小型水电站励磁设备中国水力发电设备网(CHPEA)PPT课件
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水力发电机课件
水力发电机课件水轮发电机基本结构及检修技术讲义各位新同事学员：大家好！今天我们有幸在一起探讨水轮发电机的检修维护，有讲的不周到的地方请大家指正！水轮发电机基本知识一、水轮发电机原理首先我们要知道什么是发电机，是如何进行能量转换，水电厂的发电机都为同步电机，它能把原动机（水轮机）的机械能转变成电能，通过输电线路等设备送往用户。
我们知道，导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。
导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心是固定不动的，称为定子。
磁力线是由磁极产生的，磁极是转动的，称为转子。
定子和转子是发电机最基本的部分。
为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X,B-Y,C-Z，转子上有励磁绕组（又称转子绕组）。
通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生恒定的磁场。
当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势。
导线切割磁力线能产生感应电动势，将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。
导线放在空心圆桶铁心槽里，铁心是固定不动的，称为定子。
磁力线是由磁极产生的，磁极是转动的，称为转子。
定子和转子是发电机最基本的部分。
为了得到三相交流电，沿定子铁芯内圆每相隔120度分别放三相绕组A-X,B-Y,C-Z，转子上有励磁绕组（又称转子绕组）。
通过电刷和滑环的滑动接触，将励磁系统产生的直流电引入转子励磁绕组，产生恒定的磁场。
当转子被原动机拖动旋转时，定子绕组不断切割磁力线，就在其中感应出电动势将机械能转变成电能的电机。
通常由汽轮机、水轮机或内燃机驱动。
小型发电机也有用风车或其他机械经齿轮或皮带驱动的。
发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。
后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。
现代发电站中最常用的是同步发电机。
这种发电机的特点是由直流电流励磁,既能提供有功功率，也能提供无功功率,可满足各种负载的需要。
发电机励磁系统讲座 PPT
度。 提高继电保护的灵敏度。 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。 改善电力系统的运行条件。
发电机励磁控制系统的任务
1．电压控制 在发电机正常运行工况下，励磁系统应维持发电机端电压（或升压变压器 高压侧电压）在给定水平。
相关指标： 调压精度：是指在自动励磁调节器投入运行，调差单元退出，电压给定
~
U BATT.
U AUX.
EXCITATION -T02 TRANSFORMER
-Q02
T
EXTERNAL I/O
INTERNAL I/O
AD
AD
-F05
PSI1
PSI2
MBA FIO2
-A10
COB MUB
SPA
MBA
-A20 OR
COB
OR
MUB
OPTION: CMT TOOL WITH FIBRE CABLE
第三节 励磁系统的分类
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
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
按功率引取方式分
自并励系 自复励系 谐波励磁
统
统
系统
按整流器是否旋转分
静止整流器励磁 旋转整流器励磁
系统
系统
按复合位置分
交流侧复合的自 直流侧复合的自
复励系统
（5）具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化。 （6）励磁调节器应具有高度的可靠性，并且运行稳定。这在电路设计、元件选择
和装配工艺等方面应采取相应的措施。 （7）励磁调节器应具有良好的静态特性和动态特性。 （8）励磁调节器的时间常数应尽可能小，响应速度快。
发电机励磁控制系统的任务
1．电压控制 在发电机正常运行工况下，励磁系统应维持发电机端电压（或升压变压器 高压侧电压）在给定水平。
相关指标： 调压精度：是指在自动励磁调节器投入运行，调差单元退出，电压给定
~
U BATT.
U AUX.
EXCITATION -T02 TRANSFORMER
-Q02
T
EXTERNAL I/O
INTERNAL I/O
AD
AD
-F05
PSI1
PSI2
MBA FIO2
-A10
COB MUB
SPA
MBA
-A20 OR
COB
OR
MUB
OPTION: CMT TOOL WITH FIBRE CABLE
第三节 励磁系统的分类
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
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
按功率引取方式分
自并励系 自复励系 谐波励磁
统
统
系统
按整流器是否旋转分
静止整流器励磁 旋转整流器励磁
系统
系统
按复合位置分
交流侧复合的自 直流侧复合的自
复励系统
（5）具有较小的时间常数，能迅速响应输入信息的变化。 （6）励磁调节器应具有高度的可靠性，并且运行稳定。这在电路设计、元件选择
