发电机励磁系统分析

发电机励磁系统分析
发电机励磁系统分析

发电机励磁系统分析

张敏

【期刊名称】《水力采煤与管道运输》

【年(卷),期】2007(000)002

【摘要】发电机励磁系统的可靠性对发电供电质量、继电保护可靠动作、发电机与电力系统的稳定都有重要的影响.本文结合开滦发电厂ZLT-2型、KFD-3型、MLT型自动调整励磁装置讨论励磁方式、励磁系统的组成、控制以及对励磁系统的要求,同时通过对发电机励磁系统结构、原理和运行情况的比较提出了未来励磁系统的发展方向.

【总页数】3页(66-68)

【关键词】励磁方式;励磁调节器;碳刷

【作者】张敏

【作者单位】开滦集团热电公司,河北,唐山,063103

【正文语种】中文

【中图分类】TM621.3

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发电机励磁原理及构造

发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知,同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中,其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电,由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用,在电刷上获得了直流电,再通过另一套电刷,滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子,励磁绕组去励磁,因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器,显然可以用一组硅二节管取代,而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动,则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统,介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加,经过桥式整流器ZL整流,供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流,进行电流补偿,由线形电抗器DK 移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图,对一般发电机来源,我们需要的是工频正弦波,称为基波,比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大,在谐波发电机定子槽中,安放有主绕组和谐波励磁绕组(s1、s2),而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来,经过ZL桥式整流器整流,送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出,可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量,经整流后送入励磁绕组去的励磁方式,它是由自动电压调节器(A VR),控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机,其定子上的剩磁或永久磁铁(带永磁机)建立电压,该交流电压经旋转整流起整流后,送入主发电机的励磁绕组,使发电机建压。自动电压调节器(A VR)能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流,维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一.概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一,广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边(疆)老(区)贫(穷)地区实现电气化,提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用,中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不可替代的作用。开发绿色能源、可再生能源、减少大气二氧化碳的含量,小水电、风力发电、地热发电和余热发电是重要的组成部分。 我国小型同步发电机的第一代产品是1956年电工局在上海组织的统一设计并于1957年完成的TSN、TSWN系列农用水轮发电机。第二代产品是在进行了大量试验研究和调查研究的基础上于1965年开始的T2系列小型三相同步发电机统一设计,该水平达到六十年代国际先进水平,为B级绝缘的有刷三相同步发电机。在这段时间还开发了ST系列有刷单相同

最新发电机励磁系统

发电机励磁系统

发电机励磁系统 一、简介: 励磁系统是同步发电机的重要组成部分,它是供给同步发电机励磁电源的一套系统,励磁系统是一种直流电源装置。励磁系统一般由两部分组成:(如图一所示)一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流,以建立直流磁场,通常称作励磁功率输出部分(或称励磁功率单元)。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流,以满足安全运行的需要,通常称作励磁控制部分(或称励磁控制单元或励磁调节器)。 励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流,即励磁电流,以建立直流磁场。励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。在电力系统运行中,发电机依靠电流的变化进行系统电压和本身无功功率的控制因此,励磁功率单元应具备足够的调节容量以适应电力系统中各种运行工况的要求。而且它有足够的励磁顶值电压和电压上升速度具有较大的强励能力和快速的响应能力。 励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出,是整个励磁系统中较为重要的组成部分。励磁调节器的主要任务是检测和综合系统运行状态的信息,以产生相应的控制信号,经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。系统正常运行时,励磁调节器就能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平。应能迅速反应系统故障,具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件。

在电力系统的运行中,同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用,它不仅控制发电机的端电压,而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。 图一 二、励磁系统必须满足以下要求: 1、正常运行时,能按负荷电流和电压的变化调节(自动或手动)励磁电流,以维持电压在稳定值水平,并能稳定地分配机组间的无功负荷。 2、整流装置提供的励磁容量应有一定的裕度,应有足够的功率输出,在电力系统发生故障,电压降低时,能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值(即顶值),以实现发动机安全、稳定运行。 3、调节器应设有相互独立的手动和自动调节通道; 4、励磁系统应装设过电压和过电流保护及转子回路过电压保护装置。 三、励磁系统方式: 励磁方式,就是指励磁电源的不同类型。 一般分为三种:直流励磁机方式、交流励磁机方式、静止励磁方式。 静止励磁系统。由机端励磁变压器供给整流器电源,经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。

