发电机励磁系统学习课件分解知识分享.ppt

2022/12/812.3.1.4 同步同步(tngb)发电机的励磁系统发电机的励磁系统n励磁电流：由直流电源供给的直流电流，通入励磁电流：由直流电源供给的直流电流，通入同步发电机的转子绕组建立磁场。同步发电机的转子绕组建立磁场。n励磁系统：与发电机转子回路电压的建立、调励磁系统：与发电机转子回路电压的建立、调整及其控制的有关元件和设备。包括整及其控制的有关元件和设备。包括(boku)发电机励磁绕组、励磁电源、自动调发电机励磁绕组、励磁电源、自动调压器和手动控制等部分，此外，还有强行励磁、压器和手动控制等部分，此外，还有强行励磁、强行减磁、励磁保护、灭磁等部件。强行减磁、励磁保护、灭磁等部件。第一页，共103页。2022/12/82第二页，共103页。2022/12/83第三页，共103页。2022/12/84励磁系统的主要励磁系统的主要(zhyo)作用作用n在正常情况下，供给发电机励磁电流，并根据发电在正常情况下，供给发电机励磁电流，并根据发电机电压、负荷及功率因数的变化调整发电机的励磁机电压、负荷及功率因数的变化调整发电机的励磁电流，以维持发电机端电压为规定的水平。电流，以维持发电机端电压为规定的水平。n合理分配并列合理分配并列(bngli)运行发电机间的无功负荷。运行发电机间的无功负荷。n发电机电压急剧降低时，迅速加大励磁电流，以改发电机电压急剧降低时，迅速加大励磁电流，以改善系统的运行条件，提高系统的稳定性和可靠性。善系统的运行条件，提高系统的稳定性和可靠性。第四页，共103页。2022/12/85励磁励磁(l c)系统分类系统分类n直流励磁机励磁系统。励磁机直接与发电机的直流励磁机励磁系统。励磁机直接与发电机的轴相连接，采用有换向器和电刷的直流发电机轴相连接，采用有换向器和电刷的直流发电机作为作为(zuwi)主励磁机（备用励磁机则由电动主励磁机（备用励磁机则由电动机拖动）。机拖动）。第五页，共103页。2022/12/86同轴直流励磁机自励同轴直流励磁机自励(z l)接线接线第六页，共103页。2022/12/87同轴直流励磁机他励接线同轴直流励磁机他励接线(ji xin)第七页，共103页。2022/12/88n半导体励磁系统。利用交流电源经降压半导体励磁系统。利用交流电源经降压(jin y)整流后供给发电机励磁称为半导体励磁系整流后供给发电机励磁称为半导体励磁系统。统。第八页，共103页。2022/12/89同轴他励静止同轴他励静止(jngzh)半导体励磁接线半导体励磁接线第九页，共103页。2022/12/810自励自励(z l)静止半导体励磁接线静止半导体励磁接线第十页，共103页。2022/12/811有副励磁机的无刷励磁系统有副励磁机的无刷励磁系统(xtng)接线接线第十一页，共103页。2022/12/812无副励磁无副励磁(l c)机的无刷励磁机的无刷励磁(l c)接线接线第十二页，共103页。2022/12/813自并励励磁自并励励磁(l c)系统原理接线系统原理接线第十三页，共103页。2022/12/814自并励励磁系统自并励励磁系统(xtng)原理接线原理接线第十四页，共103页。2022/12/815自并励励磁自并励励磁(l c)系统的优点系统的优点 n运行可靠性高。自并励励磁系统为静态励磁，设备及运行可靠性高。自并励励磁系统为静态励磁，设备及接线简单接线简单(jindn)，与交流励磁机励磁系统相比，与交流励磁机励磁系统相比，没有旋转部件，减少了励磁系统故障，提高了运行可没有旋转部件，减少了励磁系统故障，提高了运行可靠性。靠性。n改善发电机轴系稳定性。自并励励磁系统可缩短发电改善发电机轴系稳定性。自并励励磁系统可缩短发电机组的轴系长度，减少轴承座数量，提高了轴系的稳机组的轴系长度，减少轴承座数量，提高了轴系的稳定性，改善了轴系振动，从而提高了机组的安全运行定性，改善了轴系振动，从而提高了机组的安全运行水平。水平。第十五页，共103页。2022/12/816自并励励磁自并励励磁(l c)系统的优点系统的优点 n提高电力系统稳定水平。自并励励磁系统响应速提高电力系统稳定水平。自并励励磁系统响应速度快，可提高电力系统稳定水平。度快，可提高电力系统稳定水平。n经济性好，可降低投资。自并励励磁系统设备简经济性好，可降低投资。