励磁系统ppt课件
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19
主回路信号接口板(PSI)
➢控制模块(COB)和励磁系统实际 测量值之间的带电气隔离的一个 接口，包括励磁电流和电压的测 量，可控硅整流桥输入电流和电 压的3相测量。
20
就地控制屏（LCP）
➢LCP可以用于 UNITROL 5000 励磁系统的就地 操作。
➢它还能显示重 要的过程信号。
复位 报警 模拟 电池 数显 %
发电机励磁系统
发电部五值 张志盛
1
2
发电机励磁系统基本原理
➢ 供给发电机励磁电流的电源 及其附属设备称为励磁系统。
➢ 它分为励磁功率单元和励磁 调节器两个主要部分。
励磁功率 单元
发电机
电力系统
➢ 励磁功率单元向同步发电机 转子提供励磁电流；而励磁 调节器则根据输入信号和给 定的调节准则控制励磁功率 单元的输出。
励磁调 节器
励磁系统
输入信号
3
励磁系统的作用
励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电 机本身的安全稳定运行有很大的影响。其主要作用有：
➢根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机
端电压为给定值。
➢控制并列运行各发电机间无功功率分配。
➢提高发电机并列运行的静态稳定性。
➢提高发电机并列运行的暂态稳定性。
➢ 起励时，发电机剩磁不足以提供可控硅的导通电压，发电机不 7
能自励，需要另外设置起励电源。
发电机静态励磁系统原理图
励磁变 励磁调节器 整流器 灭磁单元
调节器 RE
测量元件
~
8
9
10
UNITROL 5000励磁系统
➢ 我公司发电机励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统（瑞士ABB 公司产品，型号:UNITROL 5000）。
15
控制板(COB)
➢负责所有的调节和控制功能，还包括可控硅 的脉冲产生。每一块COB 包括以下功能： ➢自动电压调节器(自动控制) ➢励磁电流调节器(手动控制) ➢具有时间可调的软启动功能 ➢自动运行通道和自动备用通道之间的自动跟 踪 ➢自动和手动通道的双向自动跟踪 ➢恒无功或恒功率因素的控制 ➢PSS电力系统稳定器。
一个金属箱中，但在结构上是独立的。
➢EGC具有下列功能：
1、励磁电流调节
2、通道跟踪，以便在COB故障 时
实现平稳切换
3、备用瞬时过电流保护继电器
4、备用反时限过电流继电器
5、直流侧短路保护
18
快速输入输出界面卡(FIO)
COB板与被处理信号接口 ➢16 路开关量输入 ➢18 路开关量输出 ➢4 路模拟量输出 ➢3 路模拟量输入 ➢跨接器电流信号输入 ➢3 路带放大器功能的电流电压信号输入
➢它是可编程的， 通过ARCNET 总线与系统相连 接。
灭磁 开关
励磁 退出
降压 手动 通道Ⅱ
试验 灯
21 功能
功率 远方 按钮 因数 /遥
控
可控硅整流器
➢ 采用三相全波桥式整流，共有4个功率柜组成。
➢ 可控硅整流桥通过一个门极驱动板（GDI）去驱
动可控硅，进行整流。
➢ 整流装置的每个功率元件都装有快速熔断器保
自动电压调节器AVR
自动电压调节器AVR的主要功能是精 确地控制和调节发电机的机端电压和 无功功率，它对励磁电压快速作出反 应，响应时间为几个毫秒。
我公司AVR选用带有手动紧急备用
通道的双通道系统，这是目前
UNITROL 5000系统励磁系统的最高
配置。
14
AVR的基本原理
主要由测量比较、综合放大和移相触发三个基本单元构 成。 ➢测量比较单元用来测量经过变换的与发电机端电压成 比例的直流电压，并与相应的电压整定值进行比较，得 到偏差； ➢电压偏差信号输入到综合放大单元，综合放大单元对 测量等信号起综合放大作用； ➢移相触发单元则根据输入的控制信号的变化，改变输 出到可控硅的触发脉冲，改变导通角，从而控制可控硅 的输出电压，以调节发电机的励磁电流。
➢ 发电机静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流，达到调节同步 发电机电压和无功功率的目的。
➢ 其主要分为四个部分： 1、励磁变压器； 2、励磁调节器（AVR）； 3、可控硅整流器； 4、起励和灭磁单元。
11
励磁变压器
我公司励磁变压器为广东顺特电气有限公司生产的三台单相环氧 浇注干式变压器；总容量为3X3300KVA；变比为 27kV/1060V 。
16
测量单元板(MUB)
➢用于测量发电机定子侧信号。 它直接测量发电机的三相电压 和电流，并通过这些量计算出 其它信号：如P（有功）、Q （无功）、f（频率）等，同时 提供了强电参数和测量信号之 间的电气隔离。
