发电机励磁.pptx

发电机微机励磁系统 程远楚教授 励磁的基本概念 什么是励磁导体切割磁力线感生电动势e励磁就是提供一个磁场B E 4 44fN 对于发电机来说 励磁就是建立磁场 产生磁通 1同步发电机励磁系统概述 1同步发电机励磁系统概述 1 1励磁系统构成 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 以建立直流磁场 第二部分是励磁控制部分 这一部分包括励磁调节器 强行励磁 强行减磁和灭磁等 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 以满足发电机运行的要求 整个自动控制励磁系统是由励磁调节器 励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统 1同步发电机励磁系统概述1 2发电机励磁控制系统的任务 1 电压控制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 相关指标 调压精度 是指在自动励磁调节器投入运行 调差单元退出 电压给定值不进行人工调整的情况下 发电机负载从零变化到视在功率额定值以及环境温度 频率 电源电压波动等在规定的范围内变化时 所引起的发电机端电压的最大变化 常用发电机额定电压的百分数表示 发电机调压静差率 调压静压率定义为自动励磁调节器的调差单元退出 电压给定值不变 负载从额定视在功率减小到零时发电机端电压变化率 它可由下式计算 1同步发电机励磁系统概述1 2发电机励磁控制系统的任务 2 控制无功功率的分配当发电机并入电力系统运行时 它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 在发电机并入无穷大电网运行的情况下 调节励磁电流将改变发电机输出的无功 实际运行中 发电机并联运行的母线不会是无穷大母线 这时改变励磁将会使发电机的端电压和输出无功都发生改变 但一般来说 发电机的端电压变化较小 而输出的无功却会有较大的变化 保证并联运行的发电机组间合理的无功分配 是励磁系统的重要功能 1同步发电机励磁系统概述1 2发电机励磁控制系统的任务 2 控制无功功率的分配在研究并联运行发电机组间的无功分配问题时所涉及的主要概念之一是发电机端电压调差率 所谓发电机端电压调差率是指在自动励磁调节器调差单元投入 电压给定值固定 发电机功率因数为零的情况下 发电机的无功负载从零变化到额定值时 用发电机端电压百分数表示的发电机端电压变化率 通常由下式计算 1同步发电机励磁系统概述1 2发电机励磁控制系统的任务 3 提高同步发电机并列运行的稳定性暂态稳定是指电力系统在受到大扰动 例如高压输电网络中发生短路 或一台主要发电机被切除 此时系统将发生较强烈的振荡 一些同步发电机也可能失步 这种情况下的稳定问题 即在大干扰作用后系统能否在新的平衡状况下稳定工作 称为暂态稳定问题 扰动的另一种形式是负荷随机地发生小的变化 即所谓小干扰 同步发电机在小干扰下的稳定问题 称为静态稳定问题 动态稳定则是指电力系统受干扰后 包括小干扰和大干扰 在考虑了各种自动控制装置的作用情况下 长时间的稳定性问题 阻尼问题 励磁调节可有效地提高电力系统的静态稳定性 并在一定程度上改善暂态稳定性 提高强励顶值倍数 但可能引入负阻尼 引发低频振荡 1同步发电机励磁系统概述1 2发电机励磁控制系统的任务 4 提高继电保护动作的灵敏度当系统处于低负荷运行状态时 发电机的励磁电流不大 若系统此时发生短路故障 其短路电流较小 且随时间衰减 以致带时限的继电保护不能正确工作 励磁自动控制系统就可以通过调节发电机励磁对发电机进行强励 不仅有利于提高电力系统稳定性外 还因加大了电力系统的短路电流而使继电保护的动作灵敏度得到提高 1同步发电机励磁系统概述1 2发电机励磁控制系统的任务 5 快速灭磁当发电机或升压变压器 采用单元式接线 内部故障时 为了降低故障所造成的损害 要求这时发电机能快速灭磁 此外 当机组甩负荷时 发电机机端电压会异常升高 对于水轮发电机尤其如此 当水轮发电机发生甩负荷时 由于机组惯性时间常数较大 发电机会产生较严重的过速 对采用同轴励磁机的发电机来说 它的端电压正比于转速的三次甚至四次方 因此 甩负荷可能造成发电机严重过压 为防止发电机机端电压过份升高危及定子绝缘的程度 也要求励磁系统有快速灭磁能力 1 同步发电机励磁系统概述1 2发电机励磁控制系统的任务 6 改善电力系统的运行条件前面已谈到 维持发电机端电压的恒定有利于维持电力系统的电压水平 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调节功能 即大幅度地增加励磁以提高系统电压 从而可以改善电力系统的运行条件 1 改善异步电动机的自起动条件 2 为发电机异步运行创造条件 3 减少重负荷合闸时的电压下降 4 重负荷跳闸时 减少系统电压的上升 1同步发电机励磁系统概述1 3对励磁系统的基本要求 1 对励磁功率单元的要求 1 要求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 发电机依靠励磁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 并留有一定的裕量 以适应电力系统中各种运行工况的要求 2 具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度 前面已经提到 从改善电力系统运行条件和提高电力系统暂态稳定性来说 希望励磁功率单元具有较大的强励能力和快速的响应能力 因此 在励磁系统中励磁顶值电压和电压上升速度是两项重要的技术指标 1 同步发电机励磁系统概述1 3对励磁系统的基本要求 2 对励磁调节器的要求 1 系统正常运行时 