和装配工艺等方面应采取相应的措施。 （7）励磁调节器应具有良好的静态特性和动态特性。 （8）励磁调节器的时间常数应尽可能小，响应速度快。
图解发电机励磁原理课件
E=4.44fNΦ
F:励磁条件与影响 N:机端电压影响
Φ:与励磁电流关系
对于发电机来说，励磁就是产生磁通Φ
学习交流PPT
4
励磁的基本任务
Governor调速
Frequency（f） Active Power（P）
功角δ
Reactive Power（Q） Terminal Voltage（Ug）
Excitation励磁
高起始励磁系统
学习交流PPT
11
三峡电厂右岸励磁系统
THYRIP OL
完全柔性制动系统
调 辅助 整流柜（功率柜） 直流灭磁 灭磁
节 控制 制动整流柜
开关柜 电阻柜
器柜
（柔性制动）
学习交S流1PP0T 1
S106+S107
12
直流励磁机系统（开关励磁）
FMK
*
FLQ
F
CT
L
PT
Rc LLQ
同轴
自动励磁调节器
发电机励磁系统原理（1）
学习交流PPT
1
水轮发电厂原理
大坝、水电厂、水轮 机、发电机定子、转 子、励磁系统
学习交流PPT
2
水轮发电厂转子
学习交流PPT
n=60f/P 励磁绕组（d轴） 阻尼绕组（d轴、 q轴）
3
励磁的基本概念
什么是励磁？
场B
4.44:有效值系数
I2＝0.816Id
学习交流PPT
22
三相全控桥实际电路波形
因电感引起换弧角 带来的过电压尖峰， 逆变颠覆
实际电路器件介绍： 快熔、阻容、分流器、 表记、均流、开关、 脉冲变等
学习交流PPT
23
发电机励磁系统原理(2)幻灯片PPT
辅助控制功能 1、UFGP2 T断逆变 线保B 护功能； 2、软起励功能； 3、主0 开关容45 错功47 能5；0 f(Hz) 4、同步电V压/F断限制线曲保线护
阻尼〔正、零、负〕VS惯性
励动磁态稳产定生可以负理阻解为尼机的电振原荡因的阻尼问题。
AVR造成阻尼变弱、甚至变负〔K5变负)。在 —定的运行方式及励磁系统参数下，AVR在维 持Ug恒定的同时，会产生负的阻尼作用。 扰动前后：ΔP → Δδ1 → Δδ→ 摆动 → 阻尼 → Δδ2 →稳定 传统励磁：低增益慢速〔没有能力管闲事〕 Δδ→ ΔUg →AVR作用小、反响慢 → ΔUf小 → ΔIf小 → Δ → ΔP〔力矩象限不明〕 → 对Δδ影响极小。 现代励磁：高增益快速〔管闲事帮倒忙〕 Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反响快 → ΔUf大 → ΔIf大 → Δ → ΔP〔力矩第二象限〕 → 产生负阻尼使原来的阻尼变小，对 Δδ负面影响。 AVR+PSS:高增益快速+附加控制系统〔管闲事帮正忙〕
交流励磁机系统〔三机它励〕 同轴
组成：交流主励磁机〔ACL〕和交流副励磁机〔ACFL〕 都与发电机同轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组 由副励磁机机端电压经整流后供电。也有用永磁发电 机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。 优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响
交流励磁机系统〔二机它励〕 同轴
组成：交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电
欠励限制曲线
定子电流限制〔过无功限制、过励限
制〕
定子电流限制还可以采用根据发电机输 出的有功功率来确定发电机允许输出无 功功率的方式来实现，即过无功限制
功率因数＝1附近没有操作
有功电流分量
QL 进相运行超过限制区
阻尼〔正、零、负〕VS惯性
励动磁态稳产定生可以负理阻解为尼机的电振原荡因的阻尼问题。
AVR造成阻尼变弱、甚至变负〔K5变负)。在 —定的运行方式及励磁系统参数下，AVR在维 持Ug恒定的同时，会产生负的阻尼作用。 扰动前后：ΔP → Δδ1 → Δδ→ 摆动 → 阻尼 → Δδ2 →稳定 传统励磁：低增益慢速〔没有能力管闲事〕 Δδ→ ΔUg →AVR作用小、反响慢 → ΔUf小 → ΔIf小 → Δ → ΔP〔力矩象限不明〕 → 对Δδ影响极小。 现代励磁：高增益快速〔管闲事帮倒忙〕 Δδ→ ΔUg →AVR作用大、反响快 → ΔUf大 → ΔIf大 → Δ → ΔP〔力矩第二象限〕 → 产生负阻尼使原来的阻尼变小，对 Δδ负面影响。 AVR+PSS:高增益快速+附加控制系统〔管闲事帮正忙〕
交流励磁机系统〔三机它励〕 同轴
组成：交流主励磁机〔ACL〕和交流副励磁机〔ACFL〕 都与发电机同轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组 由副励磁机机端电压经整流后供电。也有用永磁发电 机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。 优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响
交流励磁机系统〔二机它励〕 同轴
组成：交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电
欠励限制曲线
定子电流限制〔过无功限制、过励限
制〕
定子电流限制还可以采用根据发电机输 出的有功功率来确定发电机允许输出无 功功率的方式来实现，即过无功限制
功率因数＝1附近没有操作
有功电流分量
QL 进相运行超过限制区
发电机励磁系统学习ppt课件分解
同步发电机的自动调节激磁系统
运行中同步发电机的激磁电流（转子电流），无 论在正常或是事故情况下，都要进行调节。一般 说来，手动调节已不能满足运行要求。现代大、 中型发电机上都装有自动调节激磁装置（AER或 AVR）。发电机的激磁电流按预定要求作自动调 整。