自并励励磁系统设备简单，降低了造价；缩短了轴系长度，减少了厂房单，降低了造价；缩短了轴系长度，减少了厂房和基础造价；调整容易，维护简单，故障和基础造价；调整容易，维护简单，故障(gzhng)后修复时间较短，可提高发电效益。后修复时间较短，可提高发电效益。第十六页，共103页。2022/12/817同步同步(tngb)发电机的自动调节激磁系发电机的自动调节激磁系统统n运行中同步发电机的激磁电流（转子电流），无论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，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（机上都装有自动调节激磁装置（AER或或AVR）。发）。发电机的激磁电流按预定电机的激磁电流按预定(ydng)要求作自动调整。要求作自动调整。第十七页，共103页。2022/12/8181同步发电机自动调节同步发电机自动调节(tioji)激磁的激磁的作用作用 n在正常情况下，维持发电机端或系统中某一点电压在给在正常情况下，维持发电机端或系统中某一点电压在给定水平。定水平。n稳定地分配发电机之间的无功功率。稳定地分配发电机之间的无功功率。n在正常运行在正常运行(ynxng)及系统事故情况下，提高电力系及系统事故情况下，提高电力系统的稳定性。统的稳定性。n改善电力系统的运行改善电力系统的运行(ynxng)条件。条件。第十八页，共103页。2022/12/819第十九页，共103页。2022/12/820第二十页，共103页。2022/12/821n可见，在励磁电流可见，在励磁电流(dinli)一定、一定、E0一定一定的条件下，负荷无功电流的条件下，负荷无功电流(dinli)的变化是造成的变化是造成发电机电压变化的主要原发电机电压变化的主要原因。因。n感性无功负荷使发电机的感性无功负荷使发电机的外特性呈下降趋势。外特性呈下降趋势。Ir2Ir1第二十一页，共103页。2022/12/822发电机有功发电机有功(yu n)功率保持不变功率保持不变第二十二页，共103页。2022/12/823n实际运行中，系统并不是实际运行中，系统并不是(b shi)无穷大，母线电压无穷大，母线电压将随负荷的波动而变化。将随负荷的波动而变化。n发电机输出的无功电流与母线电压水平有关，改变其发电机输出的无功电流与母线电压水平有关，改变其中一台并联发电机的励磁电流不仅影响自身的电压和中一台并联发电机的励磁电流不仅影响自身的电压和无功，还将影响与之并联的运行机组的无功输出。无功，还将影响与之并联的运行机组的无功输出。第二十三页，共103页。2022/12/824提高提高(tgo)(tgo)电电力系力系统统的的稳稳定性定性090180第二十四页，共103页。2022/12/825改善电力系统改善电力系统(din l x tn)的运行条的运行条件件n改善感应电动机的自启动条件改善感应电动机的自启动条件n为发电机的异步运行为发电机的异步运行(ynxng)创造条件创造条件n提高继电保护动作的灵敏度提高继电保护动作的灵敏度第二十五页，共103页。2022/12/8262对自动调节激磁装置对自动调节激磁装置(zhungzh)的主的主要要求要要求n在正常运行时，自动调节激磁装置应能维持发电机的电在正常运行时，自动调节激磁装置应能维持发电机的电压在给定水平，并稳定地分配发电机之间的无功功率。压在给定水平，并稳定地分配发电机之间的无功功率。因此应有足够的调节容量。因此应有足够的调节容量。n从提高电力系统从提高电力系统(din l x tn)运行的稳定性观点出发。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。行激磁，所以也应具有足够的功率输出。第二十六页，共103页。2022/12/827n自动自动(zdng)调节激磁装置本身应简单可靠，调节激磁装置本身应简单可靠，取用的功率应尽可能小些，调节过程稳定，品取用的功率应尽可能小些，调节过程稳定，品质良好。质良好。第二十七页，共103页。2022/12/8283自动调节激磁自动调节激磁(jc)系统的构成系统的构成n自动调节指的是发电机的激磁电流根据端电压的变化按自动调节指的是发电机的激磁电流根据端电压的变化按预定要求进行调节，以维持端电压为给定预定要求进行调节，以维持端电压为给定(i dn)值。值。