17
扩展门极控制板(EGC)
➢作为双通道配置的后备通道使用。
➢EGC 连同COB、MUB一起安装在同
➢ 因励磁调节直接在转子回路中，没有主励磁机时
滞环节，属快速响应励磁系统，技术指标高，响 应快，性能参数好。
6
自并励系统的缺点
➢ 整流装置电源电压取自发电机端，系统故障时，随着机端电压 下降，影响励磁系统的强励能力。
➢ 有碳刷增加了维护量。
➢ 发电机近端短路时，因机端电压突然降低很多时可能不满足强 励要求，强励减弱时，短路电流迅速衰减，而造成出口带时限 继电器拒动，使故障扩大，须加有记忆功能继电器。
采用自然风冷（带冷却风机）的冷却方式，当励磁变温度高至 100℃时，冷却风扇自启；温度低至80℃时，风扇自动停止。励 磁变温度高至130℃时，发超温报警。
高压侧每相提供3组套管CT，两组用于保护，一组用于测量。低 压侧每相也提供3组CT，两组用于保护，一组用于测量。
12
励磁调节柜（ABB公司）
调节柜内各电源小空开 13
统
统
系统
按整流器是否旋转分
按复合位置分
5
静止整流器励磁 旋转整流器励磁 交流侧复合的自 直流侧复合的自
ห้องสมุดไป่ตู้
系统
系统
复励系统
复励系统
自并励系统的优点
➢ 没有旋转部件。运行可靠性高，调整、维护简单， 检修方便。
➢ 自并励方式取消了励磁机，缩短了的汽轮机发 电机轴系长度可提高机组轴系的稳定性、提高机 组安全运行的水平。
➢在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失
程度。
➢根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限
制。
4
励磁系统的分类
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统 我厂励 磁系统
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 整流器励磁系统
统(直流励磁机)
交流励磁机
自励式励磁系统
按功率引取方式分
自并励系 自复励系 谐波励磁
主回路信号接口板(PSI)
➢控制模块(COB)和励磁系统实际 测量值之间的带电气隔离的一个 接口，包括励磁电流和电压的测 量，可控硅整流桥输入电流和电 压的3相测量。
20
就地控制屏（LCP）
➢LCP可以用于 UNITROL 5000 励磁系统的就地 操作。
➢它还能显示重 要的过程信号。
复位 报警 模拟 电池 数显 %
发电机励磁系统
发电部五值 张志盛
1
2
发电机励磁系统基本原理
➢ 供给发电机励磁电流的电源 及其附属设备称为励磁系统。
➢ 它分为励磁功率单元和励磁 调节器两个主要部分。
励磁功率 单元
发电机
电力系统
➢ 励磁功率单元向同步发电机 转子提供励磁电流；而励磁 调节器则根据输入信号和给 定的调节准则控制励磁功率 单元的输出。
励磁调 节器
励磁系统
输入信号
3
励磁系统的作用
励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电 机本身的安全稳定运行有很大的影响。其主要作用有：
➢根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机
端电压为给定值。
➢控制并列运行各发电机间无功功率分配。
➢提高发电机并列运行的静态稳定性。
➢提高发电机并列运行的暂态稳定性。
➢ 起励时，发电机剩磁不足以提供可控硅的导通电压，发电机不 7
能自励，需要另外设置起励电源。
发电机静态励磁系统原理图
励磁变 励磁调节器 整流器 灭磁单元
调节器 RE
测量元件
~
8
9
10
UNITROL 5000励磁系统
➢ 我公司发电机励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统（瑞士ABB 公司产品，型号:UNITROL 5000）。
15
控制板(COB)
➢负责所有的调节和控制功能，还包括可控硅 的脉冲产生。每一块COB 包括以下功能： ➢自动电压调节器(自动控制) ➢励磁电流调节器(手动控制) ➢具有时间可调的软启动功能 ➢自动运行通道和自动备用通道之间的自动跟 踪 ➢自动和手动通道的双向自动跟踪 ➢恒无功或恒功率因素的控制 ➢PSS电力系统稳定器。
一个金属箱中，但在结构上是独立的。
➢EGC具有下列功能：
1、励磁电流调节
2、通道跟踪，以便在COB故障 时
实现平稳切换
3、备用瞬时过电流保护继电器
4、备用反时限过电流继电器
5、直流侧短路保护
18
快速输入输出界面卡(FIO)
