最大連續(xù)出力工況下的勵磁電流和電壓的1.1倍時(shí)，勵磁系統(tǒng)能保證連續(xù)運(yùn)行。2.4 勵磁系統(tǒng)具有短時(shí)過載能力，對靜態(tài)自并勵系統(tǒng)，按80%機(jī)端電壓計(jì)算，強(qiáng)勵倍數(shù)不小于2，允許強(qiáng)勵時(shí)間≥20秒。2.5 勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)比不小于3.58倍/秒。2.6發(fā)電機(jī)電壓控制精度（從空載到滿載電壓變化），不大于0.5～1.0％的額定電壓。勵磁控制系統(tǒng)暫態(tài)增益和動態(tài)增益在機(jī)端電壓突降10～20％時(shí)，保證可控硅控制角達(dá)到最小值。2.7階躍響應(yīng)2.7.1在空載額定電壓下，當(dāng)電壓給定階躍響應(yīng)為±5％時(shí)，發(fā)電機(jī)電壓超調(diào)量不大于階躍量的30％；振蕩次數(shù)不超過3次；發(fā)電機(jī)定子電壓的調(diào)整時(shí)間不超過5秒。2.7.1發(fā)電機(jī)零起升壓時(shí)，自動電壓調(diào)節(jié)器保證定子電壓的超調(diào)量不超過額定值的10％，調(diào)節(jié)時(shí)間不大于10秒，電壓振蕩次數(shù)不大于3次。2.8自動電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓范圍2.8.1發(fā)電機(jī)空載時(shí)能在30％～110％額定電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定平滑調(diào)節(jié)，整定電壓的分辨率不大于額定電壓的0.2%。2.8.2手動調(diào)節(jié)范圍從20％空載勵磁電流到110％額定勵磁電流值。2.9電壓頻率特性2.9.1當(dāng)發(fā)電機(jī)空載頻率變化±1％，采用電壓調(diào)節(jié)器時(shí)，其端電壓變化不大于±0.25％額定值。2.9.2在發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行狀態(tài)下，自動電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓速度，不大于1％額定電壓/秒；不小于0.3％額定電壓/秒。2.10過電壓和過電流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路裝設(shè)有完備的過電壓保護(hù)，具有足夠的熱能容值，保證機(jī)組在空載誤強(qiáng)勵時(shí)，不會造成本身元件和發(fā)電機(jī)損壞，其動作電壓的分散性不大于±10％，勵磁裝置的硅元件或可控硅元件以及其它設(shè)備能承受直流側(cè)短路故障、發(fā)電機(jī)滑極、異步運(yùn)行等工況而不損壞。2.11靜態(tài)自并勵可控硅整流裝置2.11.1可控硅整流裝置有必要的裕量。當(dāng)并聯(lián)支路數(shù)等于5，有1支路退出運(yùn)行，能滿足發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵要求，即滿足N-1原則。有2支路退出運(yùn)行時(shí)，能保證發(fā)電機(jī)在額定工況下連續(xù)運(yùn)行。2.11.2可控硅整流柜中每個整流臂采用一個元件。2.11.3整流裝置5柜并聯(lián),均流系數(shù)不低于0.85。2.11.4整流柜結(jié)構(gòu)保證安全可靠，并便于測試、維護(hù)及檢修。2.11.5空氣冷卻的整流柜，采用可靠的低噪聲風(fēng)機(jī)（風(fēng)機(jī)無故障時(shí)間不小于45000小時(shí)，噪聲不大于80dB），并按100％容量考慮備用，在風(fēng)壓或風(fēng)量不足時(shí)，備用風(fēng)機(jī)能自動投入，提供兩路冷卻風(fēng)機(jī)電源，2路電源能夠自動切換。