如要求端电压为恒定值，则当机端电压升高时应减小激如要求端电压为恒定值，则当机端电压升高时应减小激磁，机端电压降低时应增加激磁，以维持机端电压为给磁，机端电压降低时应增加激磁，以维持机端电压为给定定(i dn)值。值。n自动调节激磁系统可以看成是一个以电压为被调量的负自动调节激磁系统可以看成是一个以电压为被调量的负反馈控制系统。反馈控制系统。第二十八页，共103页。2022/12/829一、励磁一、励磁(l c)调节器的基本概念调节器的基本概念n励磁调节器的主要功能是维持发电机端电压和实现励磁调节器的主要功能是维持发电机端电压和实现(shxin)并联运行机组间无功功率的合理分配。并联运行机组间无功功率的合理分配。第二十九页，共103页。2022/12/830没有励磁没有励磁(l c)调节装置调节装置n励磁系统通过人工、测量仪表和发电机构成了一个励磁系统通过人工、测量仪表和发电机构成了一个(y)闭合的反馈系统。这种直接根据电压偏差大小的调节方式闭合的反馈系统。这种直接根据电压偏差大小的调节方式称为比例式调节方式，是励磁调节最常用的方式。称为比例式调节方式，是励磁调节最常用的方式。第三十页，共103页。2022/12/831n比例式自动励磁调节比例式自动励磁调节(tioji)器器AVR可以仿照人工调可以仿照人工调节节(tioji)自动完成励磁调节自动完成励磁调节(tioji)任务。任务。第三十一页，共103页。2022/12/832二、半导体自动励磁调节二、半导体自动励磁调节(tioji)装置的工作装置的工作原理原理 第三十二页，共103页。2022/12/833基本基本(jbn)(jbn)构成构成n自动励磁调节器由调差、测量比较、综合放大、同步与移自动励磁调节器由调差、测量比较、综合放大、同步与移相触发及可控整流环节组成。这些相触发及可控整流环节组成。这些(zhxi)主要环节起到主要环节起到实现电压调节和无功功率分配等最基本的功能。实现电压调节和无功功率分配等最基本的功能。n辅助控制是为满足发电机不同工况，改善电力系统稳定性辅助控制是为满足发电机不同工况，改善电力系统稳定性和改善励磁系统动态特性而设置的单元。和改善励磁系统动态特性而设置的单元。n自动励磁调节装置退出后，由自动切换装置将手控单元投自动励磁调节装置退出后，由自动切换装置将手控单元投入。入。第三十三页，共103页。2022/12/8341测量比较测量比较(bjio)环节环节n测量比较环节的作用是测量发电机电压并将之测量比较环节的作用是测量发电机电压并将之转变成直流电压，与给定的基准转变成直流电压，与给定的基准(jzhn)电压电压相比较，得出电压偏差信号。相比较，得出电压偏差信号。第三十四页，共103页。2022/12/8352综合放大综合放大(fngd)环节环节n综合放大环节的作用综合放大环节的作用(zuyng)(zuyng)是将电压偏差是将电压偏差信号及其它辅助信号进行线性综合放大。信号及其它辅助信号进行线性综合放大。第三十五页，共103页。2022/12/8362综合综合(zngh)放大环节放大环节n综合放大环节的输入信号中，除基本控制部分综合放大环节的输入信号中，除基本控制部分即电压偏差信号即电压偏差信号 Ude 外，为适应外，为适应(shyng)发发电机各种工况的工作，还需要多种辅助控制信电机各种工况的工作，还需要多种辅助控制信号，如最大、最小励磁控制信号；为改善励磁号，如最大、最小励磁控制信号；为改善励磁控制系统动态特性的微分反馈信号（即励磁磁控制系统动态特性的微分反馈信号（即励磁磁通稳定信号）及提高电力系统稳定的信号（电通稳定信号）及提高电力系统稳定的信号（电力系统稳定器）等。力系统稳定器）等。第三十六页，共103页。2022/12/837各输入控制各输入控制(kngzh)信号类型信号类型n被调控制量（基本控制量）被调控制量（基本控制量）n反馈控制量（改善控制系统反馈控制量（改善控制系统动态性能的辅助控制量）动态性能的辅助控制量）n限制限制(xinzh)控制量（发电控制量（发电机运行工况要求的特殊限制机运行工况要求的特殊限制(xinzh)量）量）测量比较测量比较励磁系统稳定器励磁系统稳定器最大励磁限制器最大励磁限制器最小励磁限制器最小励磁限制器电力系统稳定器电力系统稳定器综综合合放放大大第三十七页，共103页。2022/12/838n前两种是在正常情况下按预定规律调节对励磁前两种是在正常情况下按预定规律调节对励磁系统实施控制，而后一种系统实施控制，而后一种(y zhn)限制控制限制控制量在正常工况下不参与作用，在异常情况需要量在正常工况下不参与作用，在异常情况需要时（危及发电机或系统运行）才进行限制控制。