发电机励磁系统与黑启动_竺士章
发电机励磁系统与黑启动
图1宁波-舟山黑启动系统图
摘要:探讨了黑启动有关励磁系统需要考虑的因素;电压调节范围、励磁控制方式、自励磁、投线路的电压超调、发电机进相能力、低励限制、同期参数、弱网的小干扰和大干扰稳定性等,解决了用P SASP 程序计算自励磁边界和投线路的电压计算问题。针对宁波电网和舟山电网黑启动方案进行具体计算,提出了建议。
关键词:黑启动;励磁系统;自励磁
Abstract :Some factors of excitation system relating black start are here discussed ,such as range of volt -a g e r e g ulatin g ,control mode of excitation ,self _excitation ,over _re g ulatin g of volta g e for p ut _in lin e ,
p hase _in o p eration of g en erator ,low excitation limited ,s y nchronous p arameter ,small _disturbance and large _disturbance stab ility of weak network and so on .And the problem of calculating self _excitation bound -ary point as well as calculating voltage on put _in lin e with PS ASP pr ogram is solved .Also ,some sugges -tions are g iven and s p ecific calculation of black start p ro j ect are made for Nin g bo and Zhoushan network .K e y Wo rds :black start ;excitation s y stem ;self _excitation
中图分类号:TM761.11
文献标识码:A
文章编号:1007-1881(2003)06-0005-05
竺士章
(浙江省电力试验研究所,浙江
杭州
310014)
Excitation S y stem of Generator and Black Start
0概述
浙江省电力系统已经完成黑启动方案研究
[1]
。
根据该方案,宁波溪口地区的黑启动方案是由宁蓄电站(溪口抽水蓄能机组)投镇海燃机方向线路,向镇海燃机提供厂用电,启动镇海燃机;舟山地区由舟山电厂(汽轮发电机)投镇海燃机方向线路,完成与大陆电网并列。见图1。
上海交通大学和华东电力调度在研究报告[2]
中
指出黑启动需要关注:自励磁、合闸过电压(持续工频地电压、操作过电压和谐振过电压)、暂态稳定、带负荷速度、小干扰稳定性、电压频率控制等。作者进行了EMTP 合闸计算、按照自励磁稳定边界进行自励磁计算和弱网的暂态稳定计算。
华北电网进行了黑启动研究
[3]
。应用RTDS 进
行过电压和自励磁的数字仿真计算,提出了控制
系统电压、检验无功运行稳定、过电压保护投入、同期点选择等计算结论。现场试验检验了合闸过电压、自励磁、铁磁谐振、频率电压控制稳定性等。
华北电力试验研究院计算自励磁采用两种方法:X c ≤1.2(X d +X T )和Q c ≥KS n 。式中X c 为外部容抗,X d 为发电机同步电抗,X T 为主变漏抗,Q c 为充电容量,K 为发电机电路比,S n 为发电机额定容量。
上海交通大学和华东电力调度在研究报告
[2
]
中计算自励磁边界采用:
(X c-X d+X q
2)2+R2=(X d-X q
2
)2
式中X c—外部容抗;
X d—发电机直轴同步电抗;
X q—发电机横轴同步电抗;
R—发电机和线路等值电阻。
该式表示在X-R坐标系中一个圆,圆心在
(X c-X d+X q
2,R),半径为(X d-X q
2
)。
本文提出了发电机励磁系统对于黑启动一般性需要考虑的若干方面,进行了自励磁计算、合闸工频过电压计算、线路末端电压计算、小干扰稳定性计算,提出了开机台数、发电机电压值和投线路数建议,以及提出了励磁系统低励限制要求和设置线路过电压保护的建议。主要特点是(1)解决了PSASP程序不能直接计算合空载线路问题;(2)提出了使用PSASP计算自励磁的方法;
(3)提出了黑启动需要考虑的有关励磁系统的问题和其他附带问题;(4)给出宁波-舟山不同黑启动方式的具体条件。
1黑启动需要考虑的与发电机励磁系统有关的因素
(1)发电机电压调节范围。电压调节器给定调节范围一般为±10%额定电压。为了迅速启动,
尽量满足在此范围内并列。
(2)励磁调节方式。当励磁调节器有双自动通道时可以不考虑手动方式的使用;当调节器装备一个自动和一个手动通道时需要考虑在自动通道故障时使用手动通道。一个系统中必须有足够的运行于自动方式的机组。
(3)同期闭锁范围。通用的范围是±10%额定电压。
(4)发电机的进相能力。不同的发电机有不同的进相能力,应当与机组进相极限保持一定的余量,任何情况不超出机组进相极限。
(5)励磁调节器的低励限制。在投空载长线时发电机需要吸收线路无功,如果吸收的无功达到低励限制动作值将引起励磁增加———电压增加———线路容性无功增加———低励限制继续动作的正反馈过程,最后导致过电压。因此需要了解黑启动过程中机组进相情况,了解与原来设定的低励限制有无冲突,确定对低励限制的处理方法。如果黑启动时发电机进相程度小于低励限制值,且有一定余量,则不必为黑启动临时改变低励限制值,因而有利于快速开机。如有冲突,一般以退出低励限制为好。
(6)采用减少出线回路数、减少一次投线路的长度、切除不必要的线路、减少供电端的电压等手段控制线路和电厂电压在一定的范围,以保证供出机组厂用电、接受机组厂用电以及全线的绝缘在正常安全的范围内。由于黑启动系统建立阶段时间不长(1-3h),权衡系统建立时间与线路投运路径、长度、回路数和必须携带负荷的电压许可范围来确定的线路和发电机电压范围,可以略高于正常范围。
(7)接入地方感性负荷以减少线路容性的影响。同时要考虑负荷接入点的电压不能越出规定的范围,以免影响负荷正常工作。
(8)为了迅速启动,争取实现单台机、单回路送出方案。
(9)自励磁。当发电机容性负荷达到某值以上时,容性电流产生的助磁引发电机电压升高大于励磁控制电压的作用,升高的发电机电压又引起容性电流增长,如此正反馈造成发电机电压不可抑制地升高,破坏了系统的稳定性。自励磁由系统参数决定。自励磁与运行电压有关,当运行电压高时发电机饱和,电抗值下降,容易激发自励磁。增强系统无功负荷将消除自励磁,增加系统有功负荷对自励磁无明显影响。
(10)励磁失去对发电机电压控制作用的另一种情况是,因为容性电流过大,发电机励磁电压接近于零从而失去了对发电机电压的控制作用。只要不满足自励磁条件,这种情况会引起发电机电压偏高,但不会形成发电机电压正反馈。增加感性负荷可以改善励磁对电压的控制作用。