整流柜頂予留抽風(fēng)風(fēng)道接口。2.11.6在廠用電電源系統(tǒng)故障情況下（無風(fēng)機(jī)運(yùn)行），整流柜能滿足發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵及短時(shí)運(yùn)行要求。2.12自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）2.12.1AVR采用數(shù)字微機(jī)型，其性能可靠，并具有與DCS的硬接口和通信接口（型式待定）。有2個冗余主控制器A和B，兩個主控制器從信號輸入到信號輸出完全相互獨(dú)立，分別接受來自不同的PT和CT二次側(cè)的信號量，輸出一通道故障時(shí)自動切換為另一通道且無擾動觸發(fā)脈沖直接控制可控硅整流器。當(dāng)工作系統(tǒng)故障時(shí)，將自動切換至備用系統(tǒng)。每個主控制器還包含手動勵磁控制功能。AVR具有下列運(yùn)行方式：-機(jī)端恒壓運(yùn)行；-恒勵磁電流運(yùn)行；-恒無功功率運(yùn)行；-恒功率因數(shù)運(yùn)行；-發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行；-空載跟蹤網(wǎng)壓運(yùn)行。2.12.2AVR除了包括較完善的控制功能外還有：2.12.2.1具有自動啟動和手動啟動兩種方式；2.12.2.2具有用于硬件和軟件的自診斷功能，能及時(shí)的檢測出異常情況并提供處理步驟；2.12.2.3具備過渡狀態(tài)的記錄功能，以實(shí)現(xiàn)故障分析和試驗(yàn)分析。主控制器具有周期性地循環(huán)地記錄控制參數(shù)的功能，包括至少32點(diǎn)故障信號（或開關(guān)量輸入）和8點(diǎn)模擬量（例如發(fā)電機(jī)電壓、有功功率、無功功率和勵磁電流等）輸入，且記錄的項(xiàng)目可以予以修改。2.12.3在正常運(yùn)行中，參數(shù)一直被記錄著。自帶顯示屏可以方便地顯示試驗(yàn)參數(shù)和動態(tài)特性，具有調(diào)試專用通信接口，可通過該通信接口把所記錄的參數(shù)送到專用的維護(hù)工具以圖形方式顯示趨勢，并進(jìn)行調(diào)試和參數(shù)整定等工作。2.12.4每一勵磁調(diào)節(jié)器采用雙路交流電源供電和一路直流供電，電源可無擾動切換，不影響調(diào)節(jié)器運(yùn)行。2.12.5AVR設(shè)有下列單元：-過勵磁限制；1.05-1.1倍勵磁電流-過勵磁保護(hù)；1.2倍勵磁電流-低勵磁限值；一般可按有功功率P=SN時(shí)允許無功功率Q=0及P=0時(shí)Q=-(0.2～0.3)Q

-電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）；-V/H限制及保護(hù)；-PT短線閉鎖保護(hù)；-AVR還應(yīng)設(shè)有下列附加單元：-轉(zhuǎn)子接地保護(hù)；-轉(zhuǎn)子溫度測量；-串口通訊模塊。勵磁限制

勵磁系統(tǒng)各種限制器的作用是防止因無功負(fù)荷、失步及磁路過度飽和等而引起大型發(fā)電機(jī)的事故跳閘。勵磁限制包括：①V／F限制(單位頻率下的端電壓限制)；②過勵延時(shí)限制；③欠勵瞬時(shí)限制；④強(qiáng)勵定時(shí)或反時(shí)限限制；⑤最大勵磁電流瞬時(shí)限制(2.2倍勵磁電流)；PT斷線保護(hù)

為防止因發(fā)電機(jī)端的勵磁用電壓互感器高壓側(cè)熔絲熔斷或斷相時(shí)引起勵磁系統(tǒng)的誤強(qiáng)勵；通常勵磁調(diào)節(jié)器應(yīng)該同時(shí)從勵磁專用電壓互感器及測量用電壓互感器上采集發(fā)電機(jī)電壓，只有兩者均下降時(shí)才進(jìn)行強(qiáng)勵，否則只發(fā)出信號。真正發(fā)生電壓互感器斷相時(shí)，勵磁調(diào)節(jié)器也應(yīng)能保持發(fā)電機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。

