水电站励磁系统原理讲义全.ppt

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1、水电站励磁系统培训教材主讲人：刘义四川省中源机电安装检修有限公司同步电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流，建立励磁磁场。相应的，将供给励磁电流的整个装置称为励磁系统建立发电机机端电压：发电机内电势Eq=BLV最主要功能：维持发电机机端电压恒定、稳定，并根据发电机所带负荷情况，相应的调整励磁电流在并列运行的发电机间合理分配无功功率增加发电机的阻尼转矩，提高电力系统的运行稳定性不同工况下，对发电机实行过励磁限制和欠励限制等第1部分励磁系统的基本作用同步发电机的工作原理：原动机带动转子旋转后，给转子通直流电，形成旋转磁场，旋转磁场的磁力线切割定子绕组，产生感应电动势，建立

2、起机端电压，当发电机并网与负载相连时产生电流，发出电能。励磁设备的基本任务:给发电机转子提供直流电流形成磁场。励磁系统的主要技术要求有足够的强励顶值电压。强励电压倍数一般取1.8~2.0具有足够的强励电压上升速度有足够的调节容量：保证励磁电流在1.1倍额定励磁电流时能长期运行运行稳定，工作可靠，响应快速采用可靠性高、控制性能强的励磁系统，是保证发电机安全稳定运行并提高电力系统稳定性的经济而有效的措施。第2部分励磁系统的几种主要类型直流励磁机励磁系统：70年代以前；具有专用的直流发电机交流励磁机励磁系统：80、90年代，直流励磁机制造容量有限，大型机组采用。俗称三机励磁。

3、无刷励磁系统：这种励磁方式没有专门的励磁机，而是从发电机本身获取励磁电流，经整流后再供发电机励磁，因此又称为自励式静止励磁自励式静止励磁又可分为自并励和自复励两种方式最具代表性的当属自并励励磁方式，通过接在发电机出口的整流变压器（亦称为并联变压器T）取得励磁电流，经整流后供发电机励磁自并励励磁系统：自并励静止励磁系统取代直流励磁机和交流励磁机励磁系统是技术发展的必然。国内所有的新建水电站和大部分的火电厂都使用自并励励磁系统。自并励励磁系统是当今主流励磁系统。已在大、中型发电机组中普遍采用。其主要技术特点：接线简单、结构紧凑，维护方便；取消励磁机，发电机组长度缩短，减小轴

4、系振动，节约成本；调节性能优越，通过附加PSS控制可以有效提高电力系统稳定性。缺点：在发电机或系统发生短路时，由于电压的大幅下降或消失，导致励磁电流的下降或消失，而此时本应大大增加励磁（即强行励磁）来维持电压的。考虑到现代大型电网多采用封闭母线，且高压电网一般都装有快速保护（0.1s内切除短路故障），认为有足够的可靠性，故采用自并励的机组较多。第3部分自并励励磁系统的基本构成3.1自并励励磁系统的主要组成部分3.2励磁变压器将高电压隔离并转换为适当的低电压，供整流器使用。一般接线组别：Y/d-11。励磁变的额定容量要满足发电机1.1倍额定励磁电流的要求。励磁变的二次电压

5、的大小要满足励磁系统强励的要求。励磁变的绝缘等级：F级或H级。励磁变的额定最大温升：80K或100K。3.3可控硅整流桥可控硅整流桥一般采用三相全控可控硅整流桥的方式，实现把交流电转换为可控的直流电的主要任务，给发电机提供各种运行状况下所需要的励磁电流。三相全控桥电路结构SCR循环导通顺序：至少有2个可控硅开通。12－32－34－54－56－16－12……1个工频周期完成1个换相导通循环。换相是严格按顺序的。发电机转子相当于大电感。三相全控桥带电感负载下的二个主要工作状态：整流状态：交流变直流，能量供给，输出电压Ud>0。逆变状态：直流变交流，能量反送，输出电压Ud<0

6、。Ud=1.35U2cosa，a为整流桥触发控制角I2＝0.816IdUd、Id－－直流输出侧电压、电流；U2、I2－－交流输入侧线电压、相电流；三相全控桥电路要点三相全控桥带电感负载下的二个重要关系公式：触发控制角的理论范围0~180°，超出此范围外的触发信号就会造成混乱。触发控制角的角度控制是严格的，一般实用范围：10～150°0～90°：整流状态；90～180°：逆变状态。逆变状态时为什么是负的？电流方向与原来一致，而电压方向反，因此功率传送方向会反转，从整流态到逆变态，完成能量消耗。自并励情况、发电机空载状态下，可实现逆变灭磁。转子电流通过发电机、励磁变及转子回

7、路的电阻消耗。灭磁时间较长，10s左右。三相全控桥电路的三种典型波形α=00:自然换相点，二极管整流，AC变DCα=0～900:整流状态，AC变DCα=1500:逆变状态，DC变AC可控硅流过电流，会在可控硅两端产生电压降（一般1～2V），造成可控硅发热，温度升高。可控硅内部的最大承受结温（PN结）是125℃。可控硅散热方法：可控硅压装散热器，并启动冷却风机进行风冷散热。三相全控桥的散热3.4灭磁系统灭磁，即是快速把转子电感中储存的大电流释放掉，以保证发电机安全运行，保护机组和其它设备安全。转子电感是大的储能元件，电感中的电