水轮发电机组励磁系统1

电力系统中自动调节励磁系统 的任务



在正常运行条件下维持发电机端或系统某点电 压在给定水平 实现并联运行发电机组的无功功率的合理分配 提高同步发电机并联运行的稳定性 励磁系统改善电力系统运行条件（1.提高继电 保护动作的灵敏度.2.改善电动机自启动条件3. 允许发电机失磁异步运行） 对于水能发电机应要求能强行减磁



要求旋转整流器和快速熔断器等有良好 的机械性能，能承受高速旋转的离心力。 因为没有接触部件的磨损，所以也就没 有炭粉和铜末引起的对电机绕组的污染， 故电机的绝缘寿命较长。 长度增加，制造工艺复杂。
三、静止励磁系统（发电机自 并励系统）



静止励磁方式的主要优点是： 励磁系统接线和设备比较简单，无转动部分， 维护费用省，可靠性高。 不需要同轴励磁机，可缩短主轴长度，这样可 减小基建投资。 直接利用晶闸管取得励磁能量，机端电压与机 组转速的一次方成正比，故静止励磁输出的励 磁电压与机组转速的一次方成比例。而同轴励 磁机励磁系统输出的励磁电压与转速的平方成 正比。这样，当机组甩负荷时静态励磁系统机 组的过电压就低。
第一节概述


同步发电机的励磁系统：指提供可调节 励磁电流的装置的全部组合。 其中包括：产生可调节励磁电流的功率 单元“如励磁机”与控制功率单元的励 磁调节器两个主要组成部分，以及相关 的测量仪表、辅助设备等。
励磁功率单元 发电机 励磁调节器 输入信号
电 力 系 统
励磁控制系统结构框图



功率单元的作用：向发电机转子输入可调节的 直流励磁电流，在转子励磁绕组上建立起一个 可控的磁场。 励磁调节器的作用是：根据输入信号控制功率 单元的输出。 励磁电流是同步发电机产生无功功率的来源。 因此，在电力系统运行中，良好的励磁系统对 改善电力系统的运行有着重要的意义。
第四节半导体自动励磁调节装 置工作原理

自动调节器的概念和基本框图 励磁调节器是一个闭环比例调节器。 输入量：发电机电压UG 输出量：励磁机的励磁电流或是转子电 流，通称为If 功能：一是保持发电机的端电压不变； 其次是保持并联机组间无功电流的合理 分配。
励磁调节器的概念和基本特性
励磁调节过程说明图
人工不断调整RC的大小，以达到维持其 端电压不变的目的。 这种调节称为比例式调节方式。 人工在调压过程中的作用可用下图中的 ab线段来表示 ab线段的斜率可以通过ZTL内部环节调整
第三节励磁系统的换流电路


在各种励磁系统中，除了直流励磁机励 磁系统外，其他类型的历次系统均需要 三相可控或不可控整流电路 一、三相半控桥式整流电路
s1 A
s2 B
s3 L C D2 D R
D4
D6
原理接线图
当触发角为0度时
Ud= 2.34Up
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当触发角大于0度有：
Ud=2.34Up（1+cosª) ÷2 ª的可变范围是180度
对励磁系统的基本要求



系统正常运行时，励磁调节器应能反映发电机 电压高低以维持发电机电压在给定水平 励磁调节器应能合理分配机组的无功功率，为 此，励磁调节器应保证同步发电机端电压调差 系数可以在10％以内进行调整。 励磁调节器应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
电磁型复式励磁装置简介
复式励磁装置原理接线图
复式励磁的优缺点及改进



复式励磁能改善发电机端电压水平。有 检测补偿后，电压十分恢复到允许范围。 在复式励磁使用的同时，再配合能直接 反映端电压变化的调节器，才能得到较 好的电压调节质量。 能反映功率因数变化的复式励磁称为相 位复式励磁，它的补偿效果优于复式励 磁。




2、他励直流励磁机系统 他励直流励磁机的励磁绕组是由副励磁 机供电的，比自励多用了一台副励磁机 二、交流励磁机励磁系统 1、他励交流励磁机励磁系统 他励直流励磁机的励磁绕组是由副励磁 机供电的，比自励多用了一台副励磁机 该励磁系统多用于水能发电机。
IZTL
他励直流励磁机系统


自动调节励磁装置
自动调节励磁系统框图
复式励磁——补偿型励磁调节 器



补偿型调节器：采用对扰动量进行补偿 的调节方式。 复式励磁装置是典型的补偿型励磁调节 器。 典型的补偿型调节器为电磁型复式励磁 装置。
复式励磁原理
∑ IRc Ifl 复式励磁 励磁机 If Ia 发电机
Ief
Ut
复式励磁装置框图
二、三相全控桥式整流电路


全控桥在一个工频周期中的触发脉冲数 为6个，各脉冲相距为60度 1、整流工作过程
整流过程只能在触发角小于90度内产生，


Ud=2.34Upcosª
2、逆变过程的分析

全控桥在触发角大于90度时，即直流变 成交流输出。励磁系统中利用逆变来实 现快速灭磁。





二、交流励磁机系统 大容量的发电机多采用交流励磁机经整流器的 励磁系统，因为交流励磁机无整流子，容量可 以造得较大。 根据交流励磁电源整流方式及整流状态的不同， 这类系统又可分为两类： 1、带静止整流器的励磁系统（因整流器位于 静止位置） 分为：他励式与自励式
他励式：
TV
自励式：
2、无刷励磁系统
要求励磁功率单元有足够的可靠性并具 有一定的调节容量 具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。



同步发电机的励磁电源实质上是一个可 控的直流电源 按功率单元的不同，可分为直流励磁机 系统、交流励磁机系统及半导体励磁系 统。
同步发电机励磁系统


一、直流励磁机系统 优点：结构简单、运行可靠； 缺点：励磁机为整流子，平时对整流子、电刷 的维护工作量大；当需要的励磁电流很大时， 换向困难。 该系统只能适用于10万KW以下的中小型机组。 1、自励直流励磁机系统 发电机转子绕组由专用的直流励磁机供电 调整励磁机磁场电阻，可改变励磁机励磁电流



转子滑环允许通过的电流目前为：800010000A，当励磁电流超过时应采用无刷 励磁系统 。 无炭刷和滑环，维护工作量大为减少 供电可靠性高。无刷、发电机励磁由励 磁机独立供电。


发电机励磁控制是通过调节交流励磁机的励磁 实现的，因而励磁系统的响应速度较慢。 发电机转子及其励磁电路都随轴旋转，因此在 转子回路中不能接入灭磁设备，发电机转子回 路无法实现直接灭磁，也无法实现对励磁系统 的常规检测（如转子电流、电压，转子绝缘， 熔断器熔断信号等），必须采用特殊的测试方 法