2024/7/16
16
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
从提高电力系统运行的稳定性观点出发。要求自 动装置没有失灵区，动作快速。当发电机电压事 故性降低时，应尽快地加大发电机的激磁电流， 进行强行激磁，所以也应具有足够的功率输出。
2024/7/16
25
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
手调
自调
调节电路
励磁
整流
电源
装置
励磁机
灭磁 装置
保护装置
母 线
~
电枢 断路器 绕组 励磁绕组
励磁主电路 励磁系统
2024/7/16
1
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
2024/7/16
7
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
运行中同步发电机的激磁电流（转子电流），无 论在正常或是事故情况下，都要进行调节。一般 说来，手动调节已不能满足运行要求。现代大、 中型发电机上都装有自动调节激磁装置（AER或 AVR）。发电机的激磁电流按预定要求作自动调 整。
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采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
从提高电力系统运行的稳定性观点出发。要求自 动装置没有失灵区，动作快速。当发电机电压事 故性降低时，应尽快地加大发电机的激磁电流， 进行强行激磁，所以也应具有足够的功率输出。
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采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
手调
自调
调节电路
励磁
整流
电源
装置
励磁机
灭磁 装置
保护装置
母 线
~
电枢 断路器 绕组 励磁绕组
励磁主电路 励磁系统
2024/7/16
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采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
2024/7/16
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采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
水电站水轮发电机PPT课件
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2021/1/4
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第四节 水电站厂房的辅助设 备
一、调速系统
• 每台机组装设一套调速系统。
• 调速设备组成：调速器柜、作用筒(接力器 )、油压装置。三部分之间用管路联系。
1. 调速器柜：单机容量不同，机型不同，调 速系统也不一样，调速柜的外形尺寸变化 不大，一般为方形，尺寸为 800mm×800mm×1900mm。
38
一、发电机层设备布置
• 发电机层为安放水轮发电机组及辅助设 备和仪表表盘的场地，也是运行人员巡 回检查机组、监视仪表的场所。
• 发电机层布置的主要设备：有发电机、 调速柜、油压装置、机旁盘、励磁盘、 蝶阀孔、楼梯、吊物孔等。
39
发 电 机 层 平 面 图
40
发电机层设备布置
1. 机旁盘。与调速器布置在同一侧，靠近厂房上游或下游墙 。
2. 电气设备的布置。发电机引出线和中性点侧都装有 电流互感器，一般安装在风罩外壁或机墩外壁上。 对发电机引出母线要加装保护网。
3. 油、气、水管道。一般沿墙敷设或布置在沟内。要 防止油气水渗漏对电缆造成影响。
4. 水轮机层上、下游侧应设必要的过道。主要过道宽 度不宜小于1.2m~1.6m。
5. 水轮机机墩壁上要设进人孔，进人孔宽度一般为 1.2m~1.8m，高度不小于1.8m~2.0m。
• 水泵供水。当水电站的水头太低(水压力不 够)或太高(需要减压设备)时。
• 自流供水。适用于水头在12~60m之间的水 电站，但当水头大于40m时需要减压设备 。坝后式厂房从水库引水，引水厂房从压 力水管引水。
• 混合式供水。水电站水头变化较大时采用 ，高水头用自流方式，低水头时用水泵。
26
四、排水系统
发电机励磁系统及其组成ppt
自动控制
通过安装自动电压调节器，励磁系统能够根据发电机输出的电压自动调节励 磁电流的幅值，确保电压稳定输出。
系统对发电机输出的控制
电压控制
通过调节励磁电流，励磁系统能够控制发电机输出的电压值。
无功功率控制
在发电机运行过程中，励磁系统能够通过调节励磁电流的相位，控制发电机的无 功功率输出。
系统的稳定性与安全性
THANKS
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制定预防性维护计划
01
根据设备的运行特性和经验，制定相应的预防性维护计划，避
免设备出现突发故障。
设备更新与改造
02
对于老旧的发电机励磁系统，可考虑进行设备更新或技术改造
，以提高设备的效率和稳定性。
培训与演练
03
对操作人员和维护人员进行定期培训和演练，提高他们对发电
机励磁系统的认识和维护能力。
05
发电机励磁系统的应用与发展
不同类型发电机的应用场景
同步发电机
适用于大型发电厂，通过同步驱动 发电机产生电能，应用范围广泛。
感应发电机
