发电机励磁系统的简述.docx
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1、发电机励磁系统的简述同步发电机为了实现能量的转换,需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流,称为发 电机的励磁电流。依据励磁电流的供给方式,但凡从其它电源获得励磁电流的发电机,称为 他励发电机,从发电机本身获得励磁电源的,则称为自励发电机。一、发电机获得励磁电流 的几种方式 1、直流发电机供电的励磁方式:这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机,这种专用的直流发电机称为直流励磁机,励磁机一般与发电机同轴,发电机的励磁绕组 通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独 立,工作比较牢靠和削减自用电消耗量等优点,是过去几十年间发电机主要励磁方式,具有 较成熟的运
2、行阅历。缺点是励磁调整速度较慢,维护工作量大,故在10MW 以上的机组中很少承受。 2、沟通励磁机供电的励磁方式,现代大容量发电机有的承受沟通励磁机供给励磁电流。沟通励磁机也装在发电机大轴上,它输出的沟通电流经整流后供给发电机转子励 磁,此时,发电机的励磁方式属他励磁方式,又由于承受静止的整流装置,故又称为他励静 止励磁,沟通副励磁机供给励磁电流。沟通副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的 沟通发电机。为了提高励磁调整速度,沟通励磁机通常承受100200HZ 的中频发电机, 而沟通副励磁机则承受400500HZ 的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相沟通绕组都绕在定子槽内,转子只有齿
3、与槽而没有绕组,像个齿轮,因此,它没有电刷,滑环等转动接触部件,具有工作牢靠,构造简洁,制造工艺便利等优点。缺点是噪音较大,沟通电势的谐波重量也较大。 3、无励磁机的励磁方式:在励磁方式中不设置特地的励磁机,而从发电机本身取得励磁电源,经整流后再供给发电机本身励磁,称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它通过接在发电机出口的整流 变压器取得励磁电流,经整流后供给发电机励磁,这种励磁方式具有结简洁,设备少,投资 省和维护工作量少等优点。自复励磁方式除没有整流变压外,还设有串联在发电机定子回路 的大功率电流互感器。这种互感器的作用是在发生短路时,给发电机供给较大的
4、励磁电流, 以弥补整流变压器输出的缺乏。这种励磁方式具有两种励磁电源,通过整流变压器获得的电 压电源和通过串联变压器获得的电流源。二、发电机与励磁电流的有关特性# k6 A# M* V; b; l1、电压的调整自动调整励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反响 掌握系统。无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要缘由,当励磁电流不变时,发电机 的端电压将随无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求,发电机的端电 压应根本保持不变,实现这一要求的方法是随无功电流的变化调整发电机的励磁电流。2、无功功率的调整: 发电机与系统并联运行时,可以认为是与无限大容量电源的母线运行,要转变发电机
5、励磁电流,感应电势和定子电流也跟着变化,此时发电机的无功电流也跟 着变化。当发电机与无限大容量系统并联运行时,为了转变发电机的无功功率,必需调整发 电机的励磁电流。此时转变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”,而是只是转变了送入系统的无功功率。 3、无功负荷的安排: 并联运行的发电机依据各自的额定容量,按比例进展无功电流的安排。大容量发电机应负担较多无功负荷,而容量较小的则负供给较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动安排,可以通过自动高压调整的励磁装置,转变发电 机励磁电流维持其端电压不变,还可对发电机电压调整特性的倾斜度进展调整,以实现并联 运行发电机无功负荷的合理安排。三、自动调整励磁