时（危及发电机或系统运行）才进行限制控制。第三十八页，共103页。2022/12/8393移相触发移相触发(chf)环节环节n移相触发环节移相触发环节(hunji)的作用是将控制信号的作用是将控制信号USM转换成触发脉冲，用以触发功率整流单元转换成触发脉冲，用以触发功率整流单元的晶闸管，达到调节励磁的目的。的晶闸管，达到调节励磁的目的。第三十九页，共103页。2022/12/840移相触发环节的构成移相触发环节的构成(guchng)原理原理框图框图n由同步变压器、同步移由同步变压器、同步移相器、脉冲发生器和脉相器、脉冲发生器和脉冲给定基准冲给定基准(jzhn)器器组成。组成。第四十页，共103页。2022/12/841n同步信号取自晶闸管整流装置的主回路，以保同步信号取自晶闸管整流装置的主回路，以保证在晶闸管每次承受正向阳极电压时，向其控证在晶闸管每次承受正向阳极电压时，向其控制极发出脉冲，使晶闸管可靠导通。触发脉冲制极发出脉冲，使晶闸管可靠导通。触发脉冲与主回路之间的这种相位配合关系与主回路之间的这种相位配合关系(gun x)称称为同步。同步变压器和同步移相器，主要用来为同步。同步变压器和同步移相器，主要用来作为同步信号发生器，以提供具有合适幅值和作为同步信号发生器，以提供具有合适幅值和合适相位的交流同步信号。合适相位的交流同步信号。第四十一页，共103页。2022/12/842三、励磁调节器的静态工作三、励磁调节器的静态工作(gngzu)特性特性n励磁调节器的简化励磁调节器的简化(jinhu)框图框图测量比较测量比较 综合放大综合放大 移相触发移相触发 可控整流可控整流 第四十二页，共103页。2022/12/843静态工作静态工作(gngzu)特性的合成特性的合成n将励磁调节器各环节将励磁调节器各环节(hunji)的的特性进行的的特性进行合成，就可以得到励磁合成，就可以得到励磁调节器的工作特性。调节器的工作特性。第四十三页，共103页。2022/12/844四、励磁四、励磁(l c)调节器的辅助控制调节器的辅助控制n最小励磁最小励磁(l c)限制限制n瞬时电流限制瞬时电流限制n最大励磁最大励磁(l c)限制限制nV/Hz（伏（伏/赫）限制器赫）限制器n发电机失磁监控发电机失磁监控第四十四页，共103页。2022/12/845n辅助控制不参与正常情况下的自动控制，仅在辅助控制不参与正常情况下的自动控制，仅在发生非正常运行发生非正常运行(ynxng)工况、需要励磁调工况、需要励磁调节器具有某些特有的限制功能时，通过信号综节器具有某些特有的限制功能时，通过信号综合放大器中的竞比电路，闭锁正常的电压控制，合放大器中的竞比电路，闭锁正常的电压控制，使相应的限制器起控制作用。使相应的限制器起控制作用。第四十五页，共103页。2022/12/846n励磁调节器中的辅助控制对提高励磁系统的响励磁调节器中的辅助控制对提高励磁系统的响应速度、提高电力系统稳定及保护发电机、变应速度、提高电力系统稳定及保护发电机、变压器、励磁机等的安全运行压器、励磁机等的安全运行(ynxng)有极为有极为重要的作用。重要的作用。第四十六页，共103页。2022/12/847（一）最小励磁（一）最小励磁(l c)限制（限制（欠励磁欠励磁(l c)限制）限制）n同步同步(tngb)发电机进相运行（欠励磁运行）：功率发电机进相运行（欠励磁运行）：功率因数由滞后变为超前，发电机从系统吸收无功功率的因数由滞后变为超前，发电机从系统吸收无功功率的运行方式。运行方式。n吸收的无功功率随励磁电流的减小而增加。吸收的无功功率随励磁电流的减小而增加。n发电机进相运行受静态稳定极限和发电机定子端部发发电机进相运行受静态稳定极限和发电机定子端部发热限制。热限制。第四十七页，共103页。2022/12/848n发电机由滞相转进相运行发电机由滞相转进相运行(ynxng)时，转子时，转子电流减少，吸收无功增加，使定子端部合成漏电流减少，吸收无功增加，使定子端部合成漏磁通越来越大，造成端部发热。磁通越来越大，造成端部发热。n现代大型汽轮发电机定子铁心采用氢冷，并在现代大型汽轮发电机定子铁心采用氢冷，并在端部采取了防止局部发热的措施，进相运行端部采取了防止局部发热的措施，进相运行(ynxng)时定子端部铁心及金属件温升一般时定子端部铁心及金属件温升一般不再是限制低励磁运行不再是限制低励磁运行(ynxng)的主要因素。