适用于中小型发电厂，利用感应原 理驱动发电机产生电能，操作简单 。
燃气轮机发电机
适用于分布式能源和备用电源，具 有较高的效率和响应速度。
风力发电机
适用于可再生能源发电，包括大型 风电场和分布式风能发电。
磁场电阻、磁场变阻器
磁场电阻
磁场变阻器
通过改变电阻值来调节励磁电流的大小
通过改变变阻器的阻值来调节励磁电流的大 小
继电器和断路器
作用
保护发电机和励磁系统的安全
继电器
通过感应电流的变化，控制断路器的通断 ，保护励磁系统的安全
组成
继电器、断路器
断路器
通过安装自动电压调节器，励磁系统能够根据发电机输出的电压自动调节励 磁电流的幅值，确保电压稳定输出。
系统对发电机输出的控制
电压控制
通过调节励磁电流，励磁系统能够控制发电机输出的电压值。
无功功率控制
在发电机运行过程中，励磁系统能够通过调节励磁电流的相位，控制发电机的无 功功率输出。
系统的稳定性与安全性
THANKS
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制定预防性维护计划
01
根据设备的运行特性和经验，制定相应的预防性维护计划，避
免设备出现突发故障。
设备更新与改造
02
对于老旧的发电机励磁系统，可考虑进行设备更新或技术改造
，以提高设备的效率和稳定性。
培训与演练
03
对操作人员和维护人员进行定期培训和演练，提高他们对发电
机励磁系统的认识和维护能力。
05
发电机励磁系统的应用与发展
不同类型发电机的应用场景
同步发电机
适用于大型发电厂，通过同步驱动 发电机产生电能，应用范围广泛。
感应发电机
适用于中小型发电厂，利用感应原 理驱动发电机产生电能，操作简单 。
燃气轮机发电机
适用于分布式能源和备用电源，具 有较高的效率和响应速度。
风力发电机
适用于可再生能源发电，包括大型 风电场和分布式风能发电。
磁场电阻、磁场变阻器
磁场电阻
磁场变阻器
通过改变电阻值来调节励磁电流的大小
通过改变变阻器的阻值来调节励磁电流的大 小
继电器和断路器
作用
保护发电机和励磁系统的安全
继电器
通过感应电流的变化，控制断路器的通断 ，保护励磁系统的安全
组成
继电器、断路器
断路器
发电机励磁系统PPT演示课件(PPT2)
磁系统的动态性能和稳定性。
多目标优化设计方法
02
综合考虑发电机励磁系统的多个性能指标，如电压调节精度、
响应速度、抗干扰能力等，进行多目标优化设计。
智能化设计手段
03
利用计算机辅助设计软件和仿真技术，实现发电机励磁系统的
智能化设计和优化。
关键技术难题攻关
高精度电压调节技术
研究高精度电压调节算法，提高发电机端电压的调节精度和稳定 性。
起励装置
在发电机起励时，提供初 始励磁电流，使发电机建 立初始电压。
保护装置
监测发电机运行状态，当 出现异常或故障时，及时 切断励磁电流，保护发电 机安全。
各部分之间联系与配合
励磁机、整流装置和AVR相互配 合，共同维持发电机端电压稳定
。
灭磁装置与起励装置在发电机起 停过程中协同工作，确保发电机
安全起励和停机。
主要设备介绍
1 2
励磁机
提供励磁电流，产生磁场，使发电机转子产生旋 转磁场。
整流装置
将交流电转换为直流电，供给发电机转子绕组。
3
自动电压调节器（AVR）
根据发电机端电压和电流的变化，自动调节励磁 电流，保持发电机端电压稳定。
辅助设备功能解析
01
02
03
灭磁装置
在发电机解列或故障时， 迅速切断励磁电流，避免 发电机过电压。
励磁系统工作原理简述
维持发电机端电压稳定
通过自动调节励磁电流的大小，使发 电机端电压保持稳定。
调节发电机无功功率
提高并列运行稳定性
在多台发电机并列运行时，通过协调 各发电机的励磁系统工作，提高整个 系统的稳定性。
根据电网无功需求的变化，实时调节 发电机的无功功率输出。
图解发电机励磁原理 ppt课件
2. 从电力系统角度研究励磁（励磁技术高级）
提高系统的静态稳定性（小扰动稳定） 提高系统的动态稳定性（小扰动失稳） 提高系统的暂态稳定性（大扰动稳定）
励磁是发电机励磁，也是系统的p励pt课磁件 ，但更重要的还是发电机24励磁
励磁控制系统的主要任务
1、同步发电机励磁控制系统的最基本和最主要的任务是 维持发电机电压在给定水平上
优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响
缺点：调节速度慢，轴系长度长，pp易t课件引发轴系振荡
14
自幷励
静止
ppt课件
15
有刷励磁
静止
ppt课件
16
无刷励磁系统
旋转
ppt课件
17
自并励磁系统
ppt课件
励磁装置就是提 供发电机磁场电流 的装置，包括所有 调节与控制元件， 还有磁场放电或灭 磁装置及保护装置
电网遭受每一次大扰动后，引起电力系统各机组之间功角相对增大，
在经过第一或第二个振荡周期不失步，作同步的衰减振荡，系统中
枢点电压逐渐恢复。
动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控
制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。动态稳定的判
据是在受到小的或大的扰动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角
性的振荡）（稳定余度好极限功率问题、安稳切机问题）； 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1－2个周波的稳定性；
（周期性振荡）（安稳切机问题、继电保护问题）； 动态稳定是微小扰动或者是大扰动1－2周波后（暂稳后期），
因自动调节作用产生的稳定性ppt课稳件定（励磁PSS问题）。 26
我国电力系统稳定导则定义
静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步，自动