2.13靜態(tài)自并勵系統(tǒng)勵磁變壓器2.13.1勵磁變壓器的高壓側(cè)將與發(fā)電機(jī)出口的離相封閉母線相連接。勵磁變壓器采用單相、頻率50Hz、Dy11接線。勵磁變壓器采用干式，自冷，F(xiàn)級絕緣，高、低壓繞組間有靜電屏蔽措施，安裝在戶內(nèi)。勵磁變壓器高壓側(cè)的絕緣水平與發(fā)電機(jī)出口電壓相匹配，能承受出口三相短路或不對稱短路。勵磁變帶防護(hù)外殼，防護(hù)等級不低于IP23，并提供與封閉母線接口的法蘭。2.13.2勵磁變壓器容量滿足在80%發(fā)電機(jī)額定電壓下發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵2倍的要求。2.13.4勵磁變壓器帶有完備的非電量保護(hù)，其中溫度監(jiān)測裝置具有遠(yuǎn)傳功能。2.14靜態(tài)自并勵勵磁系統(tǒng)采用性能可靠的滅磁開關(guān)，滅弧容量足夠，具有較高的弧壓水平，滅磁主回路絕緣水平不低于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣水平。滅磁開關(guān)在80％操作電壓（DC110V）能可靠合閘，在30～65％控制電壓（DC110V）能可靠分閘。滅磁開關(guān)提供輔助觸點(diǎn)（6常開6常閉）供外用。在發(fā)電機(jī)空載、滿載、誤強(qiáng)勵過程中滅磁時(shí)，滅磁開關(guān)不會因轉(zhuǎn)子能量過高而造成損壞。勵磁系統(tǒng)應(yīng)裝有電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS），其信號采用電功率。PSS應(yīng)有自動，手動投切控制，勵磁系統(tǒng)當(dāng)發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)空載或抵負(fù)荷時(shí)，或PSS故障時(shí)，PSS自動退出，PSS應(yīng)有限幅，限幅值為機(jī)端電壓標(biāo)幺值的5-10%。PSS應(yīng)有輸入、輸出模擬量測量口以便整定PSS特性。2.18勵磁系統(tǒng)設(shè)備在-5℃～+40℃環(huán)境溫度下連續(xù)運(yùn)行，也能在月平均最大相對濕度為90%，同時(shí)該月平均最低溫度為25℃的環(huán)境下連續(xù)運(yùn)行。勵磁系統(tǒng)相關(guān)問題發(fā)電機(jī)自并勵系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)行可靠性高改變發(fā)電機(jī)軸系穩(wěn)定度提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定水平經(jīng)濟(jì)性好，可降低投資勵磁系統(tǒng)相關(guān)問題勵磁系統(tǒng)一般由哪幾個部分組成，都起什么作用？勵磁系統(tǒng)一般由兩個基本部分組成：第一部分是勵磁功率單元(包括整流裝置及其交流電源)，它向發(fā)電機(jī)的勵磁繞組提供直流勵磁電流；第二部分是勵磁調(diào)節(jié)器，它感受發(fā)電機(jī)電壓及運(yùn)行工況的變化，自動地調(diào)節(jié)勵磁功率單元輸出的勵磁電流的大小，以滿足系統(tǒng)運(yùn)行的要求。勵磁系統(tǒng)相關(guān)問題發(fā)電機(jī)的勵磁方式按勵磁電源的不同分為哪幾種？發(fā)電機(jī)的勵磁方式按勵磁電源的不同分為三種方式，一是直流勵磁機(jī)勵磁方式，多用于中、小型汽輪發(fā)電機(jī)組；二是交流勵磁機(jī)勵磁方式，其中按功率整流器是靜止還是旋轉(zhuǎn)的不同又可分為交流勵磁機(jī)靜止整流