励磁系统培训PPT课件

内蒙古电力科学研究院
电力系统技术研究所
发电机励磁系统
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主要内容
• 第一部分 励磁系统概述 • 第二部分 发电机励磁系统基本原理及组成 • 第三部分 常用励磁系统型式 • 第四部分 励磁调节器AVR • 第五部分 功率柜 • 第六部分 灭磁及转子绕组过电压保护装置 • 第七部分 励磁系统的主要技术指标
多用于六十年代以后100MW以上的大型火电机组。 3.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-旋转整流器励磁
系统（“无刷”励磁系统） 用于八十年代以后的大中小型机组（用量较少）。
4.静止可控硅自并激励磁系统（“自并激”励磁系统）
多用于七十年代以后的水电机组、以及九十年代以后的大中 小型火电机组，系优质励磁系统。
• 自动励磁调节装置 • 手动励磁调节装置（可不设置） • 自动灭磁装置 • 发电机转子绕组过电压保护装置（小机组不设） • 备用励磁系统 （可不设置） • 信号系统、测量仪表
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第三部分 常用励磁系统型式
1.直流励磁机励磁系统
多用于七十年代以前的中小型机组。
2.具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-静止整流器励磁 系统（“三机”励磁系统）
副励磁机
主励磁机
励磁机
F ～
F ～
自励式
他励式
优点：由于励磁机一般和发电机同轴相连，所以系统中发生短路或电压发生巨变 时住机惯性很大，励磁机转速不受影响，能够照常励磁；由于励磁机可以改变极性， 所以在切断负荷时能快速去磁；当系统发生故障时，在发电机励磁绕组上感应的交流 电形成闭环回路，不会发生转子过电压。
用同轴旋转的交流励磁机作为励磁电源，励磁机的电枢绕组 是旋转的而它的励磁绕组是静止的，因此旋转电枢输出的多相交 流电与装在同轴轮架上的整流器直接连接，整流器是旋转的，这 样整流后的直流电流不经过滑环和电刷，可直接与发电机的励磁 绕组相连。
旋转部分
永磁机
无刷励磁系统
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3.3.1无刷励磁系统的优缺点：
缺点：整流子集电环电刷的维护工作量太大，且往往是故障的根源；同轴高速励
磁机由于受到机械强度和换相困难等限制，极限容量在300—500kW，所以不能用于
大型机组；直流励磁机有较大的时间常数，因此电压响应速度较慢。
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3.2 三机励磁系统
主励磁机的交流输出，经硅二极管整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。 主励磁机的励磁，由永磁副励磁机之中频输出经可控硅整流器整流后供给。 自动电压调节器根据汽轮发电机之端电压互感器、电流互感器取得的调节 信号，控制可控硅整流器输出的大小，实现机组励磁的自动调节。
缺点：交流主励磁机是一“时滞”环节（要调节发电机励磁电流， 必须先调节交流主励磁机的励磁电流，有“时滞”存在）；副励磁机 波形畸变（可控硅整流桥的负载是交流主励磁机转子绕组这一电感性 负载。因此，励磁电源副励磁机的输出电压波形将产生畸变，容易出 现发电机调节不稳定、无功功率跳动或摆动的情况）。
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优点：没有滑动接触，结构紧凑，占地面积小，成本低；可 靠性高，运行维护简单，不会由于励磁电流过大使滑环发生冒 火花等现象。
缺点：由于二极管装在旋转圆盘上，因此必须考虑能承受强 大离心力的机械强度；由于励磁电源到发电机转子绕组都是旋 转的，所以不可能直接测量发电机励磁绕组任何量，也不可能 直接对主整流桥进行检测，必须采用间接的特殊测量手段；灭 磁时只能将交流励磁机快速灭磁，使发电机磁场电流自然衰减， 这样灭磁速度很慢；任一元件故障或需要更换必须是机组停电， 无法利用备用励磁。
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第二部分 发电机励磁系统基本原理及构成
2.1励磁系统基本原理 导体在磁场中运动、并切割磁场的磁力线时，导体中
将会产生电流 —— 这就是最基本的发电机原理。励磁系 统就是用来给发电机建立磁场的一套控制系统。
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2.2励磁系统的主要构成
• 励磁电源装置
如直流励磁机、交流励磁机、励磁变压器、硅二极管整流 装置、可控硅整流装置等。
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3.1直流励磁机励磁系统
直流励磁机系统的接线有自励式和他励式。在自励式接线中，应 用并激直流发电机作为励磁机，利用剩磁自励；在他励式接线中，除 主励磁机外，尚有副励磁机，副励磁机供给主励磁机励磁。励磁机、 副励磁机大多与主机同轴旋转。励磁回路都装有调节电阻R，改变R 的大小，既可改变直流励磁机的电压，从而改变发电机的励磁电流。
3.2.2 “三机”励磁系统主体设备
1. 交流主励磁机（发电机生产厂家制造） 1台
2. 永磁副励磁机（发电机生产厂家制造） 1台
3. 硅二极管整流装置
1套
4. 微机励磁调节装置
1套
5. 灭磁及转子绕组过电压保护装置
1套
6. 主励磁机手动备用励磁装置（可不设置） 1套
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3.3 无刷励磁系统
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3.2.1 三机励ຫໍສະໝຸດ 系统的优缺点优点：发电机的励磁电源取自同轴的交流主励磁机，不受电力系 统运行的情况影响，工作可靠；高速大容量交流主励磁机的设计制造、 运行维护比直流励磁机容易（直流励磁机电枢产生的是交流电势，经 过整流子（换向器）的机械整流作用，变成直流电输出，供给发电机 励磁。“三机”励磁系统用静止硅整流器代替旋转的机械整流子）； 永磁式副励磁机电源独立、工作可靠（只要机组转动，即可为主励磁 机提供励磁电流）。
及执行的国标
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第一部分 励磁系统概述
同步发电机运行时,必须在励磁绕组中通入直流电流,以便 建立磁场,这个电流称为励磁电流,而供给电流的整个系统 称为励磁系统。由于励磁绕组又称发电机转子,故励磁电流 也叫转子电流。
在电力系统的运行中,同步发电机是电力系统的无功功 率主要来源之一,通过调节励磁电流可以改变发电机的无功 功率,维持发电机端电压。不论在系统正常运行还是故障情 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。励磁系统的安全运行,不 仅与发电机及其相联的电力系统的运行经济指标密切相关, 而且与发电机及电力系统的运行稳定性密切相关。