励磁系统题库

励磁系统题库 填空题:2选择题:5判断题:6问答题:8

填空题: 1、同步发电机励磁系统的基本任务是(维持发电机电压在给定水平)和(稳定 地分配机组间的无功功率)。 2、可控硅元件导通的条件是①(阳极与阴极之间须加正向电压),②(控制极 上加正向触发电压)。 3、发电机正常停机采用(逆变)方式灭磁,事故时采用(跳灭磁开关)方式灭 磁。调节器具有五种励磁限制:(反时限过励磁电流限制/强励限制)、(过无功限制)、(欠励限制)、(功率柜故障限制)、(伏赫限制/过磁通限制)。 4、在三相全控桥中,共阴极组在(正)半周导通;共阳极组在(负)半周导通。 5、PID调节方式就是(比例积分微分)调节方式。 6、在励磁调节器中,控制发电机电压的通道,称为(自动),控制励磁电流的 通道,称为(手动)。 7、励磁调节器发生 PT 断线,则运行中的通道(退出)运行,即切换,同时该 通道由(发电机电压/自动)调节方式转化为(励磁电流/手动)调节方式。 8、励磁调节器发生过励或低励,调节器就由(发电机电压)调节方式转化为 (无功)调节方式。 9、接触器铁芯上的(短路)环,可防止衔铁振动。 10、一般来说,交流发电机的励磁绕组是转子绕组,而直流发电机的励磁绕 组是(定子)绕组。 11、发电机在旋转的转子磁场中发电,把(机械)能转化为(电能),在发电 机并网前(空载),调节发电机的(励磁电流),作用于调节发电机的机端电压,发电机并网后,调节发电机的(励磁电流),作用于调节发电机的无功负荷(无功电流),有功不变,调节主汽门作用于有功功率(有功电流)的变化,与励磁电流的大小无关。 12、应用电磁理论,导体在磁场中(切割磁力线)产生电动势(电压):ξ=BLV (B:磁场强度,L:导体长度,V:切割速度)。简单的讲就是:导体在磁场中做切割(磁力线)运动,就产生感应电动势,当形成(闭合回路时),就会感生出电流。

几种常见的励磁系统介绍

发电机的心脏——励磁系统 发电机励磁系统概述励磁系统是同步发电机的重要组成部分,它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成:(如图一所示)一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流,以建立直流磁场,通常称作励磁功率输出部分(或称励磁功率单元)。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流,以满足安全运行的需要,通常称作励磁控制部分(或称励磁控制单元或励磁调节器)。在电力系统的运行中,同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用,它不仅控制发电机的端电压,而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下,维持发电机或系统的电压水平;合理分配发电机间的无功负荷;提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性,所以对励磁系统必须满足以下要求: 图一 1、常运行时,能按负荷电流和电压的变化调节(自 动或手动)励磁电流,以维持电压在稳定值水平,并能稳定地分配机组间的无功负荷。 2、应有足够的功率输出,在电力系统发生故障,电压降低时,能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值(即顶值),以实现发动机安全、稳定运行。 3、励磁装置本身应无失灵区,以利于提高系统静态稳定,并且动作应迅速,工作要可靠,调节过程要稳定。我热电分厂现共有三期工程,5台同步发电机采用了3种励磁方式: 1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。 图二

2、图三为二期两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。 图三 3、图四为三期一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图 图四 一、三种发电机励磁系统的组成 一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统,即无刷励磁系统。如图二所示,它的副励磁机是永磁发电机,其磁极是旋转的,电枢是静止的,而交流励磁机正好相反,其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转,不需任何滑环与电刷等接触元件,这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示,发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电,调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机,由机端励磁变压器供给整流器电源,经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。 二、励磁电流的产生及输出

第一章 同步发电机励磁系统概述

第一章 同步发电机励磁系统概述 [ 摘 要 ] 本文阐述了同步发电机励磁系统的任务及发展,讨论了同步发电机的不同励磁方式及其特点,最后介绍了在发电机励磁控制系统的基本要求和相关技术。 [ 关键词 ] 同步发电机 励磁系统 第一节 同步发电机励磁系统的任务和发展 同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流,以建立直流磁场,通常称为励磁功率输出部分(或称为功率单元)。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流,以满足运行的需要。这一部分包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等,一般称为励磁控制部分(或称为控制单元)。 不论在系统正常还是在故障情况下,同步发电机的直流励磁电流都需要控制,因此励磁系统是同步发电机的重要组成部分。励磁系统不但与发电机及其相联的电力系统的运行经济指标密切相关,而且与发电机及其电力系统的运行稳定性能密切相关。 一.同步发电机励磁系统的任务 (一)控制发电机的端电压 维持发电机的端电压等于给定值是电力系统调压的主要手段之一,在负荷变化的情况下,要保证发电机的端电压为给定值则必须调节励磁。 由发电机的简化相量图(图1-1)可得: E U jI X q f f d =+ ??(1-1) 式中:??E q——发电机的空载电势; U f——发电机的端电压; I f ——发电机的负荷电流比例。 图1-1 同步发电机简化向量图 式(1-1)说明,在发电机空载电势E q 恒定的情况下,发电机端电压U f 会随负荷电流If 的加大而降低,为保证发电机端电压U f 恒定,必须随发电机负荷电流I f 的增加(或减小),增加(或减小)发电机的空载电势E q ,而E q 是发电机励磁电流Ifq 的函数(若不考虑饱和,Eq 和Ifq 成正比),故在发电机运行中,随