6、电流的方法 在转变发电机的励磁电流中,一般不直接在其转子回路中进展,由于该回路中电流很大,不便于进展直接调整,通常承受的方法是转变励磁机的励磁电流,以到达调整发电机转子电流的目的。常用的方法有 转变励磁机励磁回路的电阻,转变励磁机的附加励磁电流,转变可控硅的导通角等。这里主 要讲转变可控硅导通角的方法,它是依据发电机电压、电流或功率因数的变化,相应地转变 可控硅整流器的导通角,于是发电机的励磁电流便跟着转变。这套装置一般由晶体管,可控硅电子元件构成,具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点。在事故状况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。自动调整励磁装置通常由测量单 元
7、、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些关心单元构成。被测量信号如电压、电流等,经测量单元变换后与给定值相比较,然后将比较结果偏差经前置放大单元和功率放大单元放大,并用于掌握可控硅的导通角,以到达调整发电机励磁电流 的目的。同步单元的作用是使移相局部输出的触发脉冲与可控硅整流器的沟通励磁电源同 步,以保证控硅的正确触发。调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分 配无功负荷。稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元 。励磁系统稳定单元 用于改善励磁系统的稳定性。限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设 置的。必需指出并不是每一种自动调整励磁装置
8、都具有上述各种单元,一种调整器装置所具 有的单元与其担负的具体任务有关。四、自动调整励磁的组成部件及关心设备自动调整励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器;励磁装置需要供给 以下电流,厂用 AC380v、厂用 DC220v 掌握电源.厂用 DC220v 合闸电源;需要供给以下空接点,自动开机.自动停机.并网一常开,一常闭增,减;需要供给以下模拟信号,发 电机机端电压100V,发电机机端电流5A,母线电压100V,励磁装置输出以下继电器接点信 号;励磁变过流,失磁,励磁装置特别等。励磁掌握、保护及信号回路由灭磁开关,助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调整器故障、发电机
9、工况特别、电量变送器等组成。在同步发电机发生内部故障时除了必需解列外,还必需灭磁,把转子磁场尽快地减弱 到最小程度,保证转子不过的状况下,使灭磁时间尽可能缩短,是灭磁装置的主要功能。依据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。 近十多年来,由于技术, 工艺和器件的涌现和使用,使得发电机的励磁方式得到了不断的进展和完善。在自动调 节励磁装置方面,也不断研制和推广使用了很多型的调整装置。由于承受微机计算机用软 件实现的自动调整励磁装置有显著优点,目前很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以 相应的外部设备构成的数字自动调整励磁装置,这种调整装置将能实现自适应最正确调整。励磁根底学问
10、1励磁的概念及定义?励磁概念:依靠电磁相互作用的原理,导体切割磁力线感应电动势 ,励磁就是供给磁场 ,对同步发电机而言,感应电动势由励磁和调速共同掌握,励磁只是感应电动势的必要条件之一。同步发电机的两个根本掌握是励磁和调速,电 能质量通过电压、频率、相位和波形来衡量,其中电压由励磁掌握,频率由调速掌握。励磁定义:在国家标准GB/T 7409.17409.3-1997中关于励磁系统的定义 1) 供给电机磁场电流的装置,包括全部调整与掌握元件,还有磁场放电或灭磁装置及保护装置。2) 励磁掌握系统是包括掌握对象的反响掌握系统。 3) 励磁掌握系统对电力系统的安全、稳定、经济运行都有重要的影响。 2同
11、步发电机励磁系统的作用是什么? 从发电厂角度争论励磁系统的作用有:1调整发电机电压;2调整发电机无功功率;3多台发电机无功功率安排成组调整AQC;4安全牢靠运行。从电力系统角度争论励磁系统的作用有:1提高系统的静态稳定性;2提高系统的暂态稳定性;4改善系统的电压稳定性;5二次电压掌握;6安全牢靠运行。 3励磁系统的主要任务是什么? 1) 维持电压在给定水平运行,即掌握电压。 2) 合理安排并列机组无功功率,即安排无功。 3) 提高电力系统的稳定性。 4) 发电机变压器组内部消灭短路时,快速灭磁,以避开事故扩大。 5) 电力系统发生短路事故或其他缘由使发电机电压严峻下降时,对发电机进展强行励磁,