的主要因素。第四十八页，共103页。发电机出口电压发电机出口电压(diny)调整：调整：n1 正常运行中应投入自动调节励磁，并检查出正常运行中应投入自动调节励磁，并检查出口电压在口电压在201kV范围内。范围内。n2 当发电机出口电压高于或低于上述范围时，当发电机出口电压高于或低于上述范围时，可调整发电机无功功率。当降低无功时，注意可调整发电机无功功率。当降低无功时，注意不致于进相。增加不致于进相。增加(zngji)无功时，不至于引无功时，不至于引起励磁系统过负荷。起励磁系统过负荷。2022/12/849第四十九页，共103页。n3 若系统或发电机故障若系统或发电机故障(gzhng)引起电压降低引起电压降低时，发电机的励磁由自动调节装置强行励磁作时，发电机的励磁由自动调节装置强行励磁作用增加到额定电压的两倍，强励动作时，定子用增加到额定电压的两倍，强励动作时，定子电流，转子电流突增，电流，转子电流突增，20秒种内不得干涉强励秒种内不得干涉强励动作，不得调整切换。动作，不得调整切换。2022/12/850第五十页，共103页。发电机功率发电机功率(gngl)调整：调整：n3.1 正常运行时，应使发电机功率维持在允许正常运行时，应使发电机功率维持在允许范围内。范围内。n3.2 发电机必须进相运行时，应不超过由试验发电机必须进相运行时，应不超过由试验确定的最大进相深度。确定的最大进相深度。n3.3 特殊情况下，发电机的负荷可根据系统周特殊情况下，发电机的负荷可根据系统周波、电压的变化及时进行调整。波、电压的变化及时进行调整。n3.4发电机负荷受发电机各部温度发电机负荷受发电机各部温度(wnd)限制，限制，当各部温度当各部温度(wnd)超过允许值且调整无效时，超过允许值且调整无效时，应申请降低出力。应申请降低出力。2022/12/851第五十一页，共103页。发电机进相运行发电机进相运行(ynxng)原则及注意事原则及注意事项：项：1发电机进相原则：发电机进相原则：1.发电机不失去同步。发电机不失去同步。2.发电机定子端部铁芯温度和齿压板温度不得超过发电机定子端部铁芯温度和齿压板温度不得超过(chogu)制造厂的规定值。制造厂的规定值。2发电机进相注意事项：发电机进相注意事项：1.进相运行的机组，要注意发电机端部铁芯温度进相运行的机组，要注意发电机端部铁芯温度120。2.进相运行时，发电机出口电压应保持在额定值进相运行时，发电机出口电压应保持在额定值95%(19kV)以上。以上。3.自动励磁调节装置必须投入。自动励磁调节装置必须投入。2022/12/852第五十二页，共103页。2022/12/853第五十三页，共103页。2022/12/854n为确保发电机安全运行为确保发电机安全运行(ynxng)，在励磁调，在励磁调节器中必须设置最小励磁限制器。节器中必须设置最小励磁限制器。第五十四页，共103页。2022/12/855（二）瞬时电流限制（二）瞬时电流限制(xinzh)n由于电力系统稳定的要求，大容量机组的励磁由于电力系统稳定的要求，大容量机组的励磁系统必须具有高起始响应的性能。交流励磁机、系统必须具有高起始响应的性能。交流励磁机、旋转整流器励磁系统在通常情况下很难满足这旋转整流器励磁系统在通常情况下很难满足这一要求。惟有一要求。惟有(wiyu)采用高励磁顶值电压的采用高励磁顶值电压的方法才能提高励磁机输出电压的增长速度。方法才能提高励磁机输出电压的增长速度。第五十五页，共103页。2022/12/856n加在励磁加在励磁(l c)机励磁机励磁(l c)绕组上的励磁绕组上的励磁(l c)顶值电压越高，励磁顶值电压越高，励磁(l c)机输出电压的起始值机输出电压的起始值增长速度越快。这样励磁增长速度越快。这样励磁(l c)系统的响应速度系统的响应速度得到了改善。得到了改善。n高顶值励磁高顶值励磁(l c)电压危及励磁电压危及励磁(l c)机及发电机及发电机的安全。当励磁机的安全。当励磁(l c)机电压达到发电机允许机电压达到发电机允许的励磁的励磁(l c)顶值电压倍数时，应立即对励磁顶值电压倍数时，应立即对励磁(l c)机的励磁机的励磁(l c)电流加以限制，以防止危及电流加以限制，以防止危及发电机的安全运行。发电机的安全运行。第五十六页，共103页。