核电厂发电机励磁系统的分析与比较

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1、2010年度申报专业技术职务任职资格论文题目：核电厂发电机励磁系统的分析与比较作者姓名：唐启军单位：中国核电工程有限公司申报职称：工程师专业：电气工程及其自动化日期：2010年6月核电厂发电机励磁系统的分析与比较摘要：本文介绍了核电厂发电机目前所采用的无刷励磁和自并励静态励磁系统的结构与原理，从技术、经济上分析比较了这两种励磁系统的特点，并总结出其各自的优缺点，最后指出随着制造工艺水平的不断提高，核电厂采用自并励静态励磁系统将是以后发展的一个趋势。关键字：发电机无刷励磁自并励静态励磁滑环碳刷1.引言励磁系统是发电机的重要组成部

2、分，它对发电机本身及电力系统的安全稳定运行有着重要的作用。核电厂由于其发电容量大、使用周期长以及对安全和可靠性有着特殊要求，所以发电机励磁系统的选择也显得尤为重要。目前国内核电厂发电机励磁系统发电机的励磁系统主要采用无刷励磁和自并励静态励磁两种方式，这两种励磁方式各有优缺点，本文将对其进行详细的比较和分析。2.核电厂励磁系统介绍目前，国内核电厂发电机采用的励磁系统主要有两种，一种是无刷励磁系统，一种是自并励静态励磁系统。其中，无刷励磁系统又分为三机无刷励磁系统和带机端励磁变压器的两机无刷励磁系统。以上两种励磁系统在国内核电厂的

3、应用情况见表1。表1国内核电厂发电机励磁系统总体情况励磁方式采用的核电厂无刷励磁系统三机秦山一期、秦山二期、秦山二期扩建、大亚湾、岭澳一期、田湾两机岭澳二期、红沿河一期、宁德、福清、方家山自并励静态励磁系统秦山三期、三门、海阳3.两种励磁系统的结构与原理3.1无刷励磁系统结构与原理核电厂三机无刷励磁系统和机端励磁变压器构成的两机无刷励磁系统其结构原理图分别见图1和图2。图1核电厂发电机三机无刷励磁系统原理图图2核电厂发电机两机无刷励磁系统原理图三机无刷励磁系统由安装在同一根轴上的永磁发电机PMG、主励磁机EXC和旋转整流装置组

4、成。永磁发电机定子产生的中频电流输送到静止的电压调节器AVR，AVR输出的直流电流输送到主励磁机定子绕组产生磁场，在主励磁机转子绕组中感应出交流电流并送到旋转整流装置整流，经过整流后的直流电流由穿过轴中心孔的引线直接向主发电机转子提供励磁电流，不需要电刷。机端励磁变压器构成的两机无刷励磁系统实际上就是用发电机机端并接的1组小容量单相励磁变压器取代了永磁发电机PMG，减少了一个旋转部件，其他原理和组成与三机无刷励磁系统相同。3.2自并励静态励磁系统结构与原理核电厂采用的自并励静态励磁系统结构原理图见图3图3核电厂自并励静态励磁系

5、统原理图自并励静态励磁系统用接在发电机机端的励磁变压器作为励磁电源，通过可控硅整流装置直接给发电机的转子提供励磁电流。这种励磁系统取消了安装在汽轮发电机组大轴上的永磁发电机、主励磁机和旋转整流装置，缩短了轴系长度，但是自并励静态励磁系统需要通过滑环碳刷与发电机转子回路相连。4.技术特点分析4.1无刷励磁系统无刷励磁系统的主励磁机和硅整流器与主发电机转子都在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环及电刷等转动接触元件，无刷励磁系统彻底革除了滑环、电刷等转动接触元件，提高了运行可靠性和减少了机组维护工作量。但旋转半导体无刷励磁方

6、式对硅元件的可靠性要求高，不能采用传统的灭磁装置进行灭磁，转子电流、电压及温度不便直接测量等，其主要技术特点如下：4.2自并励静态励磁系统5、经济比较6、各自的优缺点6.1无刷励磁系统6.2自并励静态励磁系统7、总结