12、以提高电力系统的动稳定性和继电保护动作的准确性。6) 在发电机由于突然甩负荷等缘由造成发电机过电压时,对发电机进展强行减磁,以限制发电机电压过度上升。 4励磁系统主要由哪几局部组成? 一般来说,与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消逝的有关设备和电路,总称为励磁系统(Excitation System)。励磁系统由励磁电源和励磁装置两大系统构成。 励磁电源(excitation power) 的主体是励磁机或励磁变压器,主要向同步发电机励磁绕组供给直流励磁电流。 励磁装置(excitation equipment)是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起掌握和调
13、整作用的电气调控装置。它包括励磁自动调 节回路、功率整流回路和灭磁回路等三局部。励磁装置则依据不同的规格、型号和使用要求, 分别由调整掌握屏、整流屏和灭磁屏几局部组合而成。 5同步发电机励磁的分类? 按励磁电源分类:1直流励磁机励磁系统;2沟通励磁机励磁系统;3自并励励磁系统。按响应速度分类:1常规励磁系统;2快速励磁系统;3高起始励磁系统。 6三相桥式全控整流电路有何特点,其触发脉冲有何要求? 三相桥式全控整流电路,六个桥臂元件全都承受可控硅管。它既可工作于整流状态,将沟通变成直流;也可工作于逆变状态, 将直流变成沟通。其触发脉冲的宽度均大于60,即所谓“宽脉冲触发”,或者承受“双脉冲触发”
14、。 7自动开机不能启励升压,其故障缘由有哪些,如何处理? 自动开机不能启励升压, 其故障缘由有很多可能性,主要有启励电源未投,或启励回路元件有问题,或开机令没有发 到励磁盘来,或调整器工作不正常,或功率柜的开关未合,等等。处理以上问题,可以解决自动开机不能启励升压问题。 8常规励磁PID 调整的含义是什么? 励磁调整器对发电机端电压偏差 Ut 进展比例、积分、微分掌握,简称PID 调整。比例就是按比例放大;积分是对微小偏差进展累计求和,以到达消退这些偏差,提高调压精度;微分将动态的输入信号 相位超前,使调整器能作出快速的反响。 9数字移相的工作原理是怎样的? 所谓数字移相触发器,就是通过计算机
15、软件发出触发脉冲的技术。其工作原理首先是将掌握角 依据计算机工作频率折算成对应的延时t,接着在同步电压的中断下,计数器进展计时,延时t 后, 计算机通过 I/O 口输出触发脉冲。 10什么是线性电阻和非线性电阻? 电阻值不随电压、电流的变化而变化的电阻叫做线性电阻。线性电阻的阻值是一个常量,其伏安特性是一条直 线,线性电阻上的电压与电流的关系听从欧姆定律。电阻值随着电压、电流的变化而变化的 电阻叫做非线性电阻,其伏安特性曲线是一曲线,不能用欧姆定律来直接运算,而要依据伏安 特性用作图法来示解。 11发电机的自动灭磁装置有什么作用? 自动灭磁装置是在发电机开关和励磁开关跳闸后,用于消退发电机磁场
16、和励磁机磁场,为的是在发电机切开后尽快降 低发电机电压至零,以便在以下几种状况下不导致严峻后果: (1) 发电机内部故障时,只有去掉电压才能使故障电流停顿; (2) 发电机甩负荷时,只有自动灭磁起作用才不致使发电机电压大幅度地上升。 (3) 转子两点接地引起跳闸时,只有尽灭磁才能消退发电机的振动。 总之在事故状况下,尽快灭磁可以减轻故障的后果。 12强励有何作用? (1) 增加电力系统的稳定度; (2) 在短路切除后,能使电压快速恢复; (3) 提高带时限的过流保护动作的牢靠性; (4) 改善事故时电动机的自起动条件。13发电机失磁后有什么现象? 发电机失磁后,在仪表上反映出来的现象是:转子电
17、流突然降为零或接近于零,励磁电压也接 近为零,且有等于转差率的摇摆,发电机电压和母线电压均降低,定子电流表指示上升,功率因数表指示进相,无功功率表指示零值以下。 14. 如何简洁地推断可控硅的好坏? 用一对线灯接在可控硅的两端正电源接 A,负电源接 K,另一对线灯在可控硅的触发极与阴极之间触发一下正电源接 G,负电源接 K,接在可控硅两端的对线灯能亮且维持。15. 三相全控桥可以有哪两种工作状态? 三相全控桥可以工作在整流状态和逆变状态。 16何为抱负灭磁曲线? 在灭磁过程中,励磁电压反向并保持恒定,励磁电流按直线规律衰减, 直到励磁电压和电流为零。 17三相全控桥共有几个桥臂元件?其触发脉冲
18、应是怎样的? 同一时刻有几个桥臂被触发导通? 三相全控桥共有六个桥臂元件,其触发脉冲依据+A-C+B-A+C-B 的挨次,同一时刻至少有两个桥臂被触发导通,在换流时有三个桥臂导通。 18脉冲变压器绝缘不良对励磁装置有何影响? 脉冲变压器绝缘不良时, 脉冲变一次侧的高压电会窜到二次侧掌握回路,将造成调整器或脉冲回路器件损坏,严峻的会引起励磁装置误强励。 19V/F 限制的作用是什么?其动作结果? 防止机组在低速运行时,过多地增加励磁,造成发电机和变压器铁芯磁密度过大而损坏设备。V/F 限制的动作结果就是机端电压随频率的下降而下降,当频率下降到很低时,励磁装置就逆变灭磁。 20欠励限制的功能是什么