最新发电机的励磁系统介绍

发电机的励磁系统介 绍

发电部培训专题(发电机的励磁系统)(因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到,该培训资料还是不全面的,其间还有许多不足之处希望大家批评指正)

我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统,全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。 发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流1.1倍情况下的连续运行。励磁系统具有短时间过负荷能力,励磁强励倍数为2倍,允许强励时间为20秒,励磁系统强励动作值为0.8倍的机端电压值。 我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量,功率整流装置并联支路为5路。当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流1.1倍情况下的连续运行工况;当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流1.1倍情况下的连续运行工况,但闭锁强励功能。5路整流装置均设有均流装置,均流系数不低于95%。整流柜冷却风机有100%的额定容量,其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。任意一台整流柜或风机有故障时,都会发生报警。每一路整流装置都设有快速熔断器保护。 我厂励磁系统主要包括:励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。如图所示:

我厂励磁变采用三相油浸式变压器,其容量为7500KVA,变比为,接线形式为△/Y5形式,高压侧每相有3组CT ,其中两组分别提供给发变组保护A、C柜,另一组为测量用。低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜,另一组为备用。高压侧绝缘等级是按照35KV设计的,它设有静态屏蔽装置。 我厂励磁调节器采用的是数字微机型,具有微调节和提高暂态稳定的特性。励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。自动调节器有两个完全相同而且独立的通道,每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。单通道可以完全满足发电机各种工况运行。自动调节器具 备以下4种运行方式:机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、

发电机自并励励磁自动控制系统方案

辽宁工业大学 电力系统自动化课程设计<论文) 题目:发电机自并励励磁自动控制系统设计<4) 院<系):电气项目学院 专业班级:电气085 学号: 学生姓名: 指导教师:<签字) 起止时间:2018.12.26—2018.01.06

课程设计<论文)任务及评语 院<系):电气项目学院教研室:电气项目及其自动化 注:成绩:平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要

同步发电机励磁控制系统承担着调节发电机输出电压、保障同步发电机稳定运行的重要责任。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性,为电网提供合格的电能,而且还可有效地改善电力系统静态与暂态稳定性。要实现这个目的,就必须根据负载的大小和性质随时调节发电机的励磁电流。 本文采用自励系统中接线最简单的自并励励磁系统,针对同步发电机论述了自并励励磁自动控制系统的特点及发展现状,分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法,提出了基于AT89C51单片机的同步发电机自并励自动控制系统的设计思路,对于所设计的单片机最小系统经过经济性与技术性的比较后,选用了按键电平复位电路和内部时钟电路,并在此基础上设计了励磁装置的硬件系统和软件系统。最后又对整个系统进行了MATLAB仿真,以用来对比运用算法所得结果与仿真所得结果是否在误差允许范围内。 关键词:自并励励磁自动控制系统;AT89C51单片机;MATLAB仿真 目录 第1章绪论1 1.1励磁控制系统简况1 1.2本文主要内容1 第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计3 2.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案3 2.2单片机最小系统设计3 2.3发电机自并励励磁自动控制系统模拟量检测电路设计6 2.4直流稳压电源电路设计7 第3章自并励励磁控制系统软件设计10 3.1软件实现功能总述10 3.2流程图设计10 3.3程序清单12 第4章 MATLAB建模仿真分析13 4.1M ATLAB软件简介13 4.2系统仿真模型的设计13 第5章课程设计总结16