COB板与被处理信号接口 ➢16 路开关量输入 ➢18 路开关量输出 ➢4 路模拟量输出 ➢3 路模拟量输入 ➢跨接器电流信号输入 ➢3 路带放大器功能的电流电压信号输入
➢它是可编程的， 通过ARCNET 总线与系统相连 接。
灭磁 开关
励磁 退出
降压 手动 通道Ⅱ
试验 灯
21 功能
功率 远方 按钮 因数 /遥
控
可控硅整流器
➢ 采用三相全波桥式整流，共有4个功率柜组成。
➢ 可控硅整流桥通过一个门极驱动板（GDI）去驱
动可控硅，进行整流。
➢ 整流装置的每个功率元件都装有快速熔断器保
自动电压调节器AVR
自动电压调节器AVR的主要功能是精 确地控制和调节发电机的机端电压和 无功功率，它对励磁电压快速作出反 应，响应时间为几个毫秒。
我公司AVR选用带有手动紧急备用
通道的双通道系统，这是目前
UNITROL 5000系统励磁系统的最高
配置。
14
AVR的基本原理
主要由测量比较、综合放大和移相触发三个基本单元构 成。 ➢测量比较单元用来测量经过变换的与发电机端电压成 比例的直流电压，并与相应的电压整定值进行比较，得 到偏差； ➢电压偏差信号输入到综合放大单元，综合放大单元对 测量等信号起综合放大作用； ➢移相触发单元则根据输入的控制信号的变化，改变输 出到可控硅的触发脉冲，改变导通角，从而控制可控硅 的输出电压，以调节发电机的励磁电流。
➢ 发电机静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流，达到调节同步 发电机电压和无功功率的目的。
➢ 其主要分为四个部分： 1、励磁变压器； 2、励磁调节器（AVR）； 3、可控硅整流器； 4、起励和灭磁单元。
11
励磁变压器
我公司励磁变压器为广东顺特电气有限公司生产的三台单相环氧 浇注干式变压器；总容量为3X3300KVA；变比为 27kV/1060V 。
16
测量单元板(MUB)
➢用于测量发电机定子侧信号。 它直接测量发电机的三相电压 和电流，并通过这些量计算出 其它信号：如P（有功）、Q （无功）、f（频率）等，同时 提供了强电参数和测量信号之 间的电气隔离。
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扩展门极控制板(EGC)
➢作为双通道配置的后备通道使用。
➢EGC 连同COB、MUB一起安装在同
➢ 因励磁调节直接在转子回路中，没有主励磁机时
滞环节，属快速响应励磁系统，技术指标高，响 应快，性能参数好。
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自并励系统的缺点
➢ 整流装置电源电压取自发电机端，系统故障时，随着机端电压 下降，影响励磁系统的强励能力。
➢ 有碳刷增加了维护量。
➢ 发电机近端短路时，因机端电压突然降低很多时可能不满足强 励要求，强励减弱时，短路电流迅速衰减，而造成出口带时限 继电器拒动，使故障扩大，须加有记忆功能继电器。
采用自然风冷（带冷却风机）的冷却方式，当励磁变温度高至 100℃时，冷却风扇自启；温度低至80℃时，风扇自动停止。励 磁变温度高至130℃时，发超温报警。
高压侧每相提供3组套管CT，两组用于保护，一组用于测量。低 压侧每相也提供3组CT，两组用于保护，一组用于测量。
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励磁调节柜（ABB公司）
调节柜内各电源小空开 13
统
统
系统
按整流器是否旋转分
按复合位置分
5
静止整流器励磁 旋转整流器励磁 交流侧复合的自 直流侧复合的自
ห้องสมุดไป่ตู้
系统
系统
复励系统
复励系统
自并励系统的优点
➢ 没有旋转部件。运行可靠性高，调整、维护简单， 检修方便。
➢ 自并励方式取消了励磁机，缩短了的汽轮机发 电机轴系长度可提高机组轴系的稳定性、提高机 组安全运行的水平。
➢在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失
程度。
➢根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限
制。
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励磁系统的分类
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统 我厂励 磁系统
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 整流器励磁系统
统(直流励磁机)
交流励磁机
自励式励磁系统
按功率引取方式分
自并励系 自复励系 谐波励磁