任务5 为发电机转子提供稳定的直流电.ppt

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1、任务5为发电机转子提供稳定的直流电【任务导读】认识同步发电机转子并提出三个　问题：1．为什么要向发电机转子提供直流电？2．提供直流电需要什么？3．如何向发电机转子提供直流电？发电机工作时,转子线圈通以直流电形成直流恒定磁场,在原动机（汽轮发电机指汽轮机，水轮发电机指水轮机）的带动下转子快速旋转,恒定磁场也随之旋转,定子的线圈被磁场磁力线切割产生感应电动势,发电机就发出电来。转子及其恒定磁场被原动机带动快速旋转时,在转子与定子之间小而均匀的间隙中形成一个旋转的磁场,称为转子磁场或主磁场。发电机就是由合成磁场的磁力线切割定子线圈而发电的。由于定子磁场是由转子

2、磁场引起的,且它们之间总是保持着一先一后并且同速的同步关系,所以称这种发电机为同步发电机。图1.1发电机转子引言同步发电机的转子绕组所需要的直流电流是由发电机励磁系统提供的，这也是励磁系统的基本功能。励磁系统作为同步发电机的一个重要组成部分，它的运行状况直接决定发电机组的运行工况，进而影响整个发电厂的安全运行水平。所以，如何为发电机的转子绕组提供稳定的直流电流是电力系统自动装置的重要任务。为了完成这项重要任务，首先应掌握晶闸管励磁系统的总体结构和作用。5.1任务导入：认识发电机励磁系统晶闸管励磁系统由功率单元、励磁调节单元以及保护回路等组成，该系统提供由

3、交流电源转换的直流电压和电流作为发电机励磁能源。晶闸管励磁系统能随负载的变化自动地改变励磁电压和电流，以维持发电机的电压恒定。当电网负载突然卸去或发生过载等事故时，晶闸管励磁系统能迅速给予响应，提供相应的最大或最小的励磁功率，使同步发电机免遭损害而保持正常的运行工况。5.1.1晶闸管励磁系统的总体结构根据对励磁系统的整体结构（系统原理方框图如图5.1所示）进行分析，晶闸管励磁系统实质上是建立在负反馈理论上的自动调节系统，系统中的调节对象是同步发电机，端电压U0是被调量，TA、TV及励磁调节单元组成反馈环节，Uf充当反馈量。图5.1同步发电机励磁系统框图5

4、.1.2晶闸管励磁系统的作用和要求1.晶闸管励磁系统的作用1)维持电力系统电压在一定水平上当电网负载增加时，发电机的端电压下降，通过励磁调节器作用，使晶闸管控制角减小，导通角增大，励磁电流增加，励磁电压增大，将发电机端电压提升到原来额定值；当电网负载减少时，发电机的电压上升，使可硅控控制角增大，导通角减少，励磁电流下降，励磁输出电压下降，使发电机端电压下降。因此，通过晶闸管系统使发电机端电压维持在一定水平上，保证了供电电压恒定。2)控制无功功率分配根据发电机调差率控制并联运行的发电机之间的无功分配是励磁系统的一个重要功能。当发电机并联于电力系统运行时，它

5、输出的有功决定于从原动机输入的功率，而发电机输出的无功则和励磁电流有关，调节励磁可改变发电机输出的无功。实际运行中，改变励磁会使端电压和输出无功都发生变化，但端电压变化较小，而输出的无功会有较大的变化。3)提高继电保护装置的动作可靠性当系统中发生短路事故时，由于励磁系统的强励作用，从而使短路电流衰减很慢，有时甚至不衰减，这就保证了短路电流超过继电保护装置的动作值，使继电保护装置仍能可靠动作，使继电保护、特别是带时限的继电保护的动作灵敏度得到了提高。4)同步发电机突然卸载时限制电压上升同步发电机电压与转速成正比。且由励磁的方式决定，当某种原因使水轮发电机突

6、然卸去大量负载时，则可能使端电压迅速上升，自动励磁装置中强行减磁装置在电压升高到某一数值后即迅速减小励磁电流，限制发电机的最高电压，防止卸载后电压上升而对水轮发电机造成损害。5)改善系统的工作条件系统中有多台装有自动调节励磁装置的同步发电机器并列运行，且当其中一台发电机因事故失去励磁时，这台发电机对系统是一个相当大的感性负载，自动调节励磁装置能提供满足其所需的电感性无功功率，使系统电压不致因一台发电机失励而大大降低。当异步运行的发电机在自同期并列运行时，自动调节励磁装置能快速增加励磁，加速拉入同步，缩短并列过程。6)快速灭磁当发电机或升压变压器（单元接线

7、）内部发生故障时，晶闸管励磁系统能够实现快速灭磁，以降低故障所造成的损害。2.对晶闸管励磁系统的要求(1)晶闸管励磁系统能够在各种负荷情况下根据要求维持发电机端电压在给定水平，而且装置容量应满足发电机各种运行方式的励磁调节需要。(2)为了在机组间合理分配无功功率，调节装置必须有适当的调差特性，在多台发电机机端母线并列运行的情况下发电机为向下倾斜的正调差的特性；而多台发电机—变压器组并列于高压母线的情况下则采用向上倾斜的负调差特性，一般不采用无差调节特性;图5.2发电机调差特性(3)晶闸管励磁系统应反应灵敏，动作迅速，特别是当系统发生短路等事故而引起电压显

8、著下降时，调整装置能作用于励磁电源，使励磁电流达到顶值，达到强行励磁的目的,以维