励磁系统在电力中的作用1

励磁系统在电力中的作用1 励磁系统是发电机的重要组成部分,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。 励磁系统在电力系统中的作用: a. 维持电力系统某点电压的恒定。 b. 调整各个并联运行机组之间的无功分配。 c. 提高电力系统的静态稳定和动态稳定。 d. 故障切除后,可以缩短电动机自启动的时间。 e. 提高带延时的继电保护的明确性。 在电力系统正常运行或事故运行中,同步发电机的励磁控制系统起着重要作用。优良的励磁控制系统不仅可以靠运行并提供合格的电能,而且还可有效地提高系统的技术指标。根据运行方式的要求,励磁控制系统的任务① 电压控制 电力系统在正常运行时,负荷总是经常波动的,同步发电机的功率就相应变化。由于发电机内部压降的存在,动,机端电压就会相应的发生变化,这就需要对励磁电流进行调节以维持机端或系统中某点的电压在给定的水控制系统担负了维持电压水平的任务。 ② 控制无功功率的分配 与无限大容量电网并联运行的机组,调节它的励磁电流可以改变发电机无功功率的数值。但是,在实际运行中联运行的母线并不是无限大母线,即系统的等值阻抗不等于零。它的电压将随着负荷波动而改变,改变其中一磁电流不但影响它的电压和无功功率,而且也将影响与之并联运行机组的无功功率,其影响程度与系统情况有步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间的无功功率合理分配的任务。 ③ 提高同步发电机并联运行的稳定性 保持同步发电机稳定运行是保证电力系统可靠供电的首要条件,电力系统在运行中随时都可能遭受各种干扰,发电机组能够恢复到原来的运行状态或过渡到另一个新的运行状态,则称系统是稳定的,其主要标志是在暂态同步发电机能维持或恢复同步运行。 电力系统稳定分为静态稳定和暂态稳定两类。所谓静态稳定是指电力系统在正常运行状态下,经受微小扰动后行状态的能力。而暂态稳定是指电力系统在某一正常运行方式下突然遭受大扰动后,能够过渡到一个新的稳定者恢复到原来运行状态的能力。这里所说的大扰动是指电力系统发生某种事故,如高压电网发生短路或发电机在分析电力系统稳定性问题时,不论静态稳定或暂态稳定,在数字模型表达式中总含有发电机空载电势E,而有关。可见,励磁自动控制系统是通过改变励磁电流从而改变E值来改善系统稳定性的。 ④ 改善电力系统的运行条件 当电力系统由于种种原因,出现短时低电压时,励磁自动控制系统可以发挥其强励功能,即大幅度地增加励磁压,这在一定条件下可以改善系统的运行条件。 2.无刷励磁系统的技术特点 由无刷励磁机组、励磁(电压)调节器以及相应的操作设备组成的整体称为发电机的无刷励磁系统。它连同被控机构成的电压反馈控制称为无刷励磁控制系统。励磁系统向发电机励磁绕组供电以建立磁场,并根据发电机运节励磁电流以维持机端和系统的电压水平,并且决定着电力系统中并联机组间无功功率的分配。 无刷励磁机组由一台永磁发电机(交流付励磁机),一台交流主励磁机及装在发电机轴上的旋转整流装置组成。取消了大电流集电环及其碳刷装置,从而克服了常规的直流励磁机在高速换向器制造和发电机大电流集电环通明显存在的严重困难。交流主励磁机的工作原理几乎与直流发电机相同,其差别只是直流发电机利用换向器作电枢绕组内交流电变成直流电输出,而无刷励磁机则利用装在发电机轴上的旋转二极管整流从而同样将电枢绕

发电机励磁系统

发电机励磁系统 1、励磁系统的重要作用 励磁系统的主要作有:1)根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流,以维持机端电压为给定值;2)控制并列运行各发电机间无功功率分配;3)提高发电机并列运行的静态稳定性;4)提高发电机并列运行的暂态稳定性;5)在发电机内部出现故障时,进行灭磁,以减小故障损失程度;6)根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。二、励磁系统的工作原理励磁装置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控制和调节作用的电气调控装置。励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。励磁系统包括励磁电源和励磁装置,其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器;励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求,分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。励磁装置的使用,是当电力系统正常工作的情况下,维持同步发电机机端电压于一给定的水平上,同时,还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。励磁装置可以单独提供,亦可作为发电设备配套供应。三、发电机励磁系统的组成励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流;而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势,也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器(装置)两大部分组成。其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分,而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部份,它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。自动调节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;励磁装置需要提供以下电流,厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源;需要提供以下空接点,自动开机.自动停机.并网(一常开,一常闭)增,减;需要提供以下模拟信号,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,励磁装置异常等。励磁控制、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、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器

