核电发电机励磁和电压调节系统

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1、§3.1.5发电机励磁和电压调节系统（GEX）一、系统功能发电机励磁和电压调节系统GEX的作用是保证发电机的励磁建立转子旋转磁场，发电机并网前用以调节同步所需的空载电压，发电机并网后用以调节与电网交换的无功功率•也就是实现励磁一给发电机励磁，调床一调节发电机端电丿监测一监测发电机和励磁机的磁场，限制一限制转子、定子电流以保证稳定与不发热，保证一保证安全、保证供电的质量。具休功能如下：1、数字式自动电压调节器（AVR）它对主发电机的励磁电流提供数字控制，并山此控制主发电机组的端电压在电压设定器（内部记忆）设置的设定值上，此电压控制为AVR的固有功能。另一磁场控制功能是将励磁电流维持在

2、一个由手动电床设定器（内部记忆）设置的设定值上（也称为手动运行）。2、发电机磁场接地探测（61E1）由辅助滑坏和安装在励磁机上的线圈驳动的刷子（可自动改变方向），提供一个有外电源的外部电路，來实现发电机的磁场接地探测。3、励磁机磁场接地探测（64E）利川桥式电路的原理，采川动圈式线圈继电器，对主励磁机的励磁线圈进行监测，有接地时，给出报警，并显示接地点的极性。本系统不属于与核安全相关系统。二、系统描述1、系统组成发电机励磁和电压调节系统主要由主励磁机（即无刷励磁机，包括二极管整流桥）、副励磁机（即永磁发电机）、数字式口动电压调节器（包括可控硅整流桥）、辅助电压互感器、辅助电流互感器

3、等部件组成，系统如图1所示，励磁机布置如图2所示。发电机励磁和电压调节系统的工作原理是：（1）汽机转子带动发电机人轴、副励磁机的永磁铁及主励磁机转子以3000转/分的转速旋转；发电机转子与励磁机之间不用滑环与碳刷；（2）副励磁机（永磁发电机）有8对磁极，故在副励磁机的定子中产生三相400Hz、274320A的交流电，向数字式自动电压调节器供电，并经可控硅整流桥整流后供给主励磁机励磁；（3）接在发电机端的辅助电压互感器PT和电流互感器CT将发电机的电压、电流信号引至数字式自动电压调节器，山数字式自动电压调节器控制三相桥式全控可控硅幣流电路向主励磁机固定励磁线圈的供电，建立主励磁机的固

4、定磁场；（4）主励磁机的固定磁场有4对磁极，故其旋转电枢产生三相200Hz>417V、3820A的交流电；（5）旋转的二极管整流桥对主励磁机产牛的交流电进行三相全波整流，为发电机转子提供直流励磁电流，建立转子旋转磁场；（6）主发电机产牛三相50Hz、20kV、36111A交流电；（7）主发电机产生的电压和电流反馈给数字式自动电压调节器；（8）数字式自动电压调节器以自动或手动控制使发电机端电压保持为20kV。例如，当发电机无功输出增加，引起发电机电压下降时，数字式自动电压调节器（AVR）使可控硅控制角减少，可控硅输出增加，发电机励磁电流增大，发电机电压回升，最后稳定在给定水平。当电力

5、系统发生突然短路或突然增负荷时，发电机端电压突然下降和定子电流突然增加，数字式自动电压调节器（AVR）使可控硅控制角迅速减少，nJ控硅处于全开放状态，对发电机进行强行励磁。发电机甩负荷时，端电压突然升高，控制回路可使可控硅控制角迅速增大，可控硅处于逆变状态，对发电机进行强行减磁，有效地抑制发电机的电压升髙。当发电机出现内部短路时，Itl继电保护动作，通过控制回路使可控硅处于逆变状态，主励磁机励磁电流迅速下降，随后灭磁装置动作，将可控硅输出冋路切断并将主励磁机的励磁绕组短接在灭磁电阻上，励磁电流最后逐渐降至零。发电机端电压和无功功率调节的物理机理是：（1）旋转的转子磁场使固定的定子绕

6、组产生交流感生电动势，其大小取决丁•转子转速、定子绕组的匝数和转子磁场的磁通。磁通的大小取决于转子电流；（2）当发电机接上负载时，在感牛电动势作用下，就有交流电流流过负载和定子绕组；（3）如果是纯电阻性的负载时，在负载内和定子绕组内流过的是有功电流，有功电流的方向与感生电势的方向相合。这个电流流过定子绕组时，定子绕组也会产牛一个磁场，其磁通穿过转子磁极轴线，使转子磁场有点偏斜和减弱，使发电机端电压略有下降。但总的看来，影响不人。（4）如果是纯电感性的负载时，在负载内和定子绕组内流过的是纯感性的无功电流，它落后于感牛电势9（r,所产牛的磁场磁通与转子磁场的磁通方向相反，起去磁作用，使

7、发电机端电压下降。为了维持端电压不变，必须增加发电机励磁电流，也就是增加发电机的无功功率。（5）如果是纯电容性的负载时，在负载内和定子绕组内流过的是纯容性的无功电流，它超前于感牛电势9（r,所产生的磁场磁通与转子磁场的磁通方向相同，起助磁作用，使发电机端电床升高。为了维持端电压不变，必须减少发电机励磁电流，也就是减少发电机的无功功率。（6）实际上，发电机的负载不可能是纯电阻性的、纯电感性的或纯电容性的，而是综合性的。流过负载和定子绕组的电流与感牛电势的相位关系也不是9