(11)控制投空载长线发电机电压最大值小于110%额定电压。控制的方法可以是减少线路长度,减少线路并联数和降低发电机电压。
(12)小干扰稳定性。计算黑启动初期弱联系网络的小干扰稳定性情况,确定是否需要投入电力系统稳定器PSS。
(13)暂态稳定性分析和投切负荷分析。
2用PSASP 综合分析程序计算自励磁和投空载线路
电力系统综合分析程序PSASP 中未见自励磁计算和投线路操作的动态过程计算,因此采取以下方法计算。
自励磁的计算方法:在实际系统中调整线路长度进行潮流计算,再进行“暂态稳定计算”方式下的无扰动计算。当自励磁条件满足时发电机电压将自动上升(见图2),由此确定自励磁边界。
3宁蓄电站投镇海燃机方向线路后启动燃机与燃机并列运行
3.1潮流和动态计算
在本计算中控制110kV 小于126kV 。控制220kV 小于248kV 。发电机电压限制在±10%内。控制15kV 燃机电压为13.5～16.5kV 。控制13.8kV 舟山机组电压为12.42～15.18kV 。控制10.5kV 宁蓄机组电压为9.45～11.55kV 。
宁蓄1台机组额定电压下投镇海燃机方向单回线时,宁蓄机组进相无功功率达到20.4MVar 。降低宁蓄机组电压为90%后进相无功功率为16.5MVar 。对双回线下双机不降压运行时线路电压略超出上限达到249.9kV 。在线路上接入有功负荷和感性无功负荷有好处。单回路连接时在奉化变接入20MW 有功负荷和10MVar 无功负荷可使得宁蓄机组无功功率下降到进相8.7MVar ,此时奉化变电压属正常范围。采用宁蓄两机经单回线送出时宁蓄每台机组进相无功为10.0MVar 。单机额定电压带双回线进相无功功率为42.8MVar ,小于
自励磁的进相68.5MVar ,但是线路电压超上限。如果在90%额定电压下投双回线,线路电压在合
理范围内,发电机电压瞬时最大值为103.8%。
采用可以使用自动方式的机组作为启动机组。假设宁蓄机组励磁调节器为一自动一手动方式,当宁蓄机组有一台调节器自动方式故障只能采用手动方式。采用手动方式的机组启动时,设定手动电压为20%～30%投入一条线路,再逐渐升高电压,使得对方机组具备并列条件。
3.2镇海燃机与宁蓄机组构成小系统的小干扰稳定性分析
小干扰振荡模式的阻尼比一般要求大于10%。进行了单机、双机、单回路、双回路、带与不带负荷的小干扰振荡模式分析。结果表明阻尼比均大于10%,所以在黑启动阶段不存在低频振荡弱阻尼问题。
4舟山电厂向镇海供厂用电启动燃机
4.1潮流和动态计算
当舟山电厂1机经1925线向镇海燃机供厂用电时虽然舟山1机进相无功功率70MVar ,小于自励磁的78MVar ,不发生自励磁,但是220kV 线路和镇海燃机侧电压越限,投线路时发电机电压瞬时达111.1%。降低舟山机组电压到90%时,舟山机组进相无功为56.7MVar ,线路各处电压满足要求,投线路时发电机电压最大值为99.9%。1926线计算结果表明当无地方负荷时发生自励磁。采用舟山电厂1机90%电压带50MWcos φ=0.9的地区负荷投1926线,发电机电压最大值为119.3%。
采用双机运行。舟山电厂2机90%电压下进相无功为32.3MVar ,投1926线路发电机最大电压98.2%,励磁电压0.56pu 。舟山电厂2机100%电压下投1926线路,线路电压超标。采用带地方负荷50MW 和24.2MVar 后舟山电厂2机100%电压下投1926线路,线路电压正常,瞬间电压最大值为110.4%,进相无功为26.4MVar ,励磁电压为0.78p u 。
双机、降压、投单线路的措施可以解决自励磁问题和投线路引起发电机电压最大值大于110%问题。舟山电厂机组采用双自动方式,不考虑手动运行。
图2舟山电厂1机空载额定电压下
投1926
线发生自励磁
图4三地联网后镇海去奉化方向线路发生短路后切除该线路,发电机功角的变化
图3三地联网后镇新2305线发生短路故障后
切除该线路发电机功角变化
4.2舟山电厂机组与镇海燃机两机构成小系统的小干扰稳定性分析
进行了单回路下单机、双机、带与不带地方负荷的小干扰振荡模式分析。结果表面阻尼比均大于10%,所以在黑启动阶段不存在低频振荡弱阻尼问题。
5计算由镇海燃机投舟山方向线路启
动舟山电厂机组
由于舟山有小水电站,一般可以自行实现黑启动。这里为舟山机组启动提供另一种可能,由镇海燃机向舟山供电启动舟山电厂机组。镇海燃机投舟山方向线路时镇海燃机无功功率控制值同表2。
当镇海燃机1机投舟山方向1926线时将发生自励磁,无功功率大于64.7MVar 。镇海燃机1机90%电压带50MW 24.2MVar 地方负荷投舟山方向1926线时不发生自励磁,但是燃机电压最大值达121.7%,因此该方式不能采用。
当镇海燃机2台投舟山方向1926线时,如果镇海燃机额定电压,则舟山电厂发电机端电压将达16.63kV ,超出其额定电压1.1倍。降低镇海2台燃机电压到90%,投舟山方向1926线时燃机最大电压95.0%,可以满足要求。镇海燃机2机100%电压带地方负荷100MW 48.4MVar 下投1926线时,舟山电厂机端电压最大值达114.9%,超出要求,不能采用。
由于镇海燃机低励限制值为各种有功功率下均为-20MVar ,因此在进行本操作时低励限制将动作,从而引起过电压。因此计算的最大进相无功必须与低励限制有足够安全的余度,绝对不容许低励限制动作。考虑到单机90%电压带有功50MW 和无功24.2MVar 时燃机的进相无功仍然达到46.7MVar ,接近机组容许的最大进相能力,使得低励限制无法整定。采取的措施是,或临时退出低励限制功能,或规定在镇海燃机向舟山供电启动舟山机组时必须采用镇海两台燃机发电机90%电压下投单回线。
若镇海燃机励磁自动调节器故障改用手动方式,同样需要双机运行,单机将产生自励磁。需要在大于90%电压下两机并列,再减低电压到20%～30%,再投舟山线路。待到电压稳定后,均衡地调节两机励磁,使得舟山机组机端电压满足并列条
件。计算了镇海2台燃机90%电压下投舟山方向1线进相无功为37MVar ,励磁电压为0.29pu 。
6计算宁蓄-镇海-舟山互连后的小干扰稳定性
计算表明三地机组相连时有的工况出现阻尼比小于10%。所计算的4例中最小阻尼比为8.39%,主要相关机组为宁蓄机组,其次是镇海燃机。
7考虑弱网下机组跳闸引起过电压需要设置线路过电压保护
黑启动初期由于系统容性负荷大,切除故障机组后容量引起过高电压。为了防止事故跳机引起的过电压,需要安装线路过电压保护———线路过电压发生后瞬时或经过小时延分线路两侧开关。
8暂态稳定计算
计算了三地联网带负载172.5MW ,镇新2305线距新乐变2%处三相对地短路,0.1s 跳新乐侧开关,0.15s 跳镇海侧开关;镇海去奉化线路发生三相短路,0.1s 跳镇海侧开关,0.15s 跳对侧开关,两种情况下的三地机组功角变化。见图3、4。从图可见,维持三地联网不存在暂态稳定问题;从功角振荡情况可见宁蓄机组和镇海机机组间的阻尼比舟山与镇海燃机机组的阻尼弱
。
[1]
[2]
[3]
[4]李继红,等.浙江电网黑启动方案研究[J].浙江电力, 2001,22(6):1-6.