同步发电机励磁系统的简述

同步发电机励磁的简述 摘要:励磁系统是同步发电机组的重要构成部分,它的技术性能及运行的可靠性,对供电质量、继电保护可靠动作、加速异步电动机自启动和发电机与电力系统的安全稳定运行都有重大的影响。随着国内外励磁系统的研制不断取得进展,各型励磁系统不断涌现。综合各种因素的比较,交流无刷励磁机励磁系统和静止励磁系统(发电机自并励系统)两种励磁系统在工程是实际应用中占有很大的优势。 关键词:励磁直流发电机交流励磁机永磁机稳定 笔者所涉及的火电厂主要为中小型火力发电厂,下面着重介绍在我们所涉及的工程中常用的他励交流励磁机励磁系统和静止励磁系统(发电机自并励系统)两种励磁系统,其他励磁系统只做简单介绍。 一、概述 励磁系统是提供同步发电机可调励磁电流装置的组合。同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成,励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流,即励磁电流:励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元、发电机构成的一个反馈控制系统。 对同步发电机的励磁进行控制,是对发电机的运行实行控制的重要内容之一。电力系统在正常运行时,发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配,在某些故障情况下,发电机端电压降低将导致

电力系统稳定水平下降。为此,当系统发生故障的时候,要求发电机迅速增大励磁电流,以维持电网的电压水平及稳定性,可见,同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量,无功功率的合理分配和提高电力系统运行的可靠性方面都起着非常重要的作用。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行,提供合格的电能,而且还可以有效提高系统的技术指标。 二、同步发电机励磁系统的分类及其性能特点 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。根据励磁电流的供给方式,凡是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。 同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源。为了满足正常运行的要,发电机励磁电源必须具备足够的调节容量,并且要有一定的强励倍数和励磁电压响应速度。在设计励磁系统方案时,首先应考虑他的可靠性。为了防止系统电网故障对他的影响,励磁功率单元往往作为发电机的专用电源,另外,它的起励方式也应力求简单方便。 在电力系统发展初期,同步发电机容量不大,励磁电流由与发电机组同轴的直流发电机供给,既所谓直流励磁机励磁系统。随着发电机容量的提高,所需励磁电流也相应增大,机械整流在换流方面遇到了困难,而大功率半导体整流元件制造工艺却日益成熟,于是大容量机组的励磁功率单元就采用了交流发电机和半

发电机的励磁方法及工作原理

.发电机的励磁方法及工作原理 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。根据励磁电流的供给方式,凡是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,工作比较可靠和减少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,具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢,维护工作量大,故在10MW以上的机组中很少采用。 2、交流励磁机供电的励磁方式代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上,它输出的交流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,又由于采用静止的整流装置,故又称为他励静止励磁,交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。为了提高励磁调节速度,交流励磁机通常采用100——200HZ的中频发电机,而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内,转子只有齿与槽而没有绕组,像个齿轮,因此,它没有电刷,滑环等转动接触部件,具有工作可靠,结构简单,制造工艺方便等优点。缺点是噪音较大,交流电势的谐波分量也较大。 3、无励磁机的励磁方式: 在励磁方式中不设置专门的励磁机,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单,设备少,投资省和

同步发电机励磁系统概述

同步发电机励磁系统概述 励磁系统是同步发电机的重要组成部分,直接影响发电机的 运行特性。励磁系统一般由两部分构成:第一部分是励磁功率单元,它向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流;第二部分是 励磁调节器,它根据发电机的运行状态,自动调节功率单元输出 的励磁电流,以满足发电机远行的要求。 同步发电机励磁系统的任务 无论在稳态运行或暂态过程中,同步发电机的运行状态在很 大程度上与励磁有关。优良的励磁系统不仅可以保证发电机运行 的可靠性和稳定性,而且可以有效地提高发电机及其相联的电力 系统的技术经济指标。为此,在正常运行或事故情况下,同步发 电机都需要调节励磁电流。励磁调节应执行下列任务。 一、电压控制及无功分配 在发电机正常运行工况下,励磁系统应维持发电机端电压 (或升压变压器高压侧电压)在给定水平。当发电机负荷改变而 端电压随之变化时,由于励磁调节器的调节作用,励磁系统将自 动地增加或减少供出的励磁电流,使发电机端电压回复到给定水平,保证有一定的调压精度。当机组甩负荷时,通过励磁系统的 调节作用,应限制机瑞电压使之不致过份升高。另外.当几台机 组并列运行时,通过励磁系统应能稳定地分配机组的无功功率。 维持电压水平和机组间稳定分损无功功率,这是励磁调节应执行 的基本任务。调节作用,应限制机瑞电压使之不致过份升高。另外.当几台机组并列运行时,通过励磁系统应能稳定地分配机组的无功功率。维持电压水平和机组间稳定分损无功功率,这是励磁调节应执行的基本任务。 二、提高同步发电机并列运行的稳定性 电力系统可靠供电的首要要求,是使并入系统中的所有同步 发电机保持同步运行。系统在运行中随时会遭受各种扰动,这样,伴随着励磁调节,系统将由一种平衡状态企图建立新的平衡状