19、? 由于电网的要求,机组有时需要进相运行吸取系统无功,但机组过分进相又可能引起机组失磁或其它不良影响,故需要对欠励进展限制。依据机组进相运行 时无功与有功的对应关系,在肯定量的有功时,限制无功进相的程度,此时,调整器就不能再减磁了。转载某电厂发电机低励失磁跳机故障分析针对一起200MW 机组低励失磁故障,分析了发电机低励失磁的过程及保护动作状况,作出跳机的缘由是发电机失磁造成厂用电压过低使给粉机变频器停顿工作而引起锅炉 MFT 动作,提出了反事故措施。 某电厂2台200 MW 机组是东方电机厂生产的QFSN-200-2型水氢氢汽轮发电机,7回110 kV 联络线分别与变三变电站相连,与220
20、kV 系统联系严密,系统无功功率储藏充分。为考核机组的进相运行力量以及对系统电压的调整力量, 对发电机组进展了进相运行试验,并依据试验结果给出了发电机进相运行时,110 kV 母线电压的调压率为0.210.5 kV/10 Mvar,220 kV 系统的调压率为0.10.254 kV/10 Mvar。 1 故障简况2023-09-27,某电厂1号机备用,2号机在手动励磁运行方式下发生失磁故障,失磁保护动作切换厂用电,锅炉 MFT 动作跳机。故障发生前,2号机满载运行,发电机有功200 MW,无功20 Mvar,机端电压15.29 kV。050200,2号集控室发出“失磁”信号,6 kV 快切装置
21、“021切换”、“022切换”,随即锅炉MFT 动作,机组跳闸。 2 故障分析 2.1 发电 机运行中消灭低励失磁故障的分析发电机励磁系统接线,因副励磁机烧瓦,励磁系统 暂运行于手动方式,这就需要运行人员依据有功变化准时调整无功,使发电机运行在稳定状 态。可看出,失磁前发电机有功198.65 MW,而无功只有16.29 Mvar,此时机组运行于静态稳定曲线上部,静稳裕度较小,且发电机端电压、6 kV 厂用电压均较低。当机组受到外界小的扰动,负荷由198.65 MW 渐渐升至205.04 MW 时,由于运行人员没能准时增加励磁,发电机的功角 将渐渐增大,使发电机无功渐渐降低,机端电压和厂用电源电
22、压也随即下降,而手动励磁电源取自380 V 厂用电,在手动励磁不作调整的状况下,就使得发电机转子电压和电流相应下降,从而使发电机无功和电压进一步下降,进而又造成转子电压、电 流下降,如此反复,最终导致发电机失磁。因发电机失磁前带满负荷,则进入异步运行后, 其等效电抗降低较多,发电机从系统吸取的无功功率也较多,无功进相最大达-150 Mvar。2.2 发电机失磁保护动作分析某电厂发电机失磁保护由静态极限机端阻抗ZK-1、转子低 电压ZY-1、系统母线低电压DY-1三局部组成,转子低电压作为系统故障或系统振荡时的闭 锁元件,整定为100 V,系统母线低电压整定为80% Un。解列动作于跳发电机出口
23、开关;程序跳闸动作于主汽门关闭9 s 后, 跳发电机主开关、灭磁开关、6 kV 各分支开关。发电机由低励失磁运行逐步进入失步运行阶段,无功进相最大达150 Mvar,此时机端测量阻抗由正常位于第一象限过渡到第四象限,并进入异步运行阻抗园内,在转子低电压低于 100 V 时, 失磁保护t1 延时0.5 s 动作出口,发“失磁”信号并切换厂用电。整个发电机失磁过程中,造成系统无功缺损近170 Mvar,按机组进相试验所供给的调压率0.210.5 kV/10 Mvar(即发电机每少发无功10 Mvar,110 kV母线电压下降0.210.5 kV),则110 kV母线电压下降约3.578.5 kV,
24、且考虑系统中其它机组的作用,110 kV 系统电压并不会下降到其额定值的80%,网控的数据录波也显示,发电机失步时,110 kV 系统电压仍高于80% Un, 故失磁保护的系统低电压条件未满足,失磁保护 t2不出口跳机。 2.3 锅炉 MFT 动作分析当炉膛压力大幅波动(1 500 Pa)或主燃料丧失(给粉机全跳)时,都会引起锅炉MFT 动作。 MFT 动作后,延时9 s 联跳发电机出口开关及灭磁开关。某电厂于1999年对给粉机进展了变频器改造,其变频调速器为三菱电机株式会社生产的 FR-E500型变频器。给粉机原掌握回路仍保存,即仍由同操器送出信号给掌握器,再由掌握器输出420 mA 的直流
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