房鑫炎,等.电力系统黑启动的研究[J].中国电力, 2000,33(1)40-43.
郭嘉阳,等.华北电网黑启动试验研究[J],华北电力技术,2001.5:1-18.
竺士章.浙江省电网小干扰稳定性计算和分析.浙江省电力试验研究所技术文件[R].
9小结
(1)黑启动有关励磁系统需要考虑的因素:电压调节范围、励磁控制方式、自励磁、投线路的电压超调、发电机进相能力、低励限制、同期参数、弱网的小干扰和大干扰稳定性等。
(2)解决了用PSASP程序计算自励磁边界和投线路的电压计算问题。
(3)宁蓄机组投镇海燃机方向线路不存在自励磁问题。以90%电压下单机或双机投一回线为最宜。
(4)舟山电厂1台机组向镇海燃机提供启动电源进而实现并列运行一般将引起自励磁。需要采用双机降压到90%投单线路,或双机额定电压带地方感性负荷24MVar以上投单线路。
(5)镇海燃机向北仑电厂提供启动电源不存在自励磁和投线路过电压问题。
(6)镇海燃机投宁蓄机组方向线路不存在自励磁和投线路过电压问题。以90%电压下单机或双机投一回线为最宜。
(7)镇海燃机向舟山电厂机组提供启动电源进而实现并列运行存在自励磁和投线路过电压问题。需要采用双机降压到90%投单线路。
(8)宁蓄机组若励磁调节器自动方式失效而采用手动方式时只有在20%～30%电压下可以投单线路。镇海燃机投舟山方面线路时,若励磁调节器自动方式失效而采用手动方式,需要2台燃机机组先并列,分别切到手动方式,降低发电机电压到30%以下再投线路。一个系统中必须有足够的自动电压调节器才可运行,仅有手动调节器不能进行带负荷操作。
(9)核对了镇海燃机发电机的进相能力,取消了单机降压带地方负荷投舟山线路的方案。
(10)镇海燃机发电机励磁系统低励限制值为-20MVar,与有功无关。镇海燃机投宁蓄或舟山方向线路时机组的无功都将引起低励限制动作。建议在黑启动进行中退出低励限制,或者临时修改低励限制定值为比发电机最大进相限度减少5 MVar。对舟山和宁蓄机组也要核对实际整定的低励限制值。
(11)黑启动过程中镇海燃机和宁蓄机组、镇海燃机和舟山电厂机组两地相连小干扰稳定性可以满足要求(阻尼比大于10%)。当三地机组(镇海燃机、舟山机组和宁蓄机组)相连时一些工况下阻尼比小于10%。弱阻尼主要与宁蓄机组和镇海燃机有关。按照浙江电网小干扰稳定性分析2000年报告[4],镇海燃机在系统大小方式下的阻尼比在5%～7%之间,小于要求的10%,是浙江电网除新安江机组之外的阻尼最弱的机组。建议:1)按照2003年新网架计算小干扰稳定性。2)安排宁蓄机组和镇海燃机投运电力系统稳定器PSS。3)在进行黑启动试验时进行两地和三地联网下的小干扰稳定性检查试验。
(12)三地联网后的突加负荷和双线路故障切除一回线的动态过程可以见到系统是稳定的,阻尼较弱的机组是宁蓄机组,其次是镇海燃机,动态过程反映的阻尼与小干扰分析结果一致。
(13)计算中未见因励磁调节器不匹配造成弱网不稳定现象。
(14)黑启动初期由于系统容性负荷大,机组切除容易引起过高电压。建议安装线路过电压保护———线路过电压发生后瞬时或经过小的时延分线路两侧开关。
参考文献:
收稿日期:2003-10-27
作者简介:竺士章(1946-),男,浙江宁波人,教授级高工,长期从事发电机励磁系统专业的研究、试验和规程编制,全国电机工程学会励磁专委会会员,参与行业标准“大型汽轮发电机自并励磁系统技术条件(DL/T650-1998)”和“大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件(DL/T843-2003)”起草。
同步发电机励磁自动控制系统练习参考答案
一、名词解释 1．励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。 2．发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。 3．励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。 4．无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。 5．励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。 6．自并励励磁方式 答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。 7．励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。 8.发电机调节特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷的关系特性。 9．调差系数 答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 10．正调差特性 答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。11．负调差特性 答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。12．无差特性 答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。
13．强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。 二、单项选择题 1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．调节机端电压和发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功 PG = EGUG sinδ为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。 X d A．U G sinδ； B．E Gsinδ； C．1 X d ?sinδ； D．sinδ。 4．同步发电机励磁自动调节的作用不包括( C )。 A．电力系统正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平； B．合理分配机组间的无功负荷； C．合理分配机组间的有功负荷； D．提高系统的动态稳定。 5．并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组间的( A )。A．无功负荷；
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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
柴油发电机组控制系统工作原理