发电机的励磁系统介绍

发电部培训专题(发电机的励磁系统)(因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到,该培训资料还是不全面的,其间还有许多不足之处希望大家批评指正)

我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统,全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。 发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。励磁系统具有短时间过负荷能力,励磁强励倍数为2倍,允许强励时间为20秒,励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。 我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量,功率整流装置并联支路为5路。当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况;当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况,但闭锁强励功能。5路整流装置均设有均流装置,均流系数不低于95%。整流柜冷却风机有100%的额定容量,其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。任意一台整流柜或风机有故障时,都会发生报警。每一路整流装置都设有快速熔断器保护。 我厂励磁系统主要包括:励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。如图所示:

我厂励磁变采用三相油浸式变压器,其容量为7500KV A,变比为,接线形式为△/Y5形式,高压侧每相有3组CT ,其中两组分别提供给发变组保护A、C柜,另一组为测量用。低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜,另一组为备用。高压侧绝缘等级是按照35KV设计的,它设有静态屏蔽装置。 我厂励磁调节器采用的是数字微机型,具有微调节和提高暂态稳定的特性。励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。自动调节器有两个完全相同而且独立的通道,每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。单通道可以完全满足发电机各种工况运行。自动调节器具备以下4种运行方式:机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运 行方式、恒功率因数运行方式。自动调节器采用风机强制通风。

同步发电机励磁系统

四川大学 电力系统自动装置 题目同步发电机励磁系统 学院电气信息学院 专业电气工程及其自动化

同步发电机励磁系统及励磁调节器工作原理 一励磁系统的结构 励磁系统,一般来讲,就是与同步发电机励磁回路电压建立,调整以及必要时使其电压消失的有关元件和设备的总称。 同步发电机的自动励磁调节通常分为两部分: 第一部分是励磁功率单元,用于向发电机的磁场绕组提供直流电流,已建立直流磁场。 第二部分是励磁调节器,用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流或自动灭磁等以满足运行的需要。 二自动励磁调节系统的作用: 1。电力系统正常运行时,维持发电机或系统某点电压水平。当发电机无功负荷变化时,一般情况下机端电压要发生相应的变化,此时自动励磁调节装置应能供给要求的励磁功率,满足不同负荷情况下励磁

电流的自动调节,维持机端或系统某点电压水平。 负荷波动—功率变化—电压变化 负荷增大—电压降低—励磁电流增大 同步发电机的励磁系统就是通过不断调节励磁电流来维持给定的电压。 2。合理分配发电机间的无功功率。发电机的无功负荷与励磁电流有着密切的关系,励磁电流的自动调节,要影响发电机间无功负荷的分配,所以对励磁系统的调节特征有一定的要求。

励磁电流的变化只是改变了机组的无功功率和功率角的大小。 与无限大母线并列运行的机组,调节励磁电流可以改变发电机无功功率的数值即控制无功分配。 3。提高电力系统稳定性 电力系统在运行中随时可能受到各种干扰,受到干扰后,电力系统稳定性的要求能够恢复到原来的状态或者过渡到一个新的运行状态。其主要标志是暂态过程结束后,同步发电机能维持或恢复同步运行。励磁调节系统对静态稳定和暂态稳定的影响 (1)对改善静态稳定的影响

同步发电机励磁系统原理

定义:励磁装置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控制和调节作用的电气 调控装置。励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。 励磁系统包括励磁电源和励磁装置,其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器;励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求,分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。励磁装置的使用,是当电力系统正常工作的情况下,维持同步发电机机端电压于一给定的水平上,同时,还具有强行增磁、减磁和灭磁 功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整 流功能。励磁装置可以单独提供,亦可作为发电设备配 套供应。 励磁系统的主要作用有: 1)根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流,以维持机端电压为给定值; 2)控制并列运行各发电机间无功功率分配; 3)提高发电机并列运行的静态稳定性; 4)提高发电机并列运行的暂态稳定性; 5)在发电机内部出现故障时,进行灭磁,以减小故障损失程度; 6)根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。 原理:利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理,将原动机的机械能变为电能输出。同步发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力的电枢,转子是磁极。定子由电枢铁芯,均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。转子通常为 隐极式,由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。汽轮发电机的极数多为两 极的,也有四极的。转子的励磁绕组通入直流电流,产生接近于正弦分布磁场(称为转子磁场),其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。转子旋转时,转子磁场随同一起旋转、每转一周,磁力线顺序切割定子的每相绕组,在三相定子绕组内感应出三相交流电势。发电机带对称负载运行时,三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋 转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用,会产生制动转矩。从汽轮机输入的机械转

