《勵磁系統(tǒng)及裝置》PPT課件.ppt

1、1,水電站勵磁系統(tǒng),主講：李曉勇 陜 西 .石 泉 2008年8月,勵磁系統(tǒng)概述,勵磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機的重要組成部分，它是供給同步發(fā)電機勵磁電源的一套系統(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行或發(fā)生故障時調(diào)節(jié)勵磁電流，以滿足安全運行的需要，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)的運行中，同步發(fā)電機的勵磁控制系統(tǒng)起著重要的作用，它不僅控制發(fā)電機的端電壓，而且還控制發(fā)電機無功功率、功率因數(shù)和電流等參數(shù)。在電力系統(tǒng)正常運行的情況下，維持發(fā)電機或系統(tǒng)的電壓水平

2、；合理分配發(fā)電機間的無功負(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。,3,靜止整流勵磁系統(tǒng),靜止整流勵磁系統(tǒng)及裝置：用靜止整流器 晶閘管（可控硅整流器）或二極管整流器將交流電源整流成直流電源，供給同步發(fā)電機可調(diào)勵磁電流的系統(tǒng)及裝置。它包括交流電源（電壓源）或電壓與電流源、交流勵磁機、功率單元、 自動勵磁調(diào)節(jié)器、 手動控制部分、 滅磁 、保護(hù)、 監(jiān)視裝置和指示儀表等構(gòu)成。,4,勵磁系統(tǒng)的主要任務(wù),1) 維持電壓在給定水平運行，即控制電壓。 2) 合理分配并列機組無功功率，即分配無功。 3) 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 4) 發(fā)電機變壓器組內(nèi)部出現(xiàn)短路時，快速滅磁，以避免事故擴(kuò)大。 5) 電力系統(tǒng)發(fā)生

3、短路事故或其他原因使發(fā)電機電壓嚴(yán)重下降時，對發(fā)電機進(jìn)行強行勵磁，以提高電力系統(tǒng)的動穩(wěn)定性和繼電保護(hù)動作的準(zhǔn)確性。 6) 在發(fā)電機由于突然甩負(fù)荷等原因造成發(fā)電機過電壓時，對發(fā)電機進(jìn)行強行減磁，以限制發(fā)電機電壓過度升高。,5,同步發(fā)電機勵磁的分類,按勵磁電源分類： （1）直流勵磁機勵磁系統(tǒng)； （2）交流勵磁機勵磁系統(tǒng)； （3）自并勵勵磁系統(tǒng)。,6,勵磁方式,勵磁方式：自并激, 三相全控橋靜止晶閘管整流勵磁。 三相橋式全控整流電路，六個橋臂元件全都采用可控硅管。它既可工作于整流狀態(tài)，將交流變成直流；也可工作于逆變狀態(tài)，將直流變成交流。其觸發(fā)脈沖的寬度均大于60，即所謂“寬脈沖觸發(fā)”，或者采用“雙脈沖

4、觸發(fā)”。,7,勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成,勵磁系統(tǒng)由勵磁變壓器，電制動變壓器，切換開關(guān)，晶閘管功率整流橋，勵磁調(diào)節(jié)器，滅磁回路，操作、檢測、保護(hù)、信號、起勵回路等部分組成 在電制動工況時的勵磁電流取自廠用電，調(diào)節(jié)器自動按恒勵磁電流方式調(diào)節(jié)，直到制動結(jié)束。,8,勵磁系統(tǒng)組成方框圖,勵磁系統(tǒng)組成方框圖,9,晶閘管整流器,晶閘管整流器由兩個全控整流橋組成，分兩柜安裝。 每個功率柜裝有晶閘管全控整流橋一套、交流側(cè)過電壓保護(hù)用壓敏電阻一套、風(fēng)機一臺、智能控制系統(tǒng)一套。 智能控制系統(tǒng)包括可編程控制器、智能操作屏（帶觸摸鍵功能的液晶顯示器）、以及相應(yīng)的輸入輸出接口電路等。由于引入了智能控制系統(tǒng)，功率柜的操作和狀態(tài)監(jiān)視均