柴油发电机组控系统工作原理 LIXISE 作者： 作者：LIXISE 柴油发电机组控制系统工作原理和算法是相当的复杂，每个电路的设计都有其特定的算法来予以实现。柴油发电机组的控制器系统犹如发电机组的心脏，智能控制系统的使用大大提高了柴油发电机组的运行，保障了柴油发电机组的稳定工作，那么控制系统是通过何种原理和算法来实现呢？柴油发电机组的控制部分，数字式励磁控制器较传统的模拟电路励磁控制器具有精度高，反应快，控制算法适应性强，对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应，甚至可以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。 一、数字励磁控制器软件实现与算法研究 主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数字励磁控制器的主程序进行设计，然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算法进行研究，并在ＣＰＵ上进行实现。为了实现精确的数字励磁控制，需要得到实时、精确的电量数据，而要获得实时、精确的电量数据，则需要采用交
流采样方法，并推导出交流采样下各个电量的计算公式，最终编写计算出电量数据的算法程序。交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压，交流电流，有功功率，无功功率，功率因素的各种算法中的离散公式。 二、数字式励磁控制器总体设计方案 工作电源：由于微处理器的工作电源要求，我们需要一个５Ｖ的稳定直流电源，信号调理电路的运算电路的供电需要一组±１２Ｖ的直流电源，另外，开关量输出需要驱动继电器，所以需要一个＋２４Ｖ的直流电源，为此我们需要设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组ＤＣ电源。 三、交流采样锁相环电路 要进行交流采样，通常需要进行同步采样，目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向ＣＰＵ提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服软件同步采样法存在截断误差等缺点，测量精度高。利用锁相频率跟踪原理实
发电机无刷励磁的结构特点 工作方式 工作原理
2．无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。 2．1结构：由主磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘、空气冷却器、硅整流器、AVR等组成。 主励：三相、200Hz、2760KVA、417V、2820A、cos∮0. 9、 8极 副励：三相、400Hz、90KVA、250V、208A、cos∮0.95、 16极 f=pn/60 旋转整流装置：全波不可控硅整流有熔断器及过电压保 护，直流输出：2450KW 500V 4900N 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转 电枢式，电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘， 经整流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。 2．2 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流— —送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的 直流电源到交流励磁机的磁场绕组。
通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DAVR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流 后提供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中 的可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调 节装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要 求。 2.3 无刷励磁系统特点 2.3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠 2.3.5 采用双重数字AVR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路 整流盘采用双盘结构，一个正极盘，另一个负极盘。 整流盘与转轴间绝缘可靠、固定合理，能承受各种短路力矩的冲击而不产生位移。 电路接线是：励磁机电枢八个Y支路中心点通过短
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案
发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案 1．概述 电网“四大参数”中发电机励磁系统模型和参数是电力系统稳定分析的重要组成部分，要获得准确、可信度较高的模型和参数，现场测试是重要的环节。根据发电机励磁系统现场交接试验的一般习惯和行业标准规定的试验内容，本文选择了时域法进行发电机励磁系统的参数辨识及模型确认试验。这种试验方法的优点在于可充分利用现有设备，在常规性试验中获取参数且物理概念清晰明了容易掌握。发电机励磁参数测试确认试验的内容包括：1)发电机空载、励磁机空载及负载试验；2）发电机、励磁机时间常数测试；3）发电机空载时励磁系统阶跃响应试验；4)发电机负载时动态扰动试验等。现场试验结束后，有关部门要根据测试结果，对测试数据进行整理和计算，针对制造厂提供的AVR等模型参数，采用仿真程序或其他手段，验证原始模型的正确性，在此基础上转换为符合电力系统稳定分析程序格式要求的数学模型。为电力系统计算部门提供励磁系统参数。2．试验措施编制的依据及试验标准 1）《发电机励磁系统试验》 2）《励磁调节器技术说明书》及《励磁调节器调试大纲》 3）GB/T7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求 4）DL/T650-1998大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 3试验中使用的仪器设备 便携式电量记录分析仪，8840录波仪，动态信号分析仪以及一些常规仪表。4试验中需录制和测量的电气参数 1）发电机三相电压UA、UB、UC（录波器录制）； 2）发电机三相电流IA、IB、IC（录波器录制）； 3）发电机转子电压和转子电流Ulf、Ilf（录波器录制）； 对于三机常规励磁还应测量： 1)交流励磁机定子电压（单相）Ue（标准仪表监视） 2)交流励磁机转子电压和转子电流Uef、Ief（录波器录制）； 3)永磁机端电压Upmg（录波器录制和中频电压表监视）； 4)发电机端电压给定值Vref（由数字AVR直读）； 5)励磁机用可控硅触发角（由数字AVR自读）； 对于无刷励磁系统除发电机电压电流外，仅需测量励磁机励磁电压电流；但需制造厂家提供励磁机空载饱和特性曲线及相关参数。 5．试验的组织和分工