发电机励磁系统概述

发电机励磁系统概述励磁系统是同步发电机的重要组成部分,它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成:(如图一所示)一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流,以建立直流磁场,通常称作励磁功率输出部分(或称励磁功率单元)。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流,以满足安全运行的需要,通常称作励磁控制部分(或称励磁控制单元或励磁调节器)。在电力系统的运行中,同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用,它不仅控制发电机的端电压,而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下,维持发电机或系统的电压水平;合理分配发电机间的无功负荷;提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性,所以对励磁系统必须满足 以下要求:图一1、常运行时,能按负荷电流和电压的变化调节(自动或手动)励磁电流,以维持电压在稳定值水平,并能稳定地分配机组间的无功负荷。2、应有足够的功率输出,在电力系统发生故障,电压降低时,能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值(即顶值),以实现发动机安全、稳定运行。3、励磁装置本身应无失灵区,以利于提高系统静态稳定,并且动作应迅速,工作要可靠,调节过程要稳定。我热电分厂现共有三期工程,5台同步发电机采用了3种励磁方式: 1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。 图二2、图三为二期 两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。 图三3、图四为三期 一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图

图四一、三种发电机励磁系统的组成一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统,即无刷励磁系统。如图二所示,它的副励磁机是永磁发电机,其磁极是旋转的,电枢是静止的,而交流励磁机正好相反,其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转,不需任何滑环与电刷等接触元件,这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示,发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电,调整励磁机磁场电阻Rc 可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机,由机端励磁变压器供给整流器电源,经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。二、励磁电流的产生及输出一期励磁系统原理图如图五 所示。其中主励磁机的励磁 图五励磁系统原理图电源由永磁机的定子绕组经三相可控硅整流桥或三相不可控硅整流桥提供,同时直流稳压单元的交流电源也取自永磁机。发电机端电压的变化通过调差单元、放大单元后去控制可控硅的导通角,以此来调节主励磁机的磁场电流,达到是发电机稳定运行的目的。另外,为了提高主励磁机供电的可靠性还设有手动控制,通过调整调压器来调节整流桥的输出直流电压达到调整磁场电流的小的目的。两种控制方式通过DZA、DZB来进行切换。二期励磁系统如图六所示。整流励磁机与发电机同轴,由剩磁建立电压,通过整流子整流经电刷送出。手动状态下经磁场变阻器、KFD-3励磁调节器、碳刷、滑环给转子提供励磁电流。三期采用双微机单模拟的励磁控制系统,取消了励磁机。期励磁系统原理图如

发电机的励磁系统

额定电压 20kV 额定转速 3000r/min 周波 50Hz 相数 3 极数 2 定子线圈接法 YY 额定氢压 0.5MPa 漏氢(保证值) ≤10Nm 3/24h (在额定氢压下,折算为标准气压下) 效率(保证值) ≥98.98 % 短路比(保证值) 0.48 瞬变电抗X d ' 0.2935 超瞬变电抗X d '' 0.24 承担负序能力 稳态I 2/I N (标么值) ≥8% 暂态(I 2/I N )2 ≥10s 励磁性能: 顶值电压 ≥2倍额定励磁电压 电压响应比 ≥3.58倍额定励磁电压/s 允许强励持续时间 20s 噪音(距外壳水平1米,高度1.2米处) ≤85dB(A) 绝缘等级 F 级(按B 级温升考核) IP 等级的意义 IP 分类体系通过一个数字来表明外壳对抵抗冲和粉尘及水侵入的保护。请注意不要理解为防腐。 按照IEC (国际电工委员会)60529对防护级别的划分: 第一位数表示防固体物侵入的级别 0 无防护 1 防护大于50mm 的物体(如手) 2 防护大于12mm 的物体(如手指) 3 防护大于2.5mm 的物体(如工具或导线) 4 防护大于1.0mm 的物体(如导线或细棍) 5 防护足以造成危害的粉尘的侵入 第二位数表示防水侵入的级别 0 无防护 1 防护滴水(如凝结液) 2 防护滴水,下滴倾斜角度小于15° 3 防护喷洒水, 倾斜角度小于60° 4 防护来自所有方向的溅水 5 防护来自所有方向的水柱 6 防护水溏或高压水柱