提高系统的静态稳定性（小扰动稳定） 提高系统的动态稳定性（小扰动失稳） 提高系统的暂态稳定性（大扰动稳定）
励磁是发电机励磁，也是系统的p励pt课磁件 ，但更重要的还是发电机24励磁
励磁控制系统的主要任务
1、同步发电机励磁控制系统的最基本和最主要的任务是 维持发电机电压在给定水平上
优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响
缺点：调节速度慢，轴系长度长，pp易t课件引发轴系振荡
14
自幷励
静止
ppt课件
15
有刷励磁
静止
ppt课件
16
无刷励磁系统
旋转
ppt课件
17
自并励磁系统
ppt课件
励磁装置就是提 供发电机磁场电流 的装置，包括所有 调节与控制元件， 还有磁场放电或灭 磁装置及保护装置
电网遭受每一次大扰动后，引起电力系统各机组之间功角相对增大，
在经过第一或第二个振荡周期不失步，作同步的衰减振荡，系统中
枢点电压逐渐恢复。
动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控
制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。动态稳定的判
据是在受到小的或大的扰动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角
性的振荡）（稳定余度好极限功率问题、安稳切机问题）； 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1－2个周波的稳定性；
（周期性振荡）（安稳切机问题、继电保护问题）； 动态稳定是微小扰动或者是大扰动1－2周波后（暂稳后期），
因自动调节作用产生的稳定性ppt课稳件定（励磁PSS问题）。 26
我国电力系统稳定导则定义
静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步，自动
发电机励磁系统课件
励磁系统的定期保养
定期检查
按照规定的周期对励磁系统进行全面检查，包括 电气性能、机械性能以及安全性能等。
维护和保养
根据检查结果，对励磁系统进行必要的维护和保 养，如更换磨损部件、调整参数等。
预防性维护
根据设备的使用情况和维修经验，提前进行必要 的维护和保养，预防设备故障的发生。
励磁系统的维修与更换
详细描述
励磁电流控制策略通过调节励磁电流的大小来控制发电机的 机端电压，确保电压的稳定输出。该策略主要应用于并网运 行的发电机，通过励磁电流的调节，可以快速响应系统电压 的变化，提高电力系统的稳定性。
励磁电压控制策略
总结词
通过控制励磁电压来调节发电机的无功 功率输出。
VS
详细描述
励磁电压控制策略通过调节励磁电压的大 小来控制发电机的无功功率输出。在电力 系统中，发电机通常需要提供一定的无功 功率来维持系统的电压稳定。励磁电压控 制策略通过调节励磁电压，可以快速响应 无功功率的需求变化，确保系统电压的稳 定。
励磁系统的基本原理
工作原理
励磁系统通过调节励磁电流的幅值和相位，控制发电机产生的磁场强度和方向 ，从而控制发电机的输出电压和无功功率。
控制方式
励磁系统的控制方式可分为手动控制和自动控制两种。现代大型发电机组通常 采用自动控制方式，以确保发电机的稳定运行和电力系统的安全。
02
发电机励磁系统的运行方式
问题。
试验法
通过试验励磁系统的性能参数 ，判断是否存在故障。
励磁系统故障处理措施
01
对于转子励磁绕组故障 ，需要更换损坏的绕组 或进行修复。
02
对于励磁调节器故障， 需要检查电源、信号传 输和控制逻辑，并进行 相应的修复。
励磁基本原理PPT课件
2021/3/7
CHENLI
20
无刷励磁的主要缺点
➢ 同步电机转子不能直接灭磁，目前只能在励磁机回路灭磁，故灭 磁时间较长。 ➢ 发电机转子电压、电流不能直接测量。 ➢ 对旋转元器件（整流元件的熔断器）要求能承受较大的离心力。 ➢ 对旋转元器件的故障监测与报警技术有待进一步完善。 ➢ 由于无刷励磁对旋转二极管的要求很高，目前能够提供用于大型 发电机无刷励磁的旋转二极管厂家世界上屈指可数，所以无刷励磁系 统的成本远高于静止励磁，目前国内长期依耐进口旋转二极管组件。
2021/3/7
CHENLI
7
第2部分 半导体变流技术
2021/3/7
CHENLI
8
分类
现代发电机励磁系统中，从电源的变换到发电机励磁能量的提供，无处 不存在半导体变流技术的应用。
2021/3/7
CHENLI
9
晶闸管
晶闸管的导通条件：以下两条件须同时具备： a.正向阳极状态； b.控制极加上触发脉冲； 晶闸管的关断条件：以下任一条件即可关断： a.主回路断开； b.晶闸管两端处于反向电压时 c.流过晶闸管的电流下降到小于维持电流
2021/3/7
CHENLI
晶闸管的伏安特性
10
移相触发
移相触发单元的作用：产生触发脉冲，用来触发整流桥中的晶闸 管，并控制触发脉冲的相位随综合放大单元输出的控制电压的大 小而改变，达到调节励磁的目的。 移相触发的基本原理：利用主回路电源电压信号产生一个与主回 路电压同步的幅值随时间单调变化的同步信号，将其与来自综合 放大单元的控制信号比较，在两者相等的时候产生触发脉冲。 移相触发单元一般包括：同步、移相脉冲形成和脉冲放大环节。
时控制单元快速接通反向可控硅触发回路，把灭磁电阻接入、灭磁电阻回
水轮发电机励磁系统课件
励磁调节器的工作原理
励磁调节器的作用
励磁调节器的作用是调节发电机的输出电压和频率，使其 保持稳定。
励磁调节器的组成
励磁调节器主要由检测单元、控制单元和执行单元组成。
励磁调节器的工作流程
励磁调节器通过检测发电机的输出电压和频率，根据设定 的控制规律调节励磁电流，从而控制发电机的输出电压和 频率。
03