无刷励磁发电机的浅谈
无刷励磁发电机原理简介 一、励磁系统的基本构成 励磁系统由2部分构成，1、励磁功率单元，2、励磁调节单元 二、励磁系统作用 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之间无功功率分配。 3. 提高发电机并列运行的静态稳定性和暂态稳定性。 4. 在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度。 5. 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。 三、励磁系统的分类 无刷励磁按照旋转整流器分为旋转二极管型和旋转可控硅型，目前实际上采用的均是旋转二极管型。 四、无刷励磁原理简述 1. 无刷励磁装置（本体）分几部分：永磁机（副励磁机）、AVR调节器、主励磁机、旋转整流装置（整流环）等。永磁机为旋转磁极型电机，转子为磁极（使用永久磁铁），与发电机转子同轴转动，定子电枢感应高频交流电，通过两组全控整流桥整流变成直流供给主励磁机励磁绕组（主励磁机为转动电枢型，定子为励磁绕组）形成磁极，主励磁机转子电枢感应输
出中频交流电供给整流环，整流环输出的直流电源送至发电机转子的励磁绕组。 通过调节副励磁机发出的直流电流（调节控制全桥整流器的导通角来调节交流励磁机的励磁电流）来调节发电机励磁，调节过程为：副励磁机→可控硅→AVR调节器→作为主励磁机定子励磁电流→调节主励磁旋转电枢的输出电流→旋转整流环→转子绕组。 2. 励磁机电枢绕组直接连至三相桥式全波旋转整流装置，旋转整流装置的正负极直接与主发电机转子连接，提供发电机励磁。因此励磁系统不需要电刷和滑环装置，如此构成了无刷励磁系统。 3. 无刷励磁系统原理图 4. 无刷励磁系统原理接线图 5. 旋转二极管励磁系统图
柴油发电机无刷励磁的结构特点工作方式工作原理
柴油发电机无刷励磁的结构特点工作方式工作原理
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柴油发电机无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理 无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。发电机励磁电流的调节过程△由副励磁机——可控硅——A VR 调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流——送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的直流电源到交流励磁机的磁场绕组。 通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DA VR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流后提供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中的可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。 2.3 无刷励磁系统特点2. 3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单 2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性 2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠 2.3.5 采用双重数字AVR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路 整流盘采用双盘结构，一个正极盘，另一个负极盘。 整流盘与转轴间绝缘可靠、固定合理，能承受各种短路力矩的冲击而不产生位移。 电路接线是：励磁机电枢八个Y支路中心点通过短路环连接在一起形成公共中心点，八个“Y”支路的出线则分别接一个全波整流桥，它们在直流侧正极性和负极性分别在一起，而后送发电机转子，可称为多支路直流侧并联接线方式，着接线方式可确保各“Y”支路旋转整流管之间均良好。 每个“Y”支路每整流臂有二个整流管，一个电容器和一个保护电容器的小熔断器，它们组装为一体，称为整流组件。另外还有二个主熔断器，主熔断器的端面带有机械熔断器指示器，在电机运转时，当熔丝熔断后，这种指示器弹出，用同步频闪仪能观察到二极管和主熔断器的参数。 主熔断器：电流670A 电压850V 二极管：R6LO—40型平板式元件电流400A 反向峰压2000V 见图（二） 2.4 数字式励磁电压调节器（DA VR）DA VR采用进口三菱公司的用于无刷励磁系统的全双通道数字式励磁电压调节装置MEC5230、DA VR按发电机机端和电网的工况自动地调整发电机的励磁，一旦发电机或励磁系统出现异常，可借助于多种限制功能单元，及时对异常工况限制或发出切机信号，使机组脱离电网并灭磁！ 2.4.1 DA VR主要性能：(a) 自动调节范围（恒电压模式） 发电机空载工况：10%~110%额定电压 发电机负载工况：95%~105%额定电压 (b) 手动调节范围（恒磁场电流模式） 发电机空载工况：10%~110%额定电压 发电机负载工况：允许达到110%发电机额定磁场电压（在额定负载和额定电压运行时） (c) 调压精度：＜±1% (d) 采样固期：20ms 2.4.2 DA VR工作原理：DA VR控制方式：DA VR提供二种控制方式：发电机恒机端电压控制和恒励磁机磁场电流控制。 (a) 发电机恒机端电压控制：这种方式与常规A VR自动工作方式一样，通过控制发电机的磁场电流使发电机的端电压与电压整定器（90k）的整定值相同，发电机端电压保持恒定值。
励磁系统试验方案(DOC)
#3发电机励磁系统调试方案 习水电厂#3发电机励磁调节系统改造投运 试验方案 批准： 审定 审核： 编制： 二〇一三年十一月七日
一、概况 习水电厂#3发电机励磁调节系统运行多年，元器件老化严重，故障频繁，运行不可靠，给机组及电网安全运行带来严重威胁，经厂部批准决定进行改造，将原ABB公司生产的ABB UNITROL-F励磁调节设备改造为南瑞科技公司生产的NES-5100励磁调节设备，该工程于2013年11月3日开工，现已安装结束，准备进入调试阶段，为保证调试工作的顺利开展，特编制本调试方案。二、编制依据 试验遵循以下规范但不限于： 发电机励磁系统调度管理规程DL 279-2012-T。 发电机励磁系统及装置安装、验收规程DLT 490-2011。 大型汽轮发电机励磁系统技术条件DLT 843-2010。 三、组织措施 1、领导小组： 组长：邓先进 副组长：刘志刚雷涛 成员：丁明奎邹彬美韦金鹏杨廷模班平胡猛 职责：负责#3发电机励磁调节系统调试工作的整体协调及指
