发电机励磁系统介绍

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6.1励磁系统的作用
实现励磁调节的方法
发电机励磁实现调节功能的根本在于可控硅触发角的改变，一切励磁调 节的根本在改变可控硅触发角。
励磁调节器不断地将当前机端电压给定值与反馈值进行比较，在尽可能 短的时间内进行调节计算，最终去改变可控硅整流器的触发角度，精准地为 发电机提供励磁电流。
6.1励磁系统的作用
励磁系统的根本任务
励磁系统的根本任务是向发电机的励磁绕组提供一个可调的直 流电流（电压），以满足发电机正常发电和电力系统安全运行的需 要。
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6.1励磁系统的作用
励磁系统的主要作用
1. 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
2. 控制并列运行各发电机间无功功率分配 3. 提高发电机并列运行的稳定性 4. 在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度 5. 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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励磁系统的基本功能
发电机转子接地保护 采用bender公司生产的绝缘监测保护装置，实时监测发
电机转子与大轴间的绝缘值。当监测到绝缘阻值低于10KΩ时， 发报警信号，当监测到转子对轴绝缘电阻低于4KΩ时，灭磁跳 闸。
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第六章、发电机励磁二次系统
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6.1励磁系统的作用
励磁系统的基本功能
“自动”/“手动”切换
励磁控制调节系统每一个通道又设置了“自动”和“手动”模式， “自动”控制模式根据发电机电压实际值进行调节；“手动”控制模式根 据励磁机励磁电流进行调节。
“就地”/“远方”切换
励磁控制调节系统每一个通道都可以实现“就地”和“远方”控制模 式的切换。当切换为“远方”模式时，机操可在主控室对励磁调节器进行 控制操作。正常运行时，将调节器置于“远方”模式
励磁系统的基本功能
双通道设置，可自由切换
励磁系统设置了两个完全独立的励磁控制和调节通道，包括独立的励 磁交流外部电源、励磁变压器、可控硅整流器、可控硅移相和触发脉冲发 生器、自动电压调节器APB、发电机电流电压测量回路等。在正常运行情 况下，这两个独立的通道一个工作，一个“热备用”。所谓热备用就是备 用通道跟踪设定值的变化，且根据发电机状态调整自身，当运行通道故障 或不能实现自动调节功能时，通过解除可控硅控制信号退出运行，同时备 用通道自动投入，切换过程对发电机运行不造成扰动。
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6.3励磁调节器的限制和保护功能
第六章、发电机励磁二次系统
（2）定子电流过负载限制 定子电流过负载既可在过励情况下发生，也可在欠励工作状态下发生 （Qg<0）。对第一种情况，过负载限制器的作用是降低励磁。在欠励状 态下增加励磁。 过载允许时间与定子电流过载倍数的关系曲线是整定过载电流和时间的依 据，也是限制整定的依据。
三、转子接地保护 当监测到转子对轴绝缘电阻低于10KΩ 时，报警发信号，当监测到转子对轴绝 缘电阻低于4KΩ 时，灭磁跳闸。
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6.7 1MKC94 转子过电压保护和转子接地保护柜 第六章、发电机励磁二次系统
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6.2励磁系统的功能
第六章、发电机励磁二次系统
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6.3励磁调节器的限制和保护功能
第六章、发电机励磁二次系统
工作状态参数的限制功能 （1）转子电流过负载限制 当电网电压下降时，为保持电站母线电压，调节器将增加转子电流。此 时，可能出现转子电流过负载。根据转子的热容量特性曲线，限制通道 可保证将转子电流下降到额定值，过载的延时取决于过载电流的倍数。 若在过负载的限制过程中电网发生短路，不论限制值如何，在2S时间内， 对限制进行闭锁。由此，可保证强行励磁并提高动态稳定极限。 该系统最大励磁电流可达额定电流的两倍，最大励磁电流的持续时间为 15秒，即强励状态的最大励磁系统的功能
第六章、发电机励磁二次系统
二、转子过电压保护 1、过电压保护在下列两方面投入：1）、运行机组灭磁开关跳闸，均要启动转 子分流开关，对发电机转子回路灭磁以防止高电压的产生。2）、是当转子电 压因为某种原因产生过电压，过电压装置被击穿，以释放过电压。 2、如果过电压保护装置损坏，将自动切除过电压保护装置和转子的连接。