2022/12/857n励磁调节器内设置的瞬时电流限制器检测励磁调节器内设置的瞬时电流限制器检测(jin c)励磁机的励磁励磁机的励磁电流，一旦该值超过发电机允许的强励顶值，限制器输出立即电流，一旦该值超过发电机允许的强励顶值，限制器输出立即由正变负。由正变负。n瞬时电流限制器与信号综合放大器构成调节器，使励磁机强励瞬时电流限制器与信号综合放大器构成调节器，使励磁机强励顶值电流自动限制在发电机允许的范围内。顶值电流自动限制在发电机允许的范围内。第五十七页，共103页。2022/12/858（三）最大励磁（三）最大励磁(l c)限制限制n最大励磁限制是为了防止发电机转子绕组长时间过励最大励磁限制是为了防止发电机转子绕组长时间过励磁而采取的安全措施。磁而采取的安全措施。n按规程要求，当发电机端电压下降至按规程要求，当发电机端电压下降至80%85%额定额定电压时，发电机励磁应迅速强励到顶值电流电压时，发电机励磁应迅速强励到顶值电流(dinli)，一般为，一般为1.62倍额定励磁电流倍额定励磁电流(dinli)。由于受发。由于受发电机转子绕组发热的限制，强励时间不允许超过规定电机转子绕组发热的限制，强励时间不允许超过规定值。值。第五十八页，共103页。2022/12/859转子绕组不同转子绕组不同(b tn)励磁电压时的励磁电压时的允许时间允许时间转子电压标么值转子电压标么值允许时间（允许时间（s)1.121201.25601.46302.0810第五十九页，共103页。2022/12/860n为使机组安全运行，对为使机组安全运行，对过励磁应按允许过励磁应按允许(ynx)发热时间运行，发热时间运行，若超过允许若超过允许(ynx)时时间，励磁电流仍不能自间，励磁电流仍不能自动降下来，则应由最大动降下来，则应由最大励磁限制器执行限制功励磁限制器执行限制功能，它具有反时限特性。能，它具有反时限特性。第六十页，共103页。2022/12/861（四）（四）V/Hz（伏（伏/赫）限制器赫）限制器nV/Hz（伏（伏/赫）限制器，用于防止发电机的端电压赫）限制器，用于防止发电机的端电压与频率的比值过高，避免发电机及与其相连的主变与频率的比值过高，避免发电机及与其相连的主变压器铁心饱和而引起的过热。压器铁心饱和而引起的过热。n发电机解列运行时，其端电压可能升得较高，频率发电机解列运行时，其端电压可能升得较高，频率也有可能较低，例如机组启动也有可能较低，例如机组启动(qdng)期间，频率期间，频率较低；甩负荷时，电压较高。较低；甩负荷时，电压较高。第六十一页，共103页。2022/12/862第六十二页，共103页。2022/12/863n如果机端电压与其如果机端电压与其(yq)频率的比值过高，发电机频率的比值过高，发电机及与之相连接的变压器等的磁密会过大，同步发及与之相连接的变压器等的磁密会过大，同步发电机与其电机与其(yq)相连的主变压器的铁心就会饱和，相连的主变压器的铁心就会饱和，使发电机的同步电抗、变压器的励磁电抗变小，使发电机的同步电抗、变压器的励磁电抗变小，则发电机的无功电流及变压器的励磁电流加大，则发电机的无功电流及变压器的励磁电流加大，造成铁心过热。造成铁心过热。第六十三页，共103页。2022/12/864（五）发电机失磁监控（五）发电机失磁监控(jin kn)n发电机发电机“失磁失磁”：发电机在运行中全部或部分失去励：发电机在运行中全部或部分失去励磁电流，使转子磁场减弱或消失。磁电流，使转子磁场减弱或消失。n造成发电机失磁的原因可能是由于励磁开关误跳闸、造成发电机失磁的原因可能是由于励磁开关误跳闸、励磁机或晶闸管励磁系统组件损坏或发生故障励磁机或晶闸管励磁系统组件损坏或发生故障(gzhng)、自动灭磁开关误跳闸、转子回路某处断、自动灭磁开关误跳闸、转子回路某处断线及误操作等。线及误操作等。第六十四页，共103页。2022/12/865n发电机正常运行时，定子发电机正常运行时，定子(dngz)磁场和转子磁场和转子磁场同步运转。磁场同步运转。n失磁后，励磁电流逐渐衰减到零，原动机的驱失磁后，励磁电流逐渐衰减到零，原动机的驱动转矩使发电机加速，导致功角加大，发电机动转矩使发电机加速，导致功角加大，发电机失步，进入异步发电运行状态。失步，进入异步发电运行状态。第六十五页，共103页。