导。 2、试验实施组 组长：雷涛 副组长：杨廷模 成员：李时国杨恩华宋力刘杰运行当班值长 职责：负责#3发电机励磁调节系统的整体调试操作、记录等工作。 3、安全保障组 组长：杨冬 成员：胡猛李晓伶谭刚 职责：负责检查#3发电机励磁调节系统调试期间安全措施的执行情况。 四、调试步骤 ㈠静态试验 1．外围回路检查 励磁调节装置及可控硅整流柜等装置接线无误，符合设计要求。2．设备通电前检查 通电前，励磁调节装置及其它设备作外观、机械结构、插件、
元件检查。无任何异常，应符合通电条件。 3．小电流试验 如图： 1）用调压器在可控硅整流桥交流开关处加电压（100V），在直流开关处加滑动变阻器作为负载，使得流过负载的电流大于2A。2）投入调节器电源，按就地开机按钮，通过增、减磁，观察工控机显示触发角度、转子电压、转子电流与示波器是否一致。4．模拟量测量校验 ⑴用三相保护校验仪输出电压电流，模拟发电机励磁PT 、保护及测量用PT 、发电机定子CT 、发电机转子CT 、同步变压器二次侧输入，观察工控机和信息窗定子电流，转子电流是否各为100%。
发动机无刷励磁结构及原理
发电机无刷励磁结构及原理 一、励磁系统作用 励磁系统的主要作用就是维持发电机的电压在给定范围,主要有以下三点: 1、是保证电力系统运行设备的安全。电力系统中的运行设备都有其额定运行电压和最高运行电压。保证发电机端电压在容许水平上，是保证发电机及其电力系统设备安全运行的基础条件之一，这就要求发电机励磁系统不仅能够在静态下,而且在大扰动后的稳态下保证发电机在给定的容许水平上,一般发电机运行电压不得高于额定值的１0%。 2、保证发电机运行的经济性。发电机在额定值附近运行是最经济的，如果发电机电压下降,则输出相同的功率所需的定子电流将增加,从而使损耗增加。一般发电机运行电压不得低于额定值的90%；当发电机电压低于９5%时,发电机应该限负荷运行。 3、提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。 二、有刷励磁和无刷励磁的优缺点 发电机励磁系统一般分为有刷励磁和无刷励磁,它们各有优缺点,具体区别如下: 1、有刷励磁是通过与发电机同轴的直流发电机发出直流电，再经过电刷和滑环加在发电机转子线圈上。 优点是：发电机与励磁系统界限明显,相对独立、直观明了,转子励磁电流、励磁电压容易取得，数值准确、检修方便。 缺点是：由于电刷的存在,增加了接触电阻，随着励磁电流的增加，电刷和
滑环常常因接触不良导致发热,严重时会产生环火而烧毁刷架和滑环,并且电刷的质量也直接影响到运行的稳定性，故障率高；电刷磨损产生的碳粉对环境卫生有一定影响,容易污染轴承座,降低绝缘,给安全运行带来一定隐患;由于电刷存在磨损,运行人员要经常巡视、擦拭、更换电刷,在擦拭、更换时存有一定安全隐患。 2、无刷励磁系统是由发电机和与发电机同轴连接的励磁发电机组成,这种励磁发电机不同于和发电机同轴的直流发电机，这种励磁发电机实际上是交流发电机，它所发出的三相交流电通过连接在其轴上的旋转整流器进行整流，输出的直流电直接接在发电机转子绕组上，用来产生转子磁场。 优点是:由于没有电刷也就不存在接触不良以及因此产生的发热问题,更不会因产生电火花而烧毁设备；没有电刷也就没有磨损的碳粉,发电机两端会比较洁净；运行中不用更换电刷,运行维护少。 缺点是:因励磁发电机输出的直流电直接接在发电机转子绕组上,这样很难测量转子的实际电流，一般根据转子电压等相关参数计算出转子电流,计算值和实际值存在一定偏差。而且一旦旋转整流器出现故障,不仅维修困难（需要停机检修)而且会威胁发电机的正常运行。
同步电动机励磁系统常见故障分析
同步电动机励磁系统常见故障分析 作者：陆业志 本文结合KGLF11型励磁装置，对其在运行中的常见故障进行分析。 1 常见故障分析 (1)开机时调节6W，励磁电流电压无输出。 原因分析：励磁电流电压无输出，肯定是晶闸管无触发脉冲信号，而六组脉冲电路同时无触发脉冲很可能是移相插件接触不良，或者同步电源变压器4T损坏，造成没有移相给定电压加到六组脉冲电路的1V1基极回路上，从而六组脉冲电路无脉冲输出导致晶闸管不导通。 (2)励磁电压高而励磁电流偏低。 原因分析：这是个别触发脉冲消失或是个别晶闸管损坏的缘故。个别触发脉冲消失可能是脉冲插件接触不良。另外图1中三极管1V1、单极晶体管2VU及小晶闸管9VT损坏，或者是电容2C严重漏电或开路。如果主回路中晶闸管1VT～6VT中有某一个开路或是触发极失灵，同样会导致输出励磁电流偏低的现象。 (3)合励磁电路主开关时，励磁电流即有输出。 原因分析：这是由于图1所示脉冲电路中的三极管1V1集电极-发射极之间漏电，即使移相电路还未送来正确的控制电压，也会导致1C充电到2VU导通的程度。2VU即输出触发使小晶闸管9VT导通，2C经9VT放电而发出脉冲令1VT、3VT、6VT之一触发导通，使转子励磁电路中流过直流电流。 (4)同步电动机起动时，励磁不能自行投入。 原因分析：励磁不能自行投入。肯定是自动投励通道电路中断或工作不正常，因此可能是投励插件与插座间接触不良，或是图2所示投励电路中的三极管3V1、单结晶体管4VU工作不正常，电容5C漏电、电位器W′损坏。另外是移相插件同样有接触不良现象，或者是图3所示移相电路的小晶闸管10VT损坏等等。 (5)运行过程中励磁电流电压上下波动。 原因分析：引起励磁电流电压输出不稳的原因很多，主要有1)脉冲插件可能存在接触不良，造成个别触发脉冲时有时无。2)图1所示脉冲电路的电位器4W松动，使三极管1V1电流负反馈发生变化，造成放大器工作点不稳定，从而影响晶闸管主回路输出的稳定性。另外，如果电容2C漏电或单结晶体管2VU及三极管1V1性能不良，也会引起触发脉冲相位移动。3)图3所示移相电路的电位器6W松动或接触不良，将会使移相控制电压Ed间歇性消失，引起励磁电流电压输出大幅度波动。另外，如果稳压管7VS、8VS损坏，都会使Ey随电网电压波动而波动，使Ed输出波动，造成晶闸管主回路直流输出不稳。 (6)励磁装置输出电压调不到零位。
发电机无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理
无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。 2 . 1 结构：由主磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘、空气 冷却器、硅整流器、AVR等组成。 主励：三相、200Hz、2760KVA、417V、2820A、cos 少0. 9、 8 极 副励：三相、400Hz、90KVA、250V、208A、cos 如.95、16 极 f=pn/60 旋转整流装置：全波不可控硅整流有熔断器及过电压保护， 直流输出：2450KW 500V 4900N 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转电枢式， 电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘，经整流后送至 转子线圈从而达到对发电机励磁。 2. 2 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流一 —送至旋转整流盘一一转子绕组