7浸入水中150mm-1mm深防护水的侵入 8埋入水中,适合连续浸入水中 同步电机的额定值有: ☆额定容量(VA,kVA,MVA等) 或额定功率PN(W,kW,MW等) :指电机输出功率的保证值。发电机通过额定容量值可以确定电枢电流,通过额定功率可以确定配套原动机的容量。电动机的额定容量一般用kW数表示,补偿机则用kVAR表示。 ☆额定电压(V,kV等) :指额定运行时定子输出端的线电压。 ☆额定电流(A) :指额定运行时定子的线电流。 ☆额定功率因数:额定运行时电机的功率因数。 ☆额定频率:额定运行时电机电枢输出端电能的频率,我国标准工业频率规定为50Hz。 ☆额定转速:额定运行时电机的转速,即同步转速。除上述额定值外,同步电机名牌上还常列出一些其它的运行数据,例如额定负载时的温升、励磁容量和励磁电压等。 由 ◆转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极, 气隙层

发电机励磁系统改造

发电机励磁系统改造 摘要:针对进口余热发电机励磁调节器损坏无法购买备件的情况下,选用新的 励磁调节器改造励磁系统解决发电机励磁系统故障问题 关键词:励磁调节器;发电机;DECS-100 1 引言 在有色金属冶炼过程中,余热发电机组利用在生产流程中余热锅炉回收冶炼 烟气的热能而产生的中压蒸汽发电,余热发电机组作为蒸汽梯级利用的核心部分,发电机组的稳定运行决定到余热回收利用率。金昌冶炼厂余热发电机组作为蒸汽 梯级利用投入运行,由于现场环境温度高、灰尘重等原因导致励磁系统控制板老化。事后车间工程技术人员调节励磁板设置发电机组仍然无法并网,由于原励磁 控制板在国外已经停产无法购买备件,所以决定对汽轮发电机组励磁系统进行改造。 2原励磁调节器组成及存在的问题 2.1发电机励磁系统 发电机为德国AVK公司的产品,具体参数如下: 发电机型号DIG 140 i/4W,额定功率:3390 kVA 额定电压 6000 V 接法:Y,额定电流:326 A 功率因数:0.8 频率 50 Hz 发电机采用维护量小的无刷励磁系统,其励磁调节器采用的是康明斯公司生 产的COSIMAT N+和QPF,其中COSIMAT N+用于发电机电压调节,QPF控制板调 节发电机并网的功率因数。 励磁调节器供电电源来自发电机辅助绕组UH1-UH2、WH1-WH2产生两路电 源分别给电压调节器COSIMAT N+及功率因数控制器QPF供电。电压调节器COSIMAT N+检测发电机三相电压、发电机B相电流,输出励磁电流给无刷励磁发 电机的励磁绕组以控制发电机输出电压,在空载运行及并网阶段,发电机电压由 内部给定电位器和外部给定电动电位器R1控制,并网完成后,发电机电压由功 率因数控制器QPF输出的4~20mADC控制信号N、M/m控制,电压调节器控制板上还设置有各种控制电位器,如PID参数电位器、下垂电位器、V/F控制电位器等,通过运行调试可使发电机具有比较好的动态调节性能。功率因数控制器QPF 检测发电机A相、C相电压、B相电流并采集外部给定电位器功率因数给定值、 功率因数控制允许信号,输出功率因数控制信号给电压调节器以达到发电机组并 网运行时的恒功率因数控制,同时功率因数控制器上还有各种控制参数电位器, 如PI调节电位器、无功功率最高限位电位器、基准校正电位器及各种控制方式的 拨码开关,以实现恒功率因数控制、恒无功功率控制等目的。整个发电机组的同 步控制、恒功率因数给定等控制由汽轮发电机组综合控制柜给出。 2.2存在的问题 在发电机的汽轮机维护保养结束后,发电机组空载开机正常,发电机电压与 电网电压一致。 发电机并网操作后有功功率仅有50KW,无功功率4000KVar功率因数极低导 致发电机过负荷跳车。车间操作人员多次开机并网都发生相似问题而无法并网发电。技术人员在分析发电机并网失败的原因后检查发现QPF板老化已经无法工作,QPF板无法控制发电机的无功功率导致并网失败发电机过负荷跳车,原控制板国 外已经停止生产所以必须改造发电机的励磁系统。

水轮发电机励磁系统

发电机励磁系统 发电机励磁系统 供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流;而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势,也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器(装置)两大部分组成。如图所示: 其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分,而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部份,它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。励磁系统的主要作用有:1)根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流,以维持机端电压为给定值;2)控制并列运行各发电机间无功功率分配;3)提高发电机并列运行的静态稳定性;4)提高发电机并列运行的暂态稳定性;5)在发电机内部出现故障时,进行灭磁,以减小故障损失程度;6)根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。 同步发电机励磁系统的形式有多种多样,按照供电方式可以划分为他励式和自励式两大类。 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,工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点,

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