在发电机出现异常时，迅速切断励磁电流并防止过电压损害发电机 。
励磁系统的分类
直流励磁系统
采用直流发电机作为励磁电源，结构 简单，但维护困难，现已逐渐被淘汰 。
交流励磁系统
采用交流发电机作为励磁电源，具有 较高的调节性能和可靠性，是现代大 型水轮发电机组常用的励磁方式。
02
水轮发电机励磁系统 原理
水轮发电机转子励磁电路
01
转子励磁电路的组成
水轮发电机的转子励磁电路主要由励磁机、励磁调节器、转子绕组等组
成。
02
励磁机的结构和工作原理
励磁机通常采用直流发电机，其结构和工作原理与普通直流发电机类似
。
03
励磁调节器的作用和原理
励磁调节器的作用是调节励磁电流，从而调节发电机的输出电压和频率
。其原理是通过检测发电机的输出电压和频率，控制励磁机的励磁电流
励磁系统的基本原理
直流发电机的基本原理
01
直流发电机是根据电磁感应原理，通过旋转的磁场和导线的相
对运动来发电的。
交流发电机的基本原理
02
交流发电机是通过旋转的磁场和导线的相对运动来发电的，输
出的电压和频率是变化的。
同步发电机的原理
03
同步发电机是通过旋转的磁场和导线的相对运动来发电的，输
小水力发电PPT课件
来维持发电机输出电压为给定水平。
（2）无功功率的调节
设同步发电机与无穷大电网UM并联，因此发电机端电压不
随负荷大小而变，其接线图如图ａ所示，图ｂ是不同励磁电流 情况下的相量图。
A
E·q 2
E·q
E·q 1 A '
U G=常 数 K 2
B I·G 2
G ~
I· G
I Q2
δ ' I·P δ
φ
I·Q
I·Q 1
3、对励磁系统的基本要求
水轮发电机组自动控制系统的任务由励磁调节器和励磁功 率单元共同完成，因此对两者各自提出如下的要求：
（1）对励磁调节器的要求
• 时间常数小，能迅速响应输入情况的变化；
• 能够合理分配机组的无功功率；
• 能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能，以提
高暂态稳定和改善系统运行条件。
2、频率调节
水轮机调节的基本任务是：当负载变化时，原来的稳定 平衡被破坏，动力矩和阻力矩不再相等，使转速和频率与额 定值之间出现偏差，这时由频率闭环调节器的调节作用，可 快速、准确地消除偏差，使机组在新的平衡条件下运行。这 种调节作用称为频率调节或频率控制。
电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变 则较缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。
小水力发电
• 负载要求电能的电压和频率应为额定值，波动小。
• 发电机发出电能的电压、频率或并网电压、频率的稳定度分
别取决于发电机或电网内无功与有功功率的平衡。
• 频率的波动是由发电机输入功率和输出功率之间的不平衡引
起的。
• 电压的波动主要由负载大小的变化和负载性质的变化（即有
功功率和无功功率的变化）引起。
I Q1
（2）无功功率的调节
设同步发电机与无穷大电网UM并联，因此发电机端电压不
随负荷大小而变，其接线图如图ａ所示，图ｂ是不同励磁电流 情况下的相量图。
A
E·q 2
E·q
E·q 1 A '
U G=常 数 K 2
B I·G 2
G ~
I· G
I Q2
δ ' I·P δ
φ
I·Q
I·Q 1
3、对励磁系统的基本要求
水轮发电机组自动控制系统的任务由励磁调节器和励磁功 率单元共同完成，因此对两者各自提出如下的要求：
（1）对励磁调节器的要求
• 时间常数小，能迅速响应输入情况的变化；
• 能够合理分配机组的无功功率；
• 能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能，以提
高暂态稳定和改善系统运行条件。
2、频率调节
水轮机调节的基本任务是：当负载变化时，原来的稳定 平衡被破坏，动力矩和阻力矩不再相等，使转速和频率与额 定值之间出现偏差，这时由频率闭环调节器的调节作用，可 快速、准确地消除偏差，使机组在新的平衡条件下运行。这 种调节作用称为频率调节或频率控制。
电力系统的负荷是不断变化的，而原动机输入功率的改变 则较缓慢，因此系统中频率的波动是难免的。
小水力发电
• 负载要求电能的电压和频率应为额定值，波动小。
• 发电机发出电能的电压、频率或并网电压、频率的稳定度分
别取决于发电机或电网内无功与有功功率的平衡。
• 频率的波动是由发电机输入功率和输出功率之间的不平衡引
起的。
• 电压的波动主要由负载大小的变化和负载性质的变化（即有
功功率和无功功率的变化）引起。
I Q1
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19
㈠使用条件
• ⒉ 供电电源要求
(1) 交流380/220V系统,电压偏差范围为额 定值的±15%,频率偏差范围为-3～+2HZ；
11
图2.2.1—1
• 电势源静止
同步电机
整流变压器
可替换
图2.2.1-1 电势源静止励磁系统
12
图2.2.2—1
• 直流侧串联
电势源变压器
同步电机
电流源变压器
电抗器
图2.2.2-1 直流侧串联、电压相加的复合源静止励磁机
整流器及 可控硅整流器
13
图2.2.2—2
• 交流侧并联
同步电机
电势源变压器 电抗器
术要求
• GB/T 7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同
步电机励磁系统技术要求
• DL/T 583-2005 大中型水轮发电机静止整流励磁
系统及装置技术条件
• DL/T 489-92 大中型水轮发电机静止整流励磁系
统及装置试验规程
• 水利部水电能2005[39]号---励磁应用指导意见
16
• ⑵带有旋转整流器的交流励磁机（无刷励磁机） A.C.
