《发电机励磁系统》PPT课件

135MW机组培训系列
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制作：栗云江
新疆电力学校 电力组 2005年6月
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目录
1、励磁系统的任务 2、发电机励磁系统的组成
3、常用的励磁方式 4、什么是自并励励磁系统 5、正确评价自并励方式
6、自并励系统的设计选型 7、灭磁 8、励磁系统稳定器 9、电力系统稳定器 10、微机自并励励磁系统 11、回顾与展望
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自并励系统的设计选型
自并励的应用条件
由于励磁输出受发电机端电压的制约，在某些系统严重 故障导致系统电压波动较大的情况时不宜采用。位于主网震 荡中心的发电机不宜采用该系统；位于负载中心或受端机组， 因故障导致系统电压恢复慢，影响强励能力的发挥，导致功 角振荡加大或系统电压过低导致电压崩溃，亦不宜采用
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可控硅励磁功率柜
普遍采用可控硅全控桥 ，配置有交流过电压保护 装置，冷却装置。至少配置2套。
灭磁及过压保护装置
在发电机转子回路设置灭磁开关，采用相应的灭磁 方式。转子过压保护装置较多采用非线性电阻(高性 能氧化锌压敏电阻)来实现，这种方式较普遍采用。
励磁调节器
投运的新机组都选用微机励磁调节器，向多变量、向非 线性发展 。
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有关灭磁
要求发电机快速灭磁的原因
这是因为同步发电机发生内部短路故障时， 虽然继电保护装置能迅速地把发电机与系统断开， 但如果不能同时将励磁电流快速降低到接近零值， 则由磁场电流产生的感应电势将继续维持故障电 流，时间一长，将会使故障扩大，造成发电机绕 组甚至铁心严重受损。因此，当发电机发生内部 故障时，在继电保护动作快速切断主断路器的同 时，还要求发电机快速灭磁。
励能力有所下降。为解决这一问题，在系统设计中计算
强励倍数时，整流电源电压按发电机额定电压值的80%计
算，即机端电压为额定时强励能力提高25%，且目前大中
型机组发电机出口均采用了封闭母线，发电机端三相短
路可能性基本消除 。
自并励对继电保护的影响
对主保护影响不大，对发变阻的后备保护影响较大，当发电机外部发生短 路时，机端电压下降，励磁电流也随之减小，发电机短路电流衰减很快。 将导致发电机后备保护不能正常动作。为此，发电机后备保护需增设电流 记忆功能 。
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常用的励磁方式 按励磁电源的不同分为如下三种方式
1、 直流励磁机励磁方式。多用于中、小机组 。它实际上是一个直流发电机 优点是比较简单，不易受系统影响，调节比较稳定，但是碳刷、整流子维护 麻烦，尤其是冒火问题很难解决。
2、交流励磁机励磁方式。其中按功率整流器是静止的还是旋转的又可分为 交流励磁机静止整流器励磁方式（有刷）和交流励磁机旋转整流器励磁方式 （无刷）两种。多用于容量在100MW及以上的汽轮发电机组。
对系统暂态功角稳定的影响
自并励静止励磁系统响应速度快，发电机具有较高强励电压 倍数对系统的暂态电压稳定水平有所改善 。
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自并励最不利的情况
发电机出口 三相短路
此时机端电压及整流电源电压严重下降，即使故障
切除时间很短，短路期间励磁电流衰减不大，但在故障
切除后机端电压的恢复需一定的时间，自并励系统的强
发电机的励磁电
源由接于发电机
出口的励磁变压
器TE供给，励
磁电流靠自动电
压调节器AVR进
行调节。
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正确评价自并励
自并励方式的主要优点是设备和接线简单、可靠性高、励磁 调节速度快，如采用三相全控整流电路，可以实现逆变灭磁， 为简化励磁系统创造了条件 。
对发电机轴系安全的影响
自并励磁方式大大缩短汽轮发电机的轴系长度，对减小汽 轮机的震动是非常有帮助的。若励磁系统为微机化的励磁 系统，而不再采用分离元件，其运行更灵活，维护更方便
理想 灭磁
在整个灭磁过程中，转子电流的衰减
率保持不变，且由衰减率引起的转子
感应过电压等于其容许值
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灭磁方式（一）
恒值电阻灭磁：灭磁开关动作后，其常闭触点首先闭合， 将放电电阻并接在发电机绕组两端，然后常开触点断开， 将转子绕组与直流励磁电源断开。这时，转子电流将由 放电电阻续流，不致产生危险的过电压。之后，转子电 流在由转子绕组和放电电阻构成的回路中自行衰减到零， 完成灭磁过程。
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在不同运行工况下，根据要求对发电机实行过励限制和欠励限制等， 以确保发电机组的安全稳定运行。 。
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发电机励磁系统的组成
一般由如下两个基本部分组成 ：
（1）励磁功率单元，包括整流装置及其交流电源。 它的作用是向发电机的励磁绕组提供直流励磁电源。
（2）励磁调节器。它的作用是感受发电机电压及 运行工况的变化，自动地调节励磁功率单元输出的 励磁电流的大小，以满足系统运行的要求。
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在电力系统发生短路故障造成发电机机端电压严重下降时，强行励磁，
将励磁电压迅速增升到足够的顶值，以提高电力系统的暂态稳定性。
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在发电机突然解列、甩负荷时，强行减磁，将励磁电流迅速减到安全
数值，以防止发电机电压过分升高。
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在发电机内部发生短路故障时，快速灭磁，将励磁电流迅速减到零值
，以减小故障损坏程度。
3、静止励磁方式。其中最具代表性的是自并励励磁方式。也多用于容量在 100MW及以上的汽轮发电机组
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自并励励磁系统
什么是自并励？
从发电机机端电压源取得功率并使用静止可 控整流装置的励磁系统，即电势源静止励磁系统。 由励磁变压器、励磁调节装置、功率整流装置、灭 磁装置、起励设备、励磁操作设备等组成 。
励磁变压器的选择
环氧树脂干式变压器，多采用三角形-星形(Δ/Y)接线 ， 配备相应的限制操作过电压和过电流保护。
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发电机的起励
利Βιβλιοθήκη Baidu起励电源对发电机进行励磁，待发电机电压 达到或大于10%时通过切换装置自动退出起励回路, 转换为励磁变压器提供励磁电源 。
自并励发电机的试验电源
在机组调试阶段及机组大修后进行发电机特性试 验时，自并励发电机需要一大容量的试验电源来满 足其空载、短路试验时对动力的要求，一般可考虑 取自厂用高压母线或者通过主变从系统倒送过来 。
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励磁系统的任务
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在正常运行条件下，供给发电机励磁电流，并根据发电机所带负荷
的情况，相应地调整励磁电流，以维持发电机端电压在给定水平上。
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使并列运行的各台同步发电机所带的无功功率得到稳定而合理的分配。
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增加并入电网运行的发电机的阻尼转矩，以提高电力系统动态稳定性
及输电线路的有功功率传输能力。