2022/12/866n发电机在异步运行状态下，在向系统送出有功的同发电机在异步运行状态下，在向系统送出有功的同时，还从系统吸收无功功率时，还从系统吸收无功功率(w n n l)，对，对系统和发电机本身产生如下不良影响：系统和发电机本身产生如下不良影响：第六十六页，共103页。2022/12/867在转子和励磁回路中产生差频电流，使转子铁心、转在转子和励磁回路中产生差频电流，使转子铁心、转子绕组及其它励磁回路产生附加损耗，引起过热。转子绕组及其它励磁回路产生附加损耗，引起过热。转差越大，过热越严重。差越大，过热越严重。如果系统如果系统(xtng)无功储备不足，将引起系统无功储备不足，将引起系统(xtng)电压下降，甚至造成因电压崩溃而使系统电压下降，甚至造成因电压崩溃而使系统(xtng)瓦瓦解。解。其它发电机力图补偿以上无功差额，容易造成过电流。其它发电机力图补偿以上无功差额，容易造成过电流。如果失磁是一台大容量发电机，则承担补偿无功的发如果失磁是一台大容量发电机，则承担补偿无功的发电机过电流就更严重。电机过电流就更严重。第六十七页，共103页。2022/12/868n汽轮发电机组异步功率比较大，调速器也较灵敏，汽轮发电机组异步功率比较大，调速器也较灵敏，因此因此(ync)，当发电机超速时，调速器会立即关，当发电机超速时，调速器会立即关小汽门，使汽轮机的输出功率和发电机的异步功小汽门，使汽轮机的输出功率和发电机的异步功率很快达到平衡，可在较小的转差下稳定运行。率很快达到平衡，可在较小的转差下稳定运行。第六十八页，共103页。2022/12/869n实际运行中，汽轮发电机失磁后，适当降低其有功输出，实际运行中，汽轮发电机失磁后，适当降低其有功输出，在很小的转差下，可以异步运行一段时间（例如在很小的转差下，可以异步运行一段时间（例如1030min），使运行、调度人员有一段时间来排除失磁故），使运行、调度人员有一段时间来排除失磁故障，采取措施恢复励磁，尽量减少对电力系统运行和用障，采取措施恢复励磁，尽量减少对电力系统运行和用户供电的影响。户供电的影响。n是否是否(sh fu)允许其异步运行，还应根据电力系统具体允许其异步运行，还应根据电力系统具体情况而定。情况而定。第六十九页，共103页。发电机失磁现象发电机失磁现象(xinxing):n 发电机励磁电流指示近于零或等于零。发电机励磁电流指示近于零或等于零。n 发电机无功指示为负值。发电机无功指示为负值。n 发电机有功指示下降。发电机有功指示下降。n 发电机定子发电机定子(dngz)电压下降，定子电压下降，定子(dngz)电流上升，超过额定值且周期性波动。电流上升，超过额定值且周期性波动。n 如发变组失磁保护动作，则如发变组失磁保护动作，则“发变组失磁发变组失磁”光字牌亮。光字牌亮。2022/12/870第七十页，共103页。发电机失磁处理发电机失磁处理(chl)：n 如失磁保护动作跳闸，按如失磁保护动作跳闸，按“发电机跳闸发电机跳闸”处处理。理。n失磁起的失磁起的60秒内应将发电机负荷秒内应将发电机负荷(fh)降到降到60的额定负荷的额定负荷(fh)(180MW)，在从失磁起，在从失磁起的的90秒内应降到秒内应降到40的额定负荷的额定负荷(fh)(120MW)。n发电机总的失磁异步运行的允许时间不得超发电机总的失磁异步运行的允许时间不得超过过15分钟，且负荷分钟，且负荷(fh)不得超过不得超过40的额定的额定负荷负荷(fh)(120MW)，若达到规定时间失磁保，若达到规定时间失磁保护不动作跳闸，应立即手动解列发电机。护不动作跳闸，应立即手动解列发电机。2022/12/871第七十一页，共103页。2022/12/872n大型机组失磁的后果是很严重的，机组本身的热容量相大型机组失磁的后果是很严重的，机组本身的热容量相对较小，无励磁运行的能力也较低，系统很难提供所需对较小，无励磁运行的能力也较低，系统很难提供所需的无功功率，因此大型机组通常不允许失磁运行。的无功功率，因此大型机组通常不允许失磁运行。n对大型机组大多配置有失磁保护。现代发电机励磁系统对大型机组大多配置有失磁保护。现代发电机励磁系统中，设置了失磁监视中，设置了失磁监视(jinsh)功能。功能。第七十二页，共103页。