△静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调 的直流电源到交流励磁机的磁场绕组。 通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DAVR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流后提 供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中的 可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节装置进 行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。2.3 无刷励磁系统特点 2.3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单 2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性 2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠 2.3.5 采用双重数字AVR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路
励磁系统建模试验方案
励磁系统建模试验方案
目录 1.试验目的 (1) 2.试验内容 (1) 3.试验依据 (1) 4.试验条件 (1) 5.设备概况及技术数据 (2) 6.试验内容 (4) 7.试验分工 (5) 8.环境、职业健康安全风险因素辨识和控制措施 (6) 9.试验设备 (6)
1.试验目的 对被测试机组的励磁系统进行频率响应以及动态响应测试，确认励磁系统模型参数和特性，为电力系统分析计算提供可信的模型数据。 2.试验内容 2.1励磁系统模型传递函数静态验证试验。 2.2发电机空载特性测量及空载额定状态下定子电压等各物理量的测量。 2.3发电机时间常数测量。 2.4 A VR比例放大倍数测量试验。 2.5系统动态响应测试（阶跃试验）。 2.6 20%大干扰阶跃试验。 2.7对发电机进行频率响应测试。 3.试验依据 Q/GDW142-2012《同步发电机励磁系统建模导则》 设备制造厂供货资料及有关设计图纸、说明书。 4.试验条件 4.1资料准备 励磁调节器制造厂应提供AVR和PSS模型和参数。 电机制造厂应提供发电机的有关参数和特性曲线。 4.2设备状态要求 被试验发电机组励磁系统已完成全部常规的检查和试验，调节器无异常，具备开机条件。
5.设备概况及技术数据 容量为135MW，励磁系统形式为自并励励磁方式，励磁调节器采用南瑞电控公司生产的NES6100型数字励磁调节器。其励磁系统结构框图如图1： 图1 励磁系统框图 5.1励磁调节器模型： 图2 励磁调节器模型
5.2发电机： 生产厂家：南京汽轮机电机厂 型号：QFR-135-2 额定视在功率：158.8 MV A 额定有功功率：135 MW 额定定子电压：13.8 kV 额定定子电流：6645 A 额定功率因数：0.85 额定励磁电流：893 A 额定励磁电压：403 V 额定空载励磁电流：328 A 额定空载励磁电压：147 V 额定转速：3000 r/min 发电机轴系（发电机+燃气轮机）转动惯量（飞轮转矩）：18.91t.m2 转子绕组电阻：0.3073Ω（15℃）0.3811Ω(75℃), 0.4179Ω(105℃试验值) 转子绕组电感： 直轴同步电抗Xd（非饱和值/饱和值）：219.04/197.15 直轴瞬变电抗Xd’（非饱和值/饱和值）：30.02/27.02 直轴超瞬变电抗Xd”（非饱和值/饱和值）：19.63/17.67 横轴同步电抗Xq（非饱和值/饱和值）：205.96/182.36 横轴瞬变电抗Xq’（非饱和值/饱和值）：36.03/32.42 横轴超瞬变电抗Xq”（非饱和值/饱和值）：23.1/20.79 直轴开路瞬变时间常数Td0’ : 9.8 秒 横轴开路瞬变时间常数Tq0’ : 1.089秒 直轴开路超瞬变时间常数Td0” : 0.06秒 横轴开路超瞬变时间常数Tq0” : 0.054秒
柴油发电机技术规范
稳态频率调整率: ≤±2%（固态电子调速器）电压波动率:≤±%（负载功率在25-100%内渐变时） 频率波动率:≤%（负载功率在0-25%内渐变时） c)柴油发电机组在空载状态,突加功率因数≤（滞后）、稳定容量为的三相对称负载或在已带80%Pe的稳定负载再突加上述负载时,发电机的母线电压秒后不低于85%Ue。发电机瞬态电压调整率u≤-15%~+20%，电压恢复到最后稳定电压的±3%以内所需时间不超过1秒,瞬态频率调整率≤5%（固态电子调速器）,频率稳定时间≤3秒。突减额定容量为的负载时，柴油发电机组升速不超过额定转速的10%。 d）柴油发电机组在空载额定电压时，其正弦电压波形畸变率不大于3%,柴油发电机组在一定的三相对称负载下，在其中任一相加上25%的额定相功率的电阻性负载，应能正常工作。 发电机线电压的最大值（或最小值）与三相线电压平均值相差不超过三相线电压平均值的5%，柴油发电机组各部分温升不超过额定运行工况下的水平。 应答：满足要求。 4.4.4控制功能 柴油发电机组属于无人值守电站,控制系统具有下列功能： a)保安xx线电压自动连续监测。 b)自动程序起动,远方起动,就地手动起动。 c)柴油发电机与保安段正常电源（3台断路器）同期并网功能。 d)运行状态的柴油发电机组自动检测、监视、报警、保护。 e)厂用电源恢复后远方控制、就地手动、机房紧急手动停机。（详见逻辑附图）f)蓄电池自动充电,具有自动内外部切换功能及蓄电池电压监测。买方提供不小于W的380VAC供电电源。g)预润滑、润滑油预热,xx预热。
h)发电机空间加热器自动投入功能。 应答：满足要求。模拟试验功能 柴油发电机组在备用状态时,模拟保安段母线电压低至25%Ue或失压状态,能够按设定时间快速自起动运行试验,试验中不切换负荷，柴油发电机应具有按预先设定的带负荷百分比自动分担负荷的功能。但在试验过程中保安段实际电压降低至25%时能够快速切换带负荷。 应答：满足要求。 柴油发电机组的性能及结构要求 运行要求 柴油发电机组能在100小时内连续满容量运行。柴油发电机组能通过运行方式选择开关,选择柴油发电机组所处状态。运行方式选择开关有下列四个位置即“自动”、“试验”、“手动”、“零位”。柴油发电机组正常处于准起动状态即“自动”状态。自起动时间<10秒。 应答：满足要求。 起动要求 保证柴油发电机组自起动快速性和成功率,保证柴油发电机组正常处于热态,采取对柴油发电机组冷却水,润滑油的预热和预供手段。 柴油发电机组的起动方式为电起动。电起动方式的电源,采用全密封免维护阀控铅酸蓄电池（容量400AH）,蓄电池的浮充装置具备在线小电源浮充和快速充电的两种自动充电功能。 蓄电池的容量满足连续起动15次的用电量要求。 应答：满足要求。 电气接线要求 一次接线
