勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理.ppt

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1、發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)控制劉連光華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院1一.勵磁系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式§1.2勵磁控制系統(tǒng)的主要任務(wù)§1.3對勵磁控制系統(tǒng)的基本要求§1.4勵磁系統(tǒng)的保護(hù)措施2§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式根據(jù)勵磁電源的不同類型，勵磁系統(tǒng)可以分為三種方式：（1）直流勵磁機(jī)方式：用具有整流子的直流發(fā)電機(jī)作為勵磁電源。一般該勵磁機(jī)與同步機(jī)同軸，一起由原動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，因而勵磁功率獨(dú)立于交流電網(wǎng)，不受電力系統(tǒng)非正常運(yùn)行狀況的影響。（2）交流勵磁機(jī)方式：用交流勵磁機(jī)取代直流勵磁機(jī)，經(jīng)半導(dǎo)體可控整流后供給給發(fā)電機(jī)勵磁。其勵磁功率同樣獨(dú)立于交流電網(wǎng)，因此又稱

2、他勵半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)。根據(jù)半導(dǎo)體整流器是靜止的還是旋轉(zhuǎn)的該勵磁系統(tǒng)又可分為他勵靜止半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)和他勵旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)。（3）靜止勵磁方式：用接于發(fā)電機(jī)出口或廠用母整個母線上的變壓器作為交流勵磁電源，經(jīng)半導(dǎo)體整流后供給給發(fā)電機(jī)勵磁。因該勵磁方式在個勵磁系統(tǒng)中無旋轉(zhuǎn)元件，常稱為“全靜止勵磁方式”。由于勵磁功率取自交流電網(wǎng)本身，故又稱之為自勵半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)，它受電力系統(tǒng)非正常運(yùn)行狀況的影響要注意分析。3§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式一.直流勵磁機(jī)系統(tǒng)直流勵磁機(jī)系統(tǒng)的接線有自勵式和他勵式[由圖1—1(a)、(b)]。在自勵式接線中，應(yīng)用并激直流發(fā)電機(jī)作為勵磁機(jī)，利用剩磁自

3、勵；在他勵式接線中，除主勵磁機(jī)外，還有副勵磁機(jī)，副勵磁機(jī)供給主勵磁機(jī)的勵磁。勵磁機(jī)、副勵磁機(jī)大多與主機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)。自勵和他勵接線中(圖1—1)，勵磁回路部裝有調(diào)節(jié)電阻R，改變R大小，即可改變直流勵磁機(jī)的電壓，從而改變發(fā)電機(jī)的勵磁電流。有的接線圖中，在勵磁回路中加入旋轉(zhuǎn)放大器或者引入附加控制電流，改變放大器電勢或控制電流大小，也可調(diào)節(jié)勵磁。直流勵磁機(jī)勵磁優(yōu)點(diǎn)：1)勵磁機(jī)一般和發(fā)電機(jī)同軸相連，勵磁系統(tǒng)中發(fā)生短路或電壓發(fā)生劇變時，主機(jī)的慣性很大，勵磁機(jī)轉(zhuǎn)速不受影響，能夠照常勵磁；2)勵磁機(jī)可以改變極性，在切斷負(fù)荷時能快速去磁；3)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，在發(fā)電機(jī)勵磁繞組上感應(yīng)的交

4、流電形成閉環(huán)回路，不會發(fā)生轉(zhuǎn)子過電壓。4§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式直流勵磁機(jī)勵磁缺點(diǎn)：1)整流子集電環(huán)電刷的維護(hù)工作量較大，且往往是故障的根源；2)同軸高速勵磁機(jī)由于受到機(jī)械強(qiáng)度和換向困難等限制，極限容量在300一500kw之間，所以不能用于大型機(jī)組(150Mw)；3)直流勵磁機(jī)有較大的時間常數(shù)，因此電壓響應(yīng)速達(dá)度較慢。5§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式二.靜止勵磁系統(tǒng)1.自并勵勵磁系統(tǒng)圖1—2表示自并勵半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)原理圖。勵磁變壓器LB接在發(fā)電機(jī)機(jī)端，通過可控硅整流裝置KZ供給發(fā)電機(jī)勵磁。當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓變化時，自動電壓調(diào)節(jié)器ZLT可以改變可控硅KZ的控制角α的大

5、小，保證機(jī)瑞電壓恒定。自并勵半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)如下；(1)制造簡單、經(jīng)濟(jì)、布置方便。(2)由于沒有轉(zhuǎn)動部分，工作可靠、維護(hù)簡單。(3)由于沒有勵磁機(jī)的時滯，反應(yīng)速度快，有高速響應(yīng)特征(響應(yīng)時間一般小于0.05s)。6§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式(1－1)(1－2)(4)在負(fù)荷變化而引起速率變化時，端電壓只反應(yīng)速率的一次方；而同軸勵磁機(jī)時，勵磁機(jī)的電壓反應(yīng)速率的一次方，因而發(fā)電機(jī)的端電壓要反應(yīng)速率的二次方。因此，這種系統(tǒng)對抑制水輪發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷引起的過電壓特別有利。(5)系統(tǒng)發(fā)生短路時，端電壓下降，從而使強(qiáng)勵能力受影響，在最不利的情況下可能引起失磁。(6)由于短路

6、電流迅速衰減，帶時限的繼電保護(hù)可能會拒絕動作。2.自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)根據(jù)勵磁變壓器和串連變壓器的組合方式又可以分為交流側(cè)和直流側(cè)串連、并聯(lián)幾大類。(1)直流側(cè)疊加自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)圖1—3表示直流側(cè)并聯(lián)和串聯(lián)自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)的原理圖。從圖上可看到，發(fā)電機(jī)的勵磁電流Ifd或勵磁電壓Ufd由兩部分組成：并聯(lián)時[圖1－3(a)]得式1－1，串連時[圖1－3(b)]得式1－2。7§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式8§1.1勵磁控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式當(dāng)發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時，定于電則If＝0，僅由自勵部分KZ供給空載勵磁電流，改變可控橋KZ的控制角可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓。當(dāng)發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行時，可控橋

7、KZ和二極管GZ共同供給發(fā)電機(jī)的勵磁。當(dāng)負(fù)荷增加時，GZ供給的部分自動增加；當(dāng)發(fā)電機(jī)端短路時，可控橋KZ失去交流電源，IXZ或UKZ等于零，但這時由于復(fù)勵橋GZ供給勵磁的部分增大，如果參數(shù)選擇適當(dāng)，就可對發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)行勵磁，使定子短路電流和勵磁電流衰減很慢而越于較高的穩(wěn)定值,從而改善了短路過程的動態(tài)性能。值得提出的是，直流側(cè)疊加自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)和交流側(cè)疊加時不同，無論并聯(lián)或串聯(lián)，勵磁電流或電壓都是在直流側(cè)算術(shù)相加，而不是在交流側(cè)相量相加，所以，直流側(cè)疊加自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)不具有相補(bǔ)償?shù)奶匦浴Ｖ绷鱾?cè)疊加自復(fù)勵勵磁系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于中小型機(jī)組。它的主要優(yōu)點(diǎn)是，可以降低對硅元件