exciter with rotating rectifiers ( brushless exciter) 带有励磁机及与同步电机同轴的旋转整流器的交流励磁机， 其输出不经过滑环或电刷，而直接与同步电机的励磁绕组 相联结。见图2.1.1—3
8
图2.1.1—2
电为主的地方小电网。
• 五十年代，一般称500kW一下的水电站为农村小水电站；
到六十年代，小水电的容量界限到3MW ;
• 六十年代末期小水电站的容量界限上升到12MW; • 八十年代以后小水电站的定义也扩大到25MW; • 九十年代后，国家计委、水利部进一步明确装机容量
50MW以下的水电站均可享受小水电的优惠政策，并出现 了一些容量为几万至二十几万KVA的地方电网。
10
㈡静止式励磁 static exciter
从一个或多个静止电源取得功率，使用静止整流器提 供直流电流的励磁机。
• ⒈电势源静止励磁机 potentialf source static exciter
仅从电势源（可以从同步电机出线端）取得功率并使 用可控硅整流器的静止励磁机。见图2.2.1—1。
500-25000 10000-50000
秘鲁 菲律宾 美国 越南
5-50
<500 <50
51-500
501-2000 51-500
<15000 <15000 501-5000
4
二.励磁的形式
• ㈠旋转励磁机 rotating exciter
励磁机（设备）与发电机同轴旋转的整 流方式
• ㈡静止式励磁 static exciter
小水电机组励磁设备
中国电器工业协会水电设备分会 水电自动化培训教材
1
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总体概述
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2
一.小水电机组的概念
• ㈠国内小水电装机及机组容量的发展 • 小水电系指装机容量25MW及一下的水力发电站和以小水
3
一.小水电的概念
• ㈡ 各国小水电的容量定义(kW)
国家或国际组织
微型(Micro) 小小型(Mini) 小型(Small)
国际小水电 拉美能源组织
<100 <50
101-500 51-500
501-10000 501-5000
中国
<100
水力发电与筑坝杂志 50-100
101-500 300-5000
电流源变压器
整流器及 可控硅整流器
交流侧电源并联电流相加的复合源静止励磁机
14
图2.2.2—3
• 交流侧相加
同步电机
电势源变压器 电抗器
整流器
饱和绕组控制输入
电流源变压器
交流侧两个电源电流相加的复合源静止励磁机
15
三.励磁设备的技术要求（条件）
• GB/T10585-89 中小型同步电机励磁系统基本技
• 采用一个它励绕组的直流励磁机
同步电机 用于稳定控制的反馈 （要用时） 直流励磁机励磁绕组 励磁控制输入
采用一个它励绕组的直流励磁机
7
㈠旋转式
• ⒉交流励磁机 A.C. exciter
使用整流器流器提供直流电流的旋转励磁机
• ⑴带有静止整流器的交流励磁机 A.C. exciter with
stationary rectifiers 带有整流器的交流励磁机，其输出与同步电机励磁绕组 滑环上的电刷相联结。见图2.1.1—2
• 带不可控静止整流器的交流励磁机
同步电机
用于稳定控制的反馈
交流励磁机 励磁控制输入
带不可控静止整流器的交流励磁机
9
图2.1.1—3 带有旋转整流器的交流励磁机
同 步 电 机
旋 转 整 流 器 交 流 励 磁 机 励 磁 控 制 输 入 永 磁 机 发 电 机 供 励 磁 控 制 装 置 电 源 带 不 可 控 旋 转 整 流 器 的 交 流 励 磁 机 （ 无 刷 励 磁 机 ）
从一个或多个静止电源取得功率，使用 静止整流器提供直流电流的励磁机
励磁机（设备）是静止的整流方式
5
㈠旋转式
• ⒈直流励磁机方式 D.C. exciter
一台使用换向器与电刷提供直流电流的 旋转励磁机，通过与发电机同轴的直流励 磁机所发出的直流电给主发电机励磁的方 式，见图2.1.1—1。
6
图2.1.1—1 直流励磁机励磁
三.励磁设备的技术要求（条件）
• GB/T10585-89
中小型同步电机 励磁系统基本技 术要求
17
励磁应用指导意见
• 水利部水电
能2005[39] 号---励磁应 用指导意见
18
㈠使用条件
• ⒈环境要求
(1) 使用地点的海拔高度不大于3000m; (2) 环境最高温度+40℃; (3) 环境最低温度:采用水冷者为+5℃,采用其它 冷却方式者为-10℃; (4) 最湿月的平均最大相对湿度为90%,同时该月 的月平均最低温度为+25℃; (5) 应能适应无爆炸危险的介质,无足以腐蚀金属 和破坏绝缘的气体,以及周围较清洁和无剧烈振动 的环境条件。
• ⒉从复合电源静止励磁机 compound sourcestatic exciter
从电流与电压两个电源（独立取自同步电机机端）取 得功率的静止励磁机。从两个电源来的输入可以在整流器 的交流侧或直流侧取得，并且可以并联或串联，整流器可 以设计可控的或不可控的。图2.2.2—1、图2.2.2—2、和 图2.2.2—3 。
㈠使用条件
• ⒉ 供电电源要求
(1) 交流380/220V系统,电压偏差范围为额 定值的±15%,频率偏差范围为-3～+2HZ；
11
图2.2.1—1
• 电势源静止
同步电机
整流变压器
可替换
图2.2.1-1 电势源静止励磁系统
12
图2.2.2—1
• 直流侧串联
电势源变压器
同步电机
电流源变压器
电抗器
图2.2.2-1 直流侧串联、电压相加的复合源静止励磁机
整流器及 可控硅整流器
13
图2.2.2—2
• 交流侧并联
同步电机
电势源变压器 电抗器
术要求
• GB/T 7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同
步电机励磁系统技术要求
• DL/T 583-2005 大中型水轮发电机静止整流励磁
系统及装置技术条件
• DL/T 489-92 大中型水轮发电机静止整流励磁系
统及装置试验规程
• 水利部水电能2005[39]号---励磁应用指导意见
16
• ⑵带有旋转整流器的交流励磁机（无刷励磁机） A.C.