2022/12/873继电强行励磁装置继电强行励磁装置(zhungzh)(zhungzh)与同步与同步发电机的灭磁发电机的灭磁n为了改善系统的动态稳定、为了加速为了改善系统的动态稳定、为了加速(ji s)故障切除后故障切除后电压的恢复、以利于感应电动机的自启动、为了在系统电压的恢复、以利于感应电动机的自启动、为了在系统中某台发电机失励或采用自同期并列导致系统电压下降中某台发电机失励或采用自同期并列导致系统电压下降时，加速时，加速(ji s)电网电压的恢复以及提高带时限保护的电网电压的恢复以及提高带时限保护的灵敏度，都要求发电机在电压大幅度下降时增大励磁电灵敏度，都要求发电机在电压大幅度下降时增大励磁电流。流。n发电机电压出现大幅度下降时增大转子励磁电流到最大发电机电压出现大幅度下降时增大转子励磁电流到最大允许值，称为对发电机进行强励。允许值，称为对发电机进行强励。第七十三页，共103页。2022/12/874n当同步发电机内部发生故障时，虽然继电保护能当同步发电机内部发生故障时，虽然继电保护能快速的把发电机与系统断开，但故障点仍存在。快速的把发电机与系统断开，但故障点仍存在。发电机还在旋转时，励磁电流产生的感应电动势发电机还在旋转时，励磁电流产生的感应电动势仍继续维持故障电流，这将可能导致导线熔化和仍继续维持故障电流，这将可能导致导线熔化和绝缘损坏。如果对地故障电流足够大时，还会烧绝缘损坏。如果对地故障电流足够大时，还会烧毁铁心。因此，当发电机内部发生故障，在继电毁铁心。因此，当发电机内部发生故障，在继电保护动作保护动作(dngzu)使发电机断路器跳闸的同时，使发电机断路器跳闸的同时，应快速灭磁。应快速灭磁。第七十四页，共103页。2022/12/875一、继电强行一、继电强行(qingxng)励磁装置励磁装置n一般发电机配置的自动励磁调节器都具有强励功能。一般发电机配置的自动励磁调节器都具有强励功能。n考虑到有的自动调节励磁装置有时强励能力不足，或者考虑到有的自动调节励磁装置有时强励能力不足，或者励磁调节器的动作励磁调节器的动作(dngzu)失灵丧失了强励能力，同失灵丧失了强励能力，同步发电机除装设自动调节励磁装置外，还专门装设一套步发电机除装设自动调节励磁装置外，还专门装设一套继电强行励磁装置。继电强行励磁装置。第七十五页，共103页。2022/12/876二、同步二、同步(tngb)发电机的灭磁发电机的灭磁n发电机灭磁，就是把转子励磁绕组中的磁场储能通过某发电机灭磁，就是把转子励磁绕组中的磁场储能通过某种方式尽快地减弱到可能种方式尽快地减弱到可能(knng)小的程度。最简单的小的程度。最简单的方式就是将励磁回路断开，但因励磁绕组电感很大，突方式就是将励磁回路断开，但因励磁绕组电感很大，突然断开将会在绕组两端造成危险的过电压。因此，实用然断开将会在绕组两端造成危险的过电压。因此，实用方法是在断开励磁绕组与励磁电源回路的同时，将一个方法是在断开励磁绕组与励磁电源回路的同时，将一个电阻接入励磁绕组，让磁场储能迅速耗尽。整个过程由电阻接入励磁绕组，让磁场储能迅速耗尽。整个过程由自动灭磁装置来实现。自动灭磁装置来实现。第七十六页，共103页。灭磁灭磁 当保护继电器检出发电机内部故障时，为当保护继电器检出发电机内部故障时，为保护发电机，必须安全迅速地将储存在磁场保护发电机，必须安全迅速地将储存在磁场(cchng)(cchng)中的能量泄放。灭磁功能由灭磁开关，跨接器中的能量泄放。灭磁功能由灭磁开关，跨接器CrowbarCrowbar和灭磁电阻实现。和灭磁电阻实现。灭磁开关设计用于在任何故障情况灭磁开关设计用于在任何故障情况下安全切断励磁电流。灭磁开关开断后，还在励磁变压下安全切断励磁电流。灭磁开关开断后，还在励磁变压器和磁场器和磁场(cchng)(cchng)绕组之间形成明确的电气隔离。绕组之间形成明确的电气隔离。自动灭磁装置装在励磁回路直流侧。灭磁开关的自动灭磁装置装在励磁回路直流侧。灭磁开关的额定参数按励磁系统强励工况（机端电压为额定参数按励磁系统强励工况（机端电压为80%80%额定电额定电压时，强励倍数压时，强励倍数2 2倍额定励磁电压）选择。倍额定励磁电压）选择。第七十七页，共103页。1 1）、灭磁作用：当发电机内部、引出线、厂高变等发生故）、灭磁作用：当发电机内部、引出线、厂高变等发生故障时，虽然保护装置动作迅速切除故障，但励磁电流产障时，虽然保护装置动作迅速切除故障，但励磁电流产生的感应电动势会继续维持故障电流，为了迅速排除故生的感应电动势会继续维持故障电流，为了迅速排除故障，减小其损坏程度，必须安全迅速地将储存在磁场中障，减小其损坏程度，必须安全迅速地将储存在磁场中的能量泄放（实验表明，只要