5、實現(xiàn)了智能化。這包括風(fēng)機控制、功率柜狀態(tài)監(jiān)測、輸出電流和橋臂電流監(jiān)測、風(fēng)溫監(jiān)測、信號顯示等。 功率柜的冷卻采用風(fēng)機強迫風(fēng)冷方式。,10,滅磁回路及轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù),滅磁開關(guān)采用ABB公司生產(chǎn)的磁場斷路器，其參數(shù)如下: 類型能量轉(zhuǎn)移型 規(guī)格E2N-1600/E 滅磁方式：正常停機時逆變滅磁；事故停機時，在跳滅磁開關(guān)的同時，把磁場能量轉(zhuǎn)移到線性電阻和氧化鋅非線性電阻，由其耗能滅磁。 轉(zhuǎn)子過電壓保護(hù)采用晶閘管跨接器。其動作整定值高于最大整流電壓的峰值，但最高不超過硅元件允許的反向電壓。當(dāng)轉(zhuǎn)子正向過電壓和反向過電壓大于整定電壓值時，可控硅或二極管導(dǎo)通使轉(zhuǎn)子回路閉合，轉(zhuǎn)子能量得以瀉放，從而達(dá)到限制轉(zhuǎn)子過電

6、壓的目的。,11,勵磁調(diào)節(jié)器,勵磁調(diào)節(jié)器由三個通道組成，其型號為LTW6200型勵磁調(diào)節(jié)器，采用PID調(diào)節(jié)原理，附設(shè)PSS功能。 勵磁調(diào)節(jié)器為微機/微機/模擬三通道型，包括兩個數(shù)字式自動通道（A、B）和一個模擬式手動通道（C），三個通道通過兩條外部總線聯(lián)結(jié)。 三個調(diào)節(jié)通道及測量元件、操作元件、電源等裝于一個調(diào)節(jié)柜內(nèi)。 三通道以主從方式工作，正常方式為A通道工作，B通道及C通道自動跟蹤A通道?？蛇x擇B通道或C通道作為備用通道。當(dāng)A通道出現(xiàn)故障時，自動切換到備用通道運行。同樣，當(dāng)B通道投入運行后出現(xiàn)故障，自動切換到C通道運行。A、B通道可相互跟蹤，C通道總是自動跟蹤當(dāng)前運行通道。,12,勵磁系統(tǒng)組

7、成原理圖,勵磁系統(tǒng)組成原理圖,13,勵磁系統(tǒng)原理圖,自并勵可控硅靜止整流勵磁系統(tǒng)原理圖,14,電氣制動工作原理,本機組的電氣制動采用發(fā)電機機端三相直接短路方式，制動的勵磁電源采用獨立的勵磁電源變壓器，電源取自廠用電。 當(dāng)機組解列需要正常停機時，首先由監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令，令勵磁調(diào)節(jié)器逆變滅磁，一般在具備以下條件時 1、機組出口開關(guān)分閘 2、機組停機令 3、導(dǎo)葉全關(guān) 4、機組無事故 5、機組轉(zhuǎn)速下降到60額定值,15,電氣制動功能的硬件組成,電制動功能是LTW6200+型勵磁調(diào)節(jié)器的一個標(biāo)準(zhǔn)軟件功能，它只需在原勵磁系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加電制動變壓器、定子三相短路開關(guān)RES、整流變壓器副邊的斷路器QL1、電

8、氣制動電源變壓器副邊的斷路器QL2及其相應(yīng)的控制回路等就可實現(xiàn)機組停機時的電制動功能。,16,水電勵磁裝置的發(fā)展趨勢,從水電機組勵磁調(diào)節(jié)器研究開發(fā)及發(fā)展情況看，勵磁裝置開發(fā)的重點是調(diào)節(jié)器。新材料、新器件、新技術(shù)的應(yīng)用，會促使勵磁裝置向操作簡單、功能豐富、運行可靠等方面發(fā)展。 1）微機勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)控制和限制保護(hù)等所有功能，均是通過軟件實現(xiàn)，隨著硬件集成度的提高，CPU功能愈來愈強，運算時間愈來愈短，硬件結(jié)構(gòu)可以做得越來越簡單。 2）在勵磁方式上，大中型機組多采用自并勵方式。因而反應(yīng)速度快，動態(tài)品質(zhì)優(yōu)良，有利于長距離輸電，并能提高機組和電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定。,17,水電勵磁裝置的發(fā)展趨勢,3）向取消機械式滅磁開關(guān)的方向發(fā)展。隨著大功率電力電子元件的發(fā)展，采用電子開關(guān)來代替機械式滅磁開關(guān)。這是因為電子開關(guān)無機械觸點、無火花和瞬時過電壓、動作速度快、易于維護(hù)，克服了機械開關(guān)動作頻繁、觸頭易燒壞、機械調(diào)整復(fù)雜、易失控后產(chǎn)生危險的轉(zhuǎn)子過電壓等缺點。 4）對水電機組而言，勵磁置不光能滿足勵磁方面的性能要求，還有電氣制動功能。用電氣制動只需在發(fā)電機出口增加一組短路開關(guān)，而勵磁系統(tǒng)無需增加其他設(shè)備就能用于機組制動。