exciter with rotating rectifiers ( brushless exciter) 带有励磁机及与同步电机同轴的旋转整流器的交流励磁机， 其输出不经过滑环或电刷，而直接与同步电机的励磁绕组 相联结。见图2.1.1—3
8
图2.1.1—2
电为主的地方小电网。
• 五十年代，一般称500kW一下的水电站为农村小水电站；
到六十年代，小水电的容量界限到3MW ;
• 六十年代末期小水电站的容量界限上升到12MW; • 八十年代以后小水电站的定义也扩大到25MW; • 九十年代后，国家计委、水利部进一步明确装机容量
50MW以下的水电站均可享受小水电的优惠政策，并出现 了一些容量为几万至二十几万KVA的地方电网。
10
㈡静止式励磁 static exciter
从一个或多个静止电源取得功率，使用静止整流器提 供直流电流的励磁机。
• ⒈电势源静止励磁机 potentialf source static exciter
仅从电势源（可以从同步电机出线端）取得功率并使 用可控硅整流器的静止励磁机。见图2.2.1—1。
500-25000 10000-50000
秘鲁 菲律宾 美国 越南
5-50
<500 <50
51-500
501-2000 51-500
<15000 <15000 501-5000
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二.励磁的形式
• ㈠旋转励磁机 rotating exciter
励磁机（设备）与发电机同轴旋转的整 流方式
• ㈡静止式励磁 static exciter
小水电机组励磁设备
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一.小水电机组的概念
• ㈠国内小水电装机及机组容量的发展 • 小水电系指装机容量25MW及一下的水力发电站和以小水
3
一.小水电的概念
• ㈡ 各国小水电的容量定义(kW)
国家或国际组织
微型(Micro) 小小型(Mini) 小型(Small)
国际小水电 拉美能源组织
<100 <50
101-500 51-500
501-10000 501-5000
中国
<100
水力发电与筑坝杂志 50-100
101-500 300-5000
电流源变压器
整流器及 可控硅整流器
交流侧电源并联电流相加的复合源静止励磁机
14
图2.2.2—3
• 交流侧相加
同步电机
电势源变压器 电抗器
整流器
饱和绕组控制输入
电流源变压器
交流侧两个电源电流相加的复合源静止励磁机
15
三.励磁设备的技术要求（条件）
• GB/T10585-89 中小型同步电机励磁系统基本技
• 采用一个它励绕组的直流励磁机
同步电机 用于稳定控制的反馈 （要用时） 直流励磁机励磁绕组 励磁控制输入
采用一个它励绕组的直流励磁机
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㈠旋转式
• ⒉交流励磁机 A.C. exciter
使用整流器流器提供直流电流的旋转励磁机
• ⑴带有静止整流器的交流励磁机 A.C. exciter with
stationary rectifiers 带有整流器的交流励磁机，其输出与同步电机励磁绕组 滑环上的电刷相联结。见图2.1.1—2
• 带不可控静止整流器的交流励磁机
同步电机
用于稳定控制的反馈
交流励磁机 励磁控制输入
带不可控静止整流器的交流励磁机
9
图2.1.1—3 带有旋转整流器的交流励磁机
同 步 电 机
旋 转 整 流 器 交 流 励 磁 机 励 磁 控 制 输 入 永 磁 机 发 电 机 供 励 磁 控 制 装 置 电 源 带 不 可 控 旋 转 整 流 器 的 交 流 励 磁 机 （ 无 刷 励 磁 机 ）
从一个或多个静止电源取得功率，使用 静止整流器提供直流电流的励磁机
励磁机（设备）是静止的整流方式
5
㈠旋转式
• ⒈直流励磁机方式 D.C. exciter
一台使用换向器与电刷提供直流电流的 旋转励磁机，通过与发电机同轴的直流励 磁机所发出的直流电给主发电机励磁的方 式，见图2.1.1—1。
6
图2.1.1—1 直流励磁机励磁
三.励磁设备的技术要求（条件）
• GB/T10585-89
中小型同步电机 励磁系统基本技 术要求
17
励磁应用指导意见
• 水利部水电
能2005[39] 号---励磁应 用指导意见
18
㈠使用条件
• ⒈环境要求
(1) 使用地点的海拔高度不大于3000m; (2) 环境最高温度+40℃; (3) 环境最低温度:采用水冷者为+5℃,采用其它 冷却方式者为-10℃; (4) 最湿月的平均最大相对湿度为90%,同时该月 的月平均最低温度为+25℃; (5) 应能适应无爆炸危险的介质,无足以腐蚀金属 和破坏绝缘的气体,以及周围较清洁和无剧烈振动 的环境条件。
• ⒉从复合电源静止励磁机 compound sourcestatic exciter
从电流与电压两个电源（独立取自同步电机机端）取 得功率的静止励磁机。从两个电源来的输入可以在整流器 的交流侧或直流侧取得，并且可以并联或串联，整流器可 以设计可控的或不可控的。图2.2.2—1、图2.2.2—2、和 图2.2.2—3 。