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发电机过电压保护原理图解
由基于转折二极管 （BOD）的过电压检测回 路A83检测转子电压值， 当转子电压大于整定值 （2500±50V）时，触发 可控硅62SCR导通，将非 线性电阻导通，吸收过电 压。非线性电阻将过电压 抑制到2000V。 在过电压吸收回路中过流 继电器KA1动作时，自动 投入线性电阻R01-R09投 入开关Q1，吸收较大的过 电压冲击容量。Q1在延时 6s后自动分开。 当QE1分开后，自动延时 2s闭合Q1，避免发电机停 机后发生转子过电压。
第六章、发电机励磁二次系统
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第六章、发电机励磁二次系统
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第六章、发电机励磁二次系统
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6.2励磁系统的功能
第六章、发电机励磁二次系统
一、灭磁功能： 1、按灭磁指令（当发电机并网时此指令被闭锁）； 2、由“事故跳闸”保护信号跳灭磁开关。此时间段内灭磁断开或因事故跳 闸后控制角90°，此后，可控硅整流器转入逆变工作状态并且控制角等于最 大控制角； 3、励磁失败时。
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6.3励磁调节器的限制和保护功能
第六章、发电机励磁二次系统
（5）发电机低频时电压限制（V/HZ限制） 当频率下降时，调节器将按照整定值保持发电机的电压值，此时 调节器将增加发电机转子电流。由此使得发电机和励磁变压器的 铁芯的磁密增加。由于磁化电流增加，致使上述设备产生过热。 为了防止过热，调节器按比例的减小和限制发电机电压对频率的 最大比值整定值（V/HZ限制）。本系统在频率到49Hz时启动 V/Hz限制。当频率恢复后，电压整定值也将自动返回到初始值， 在运行人员控制整定值之后，V/HZ限制停止并复归。
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6.1励磁系统的作用
励磁系统的基本功能
图示为励磁调节器上的控制开关，通过QK3可实现“就地/远方”控 制模式的切换。当切换至“就地”模式时，可通过QK2实现A/B通道 间的切换。
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励磁系统的基本功能
灭磁功能及实现
本机组灭磁使用的是磁场断路器移能灭磁方式，配合调节器的逆变灭磁， 确保发电机在各种情况下的可靠快速灭磁。
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正常停机时，发电机逆变灭磁控制原理如下： 若发电机在并网状态，逆变停机令无效。若发电机在空载状态，逆变停机 令有效。励磁励磁调节器向可控硅整流装置发出逆变脉冲，发电机转子能量通 过逆变送回励磁变压器交流侧，进行灭磁。 保护停机灭磁控制原理如下： 在保护停机跳灭磁开关时，保护动作命令分断灭磁开关，同时将调节器置 逆变工作状态，结合封脉冲方式，将灭磁开关弧压和励磁变副边电压负半波相 迭加，实现混和灭磁，磁场能量在灭磁电阻中消耗。 为提高动作可靠性，灭磁开关采用双跳闸线圈。
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6.3励磁调节器的限制和保护功能
（4）最大励磁限制 过励限制器将下列几个限制通道连接在一起。当这些通道同时或者相 继进入限制状态时，限制水平最低的通道优先。 励磁机最大励磁电流限定：调节器确保限制励磁机最大励磁电流在给 定的整定值 转子最大电压限定；(强励电压限制800V) 转子两倍电流限定；（强励电流限制15200A） 转子最大电流限定 （旋转整流器一个整流器组故障限制Pg＝1 COSφ ＝1的转子电流） 为了提高发电机动态稳定性范围，设定在电网发生短路后2S的时间内 转子最大电流限制器应予以闭锁，以稳定系统电压。
可控硅触 发角改变
整流输出 电压改变
发电机机端 电压改变
励磁机励磁 电流改变
发电机励磁 电流改变
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6.1励磁系统的作用
可控硅触发脉冲波形图
三相桥式全控整 流电路采用双脉 冲触发，两个触 发脉冲相位差 60°
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发电机励磁系统原理图
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6.1励磁系统的作用
（3）最小励磁限制 当电网电压水平升高时，为保持电站母线电压，应由调节器降低转子电流。 当发电机转入吸收无功功率的工作状态。为了防止铁芯端部过热以及破坏 运行稳定性，应考虑根据发电机的有功功率相应限定无功功率。此时，投 入低励限制通道。在消除引起低励限制的原因后，或者因运行人员提高电 压定值，增加电压通道输出量，此时，调节器将自动恢复电压调节状态。