同步发电机励磁控制实验
实验报告 课程名称： 电力系统分析综合实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 同步发电机励磁控制实验 实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的 1.加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务； 2.了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点； 3.熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动； 4.了解微机励磁调节器的基本控制方式； 5.掌握励磁调节器的基本使用方法； 6.了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响。 二、原理与说明 同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。 图1 励磁控制系统示意图 实验用的励磁控制系统示意图如图l 所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控 专业： 电气工程及其自动化 姓名： 学号： 日期： 地点：教2-105
桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。 微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F (保持机端电压稳定)、恒I L(保持励磁电流稳定)、恒Q(保持发电机输出无功功率稳定)和恒α(保持控制角稳定)。其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。 同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。 发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90?；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90?，实现逆变灭磁。 三、实验项目和方法 (一) 不同α角(控制角)对应的励磁电压波形观测 (1)合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄； (2)励磁系统选择它励励磁方式：操作“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，调节器 面板“它励”指示灯亮； (3)励磁调节器选择恒α运行方式：操作调节器面板上的“恒α”按钮选择为恒α方式，面 板上的“恒α”指示灯亮； (4)合上励磁开关，合上原动机开关； (5)在不启动机组的状态下，松开微机励磁调节器的灭磁按钮，操作增磁按钮或减磁按钮 即可逐渐减小或增加控制角α，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。 注意：微机自动励磁调节器上的增减磁按钮键只持续5秒内有效，过了5秒后如还需
发电机励磁原理
发电机励磁原理 励磁机的作用: 发电机原理为永磁极随转子旋转，产生交流电，交流电一部分作为AER的电源，一部分通过逆变器整流成直流为转子建立磁场。通过调节导通角可以改变发电机的端电压（空载时）进而实现并网，在并网时调节向电网的无功输出。 工作原理: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极管取代，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 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 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 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（AVR），控制
柴油发电机组电气及控制系统
柴油发电机组电气及控制系统 电气气控制系统是柴油发电机组的重要组成部分。本章将介绍柴油发电机组（电气系统的）直流电启动、继电保护、自动化机组中常用传感器、柴油发电机组的电子管理系统、同步发电机的励磁系统以及自动电压调节装置的原理与应用等。 电启动各部件的作用与结构 一、直流电动启动 电动机启动系统由操作人员通过踏板和杠杆操纵启动开关，使发动机的齿轮啮入飞轮齿圈或者操作人员揿下启动按钮，电磁开关通电吸合，控制启动机和齿轮啮入飞轮齿圈还动柴油机启动。 （一）启动电动机的离合机构 启动动机轴上的啮合齿轮在启动，才与发动机曲轴上的飞轮齿圈相啮合，而当发动机开始运行后，启动电动机应立即与曲轴分离。否则当发动机转速升高，使启动电动机大大超速旋转，产生很大的离心力，造成破坏，甚至使启动电动机电枢飞散。因此，启动电动机必须装离合机构。启动时保证启动电动机的动力能传递给曲轴，启动后能切断电动机与发动机曲轴的联系。 常用的离合机构有以下几种。 1、弹簧离合机构 这种机构套装在启动机电枢轴上，驱动齿轮的右端活套在花键套筒的左端外圆上，两个扇形块装入齿轮右端相应缺口中并伸入花键套筒左端的环槽内，这样齿轮和花键套筒可一起作轴向移动，两者可相对滑转。离合弹簧在自由状态下的内径小于齿轮和套筒相应外圆的直径，安装时紧套在外圆面上。启动时，启
动机带动花键套筒旋转，有使离合弹簧收缩的趋势，由于离合弹簧被紧箍在相应外圆面上，于是，启动机转矩靠弹簧与外圆面的摩擦传给驱动齿轮，从而带动飞轮齿圈转动。当柴油机启动后，齿轮有比套筒转速快的趋势，弹簧胀开，离合齿轮在套筒上滑动，从而使齿轮与飞轮齿圈脱开。 该离合机构较简单，所配用的ST614型启动机，其电压为直流24V，功率为5.3KW，操作方便，因而得到广泛应用。 2、摩擦片式离合机构 摩擦片式离合机构结构，内花键毂装在具有右旋外花键套上，主动片套在内花键毂的导槽中，而从动片与主动片相间排列。旋装在花键套上的螺母与摩擦片之间装有弹性垫圈、压环和调整垫片。驱动齿轮右端的鼓形部分有一个导槽，从动片齿形凸缘装入此导槽之中，最后装卡环，以防止启动机驱动齿轮与从动片松脱。离合机构装好后摩擦片之间无压紧力。 启动时，花键套按顺时针方向转动，靠内花键毂与花键套之间的右旋花键，使内花键壳在花键套上向左移动将驱动齿轮，带动飞轮齿圈转动，发动机启动后，驱动齿轮相对于花键套转速加愉，内花链壳在花键套上右移，于是摩擦片便松开，离合机构处于分离状态。 该离合机构摩擦力矩的调整，即调整垫片可改变内花键壳端部与弹性垫圈之间的间隙，以控制弹性垫圈的变形量，从而调整离合机构所能传递的最大摩擦力矩。 摩擦片式的离合机构由于可传动的转矩较大，因此，通常用于较大启动转矩的柴油机上。 （二）启动机电磁操纵机构