励磁调节器应能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平 并有足够的电压调节范围 2 励磁调节器应能合理分配机组的无功功率 为此 励磁调节器应保证同步发电机端电压调差率可以在下列范围内进行调整 半导体型的为 10 电磁型的为 5 并能随系统的要求而改变 3 对远距离输电的发电机组 为了能在人工稳定区域运行 要求励磁调节器没有失灵区 4 励磁调节器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 5 具有较小的时间常数 能迅速响应输入信息的变化 6 励磁调节器应具有高度的可靠性 并且运行稳定 这在电路设计 元件选择和装配工艺等方面应采取相应的措施 7 励磁调节器应具有良好的静态特性和动态特性 8 励磁调节器应结构简单 检修方便 并应尽量做到系列化 标准化 通用化 1同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 1 直流励磁机励磁系统1960年以前 同步发电机励磁系统的励磁功率单元 一般均采用同轴的直流发电机 称为直流励磁机 励磁控制单元则多采用机电型或电磁调节器 随着电力系统的发展与同步发电机单机容量的增大 这种励磁系统已不能适应现代电力系统和大容量机组的需要 直流励磁机的励磁功率和响应速度及励磁电压顶值不能满足要求 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 2 交流励磁机励磁系统直流励磁的换向器是影响安全运行的薄弱环节 也是限制励磁机容量的主要因数 因此 自六 七十年代开始 较大容量的发电机都不再采用直流励磁机而改用交流励磁机 交流励磁机系统与直流励磁机系统一样 根据励磁机的励磁方式不同 可分为它励和自励交流励磁机系统 按整流是静止或是旋转 以及交流励磁机是磁场旋转或电枢旋转的不同 又可分为下列四种励磁方式 1 交流励磁机 磁场旋转式 加静止硅整流器 2 交流励磁机 磁场旋转式 加静止可控硅 3 交流励磁机 电枢旋转式 加旋转硅整流器 4 交流励磁机 电枢旋转式 加旋转可控硅 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 2 交流励磁机励磁系统它励交流励磁机励磁系统 1同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 2 交流励磁机励磁系统自励交流励磁机励磁系统 1 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 2 交流励磁机励磁系统自励交流励磁机励磁系统 2 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 2 交流励磁机励磁系统间接自励交流励磁机励磁系统 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 2 交流励磁机励磁系统无刷励磁系统 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 3 静止励磁系统静止励磁系统取消了励磁机 采用变压器作为交流励磁电源 励磁变压器接在发电机出口或厂用母线上 因励磁电源系取自发电机自身或是发电机所在的电力系统 故这种励磁方式称为自励整流器励磁系统 简称自励系统 与电机式励磁方式相比 在自励系统中 励磁变压器 整流器等都是静止元件 故自励磁系统又称为静止励磁系统 静止励磁系统也有几种不同的励磁方式 如果只用一台励磁变压器并联在机端 则称为自并励方式 如果除了并联的励磁变压器外还有与发电机定子电流回路串联的励磁变压器 或串联变压器 二者结合起来 则构成所谓自复励方式 结合的方案有下列四种 1 直流侧并联自复励方式 2 直流侧串联自复励方式 3 交流侧并联自复励方式 4 交流侧串联自复励方式 1同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 3 静止励磁系统 1 自并励方式 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 3 静止励磁系统 2 直流侧叠加的自复激方式 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 3 静止励磁系统 3 交流侧叠加的自复激方式 1 1 同步发电机励磁系统概述1 4励磁系统的典型型式 3 静止励磁系统 3 交流侧叠加的自复激方式 2 第2章励磁系统的主回路 2 励磁系统的主回路 2励磁系统的主回路 在励磁系统中 整流电路的主要任务是将从发电机端或交流励磁机端获得的交流电压变换为直流电压 供给发电机转子励磁绕组或励磁机磁场绕组的励磁需要 对于接在发电机转子励磁回路中的三相全控桥式整流电路 除了将交流变换成直流的正常任务外 事故时还可以将储存在转子磁场中的能量 经全控桥迅速反馈给交流电源 进行将直流变换为交流的逆变灭磁 这是三相整流电路有源逆变的一种运行方式 也称可逆整流 根据电路中所用整流元件的不同 分为可控与不可控整流电路 根据接线方式的不同 分为半波整流 全波整流等 2 励磁系统的主回路 2 励磁系统的主回路三相全控整流桥整流特性 1 基本电路与整流波形 三相全控整流桥整流特性 三相全控整流桥整流特性 三相全控整流桥整流特性 三相全控整流桥整流特性 三相全控整流桥整流特性 三相全控整流桥整流特性 2 输出平均电压计算电阻负载电感负载 三相全控整流桥整流特性 3 特性当 0度时 输出电压的最大值为交流侧线电压的1 35倍 当 90度时 输出电压为0 即正常励磁时 整流状态 触发控制角 的移相范围为0 90度 当 90度时 整流桥输出电压为负 逆变状态 此时 励磁功率的传递方向发生改变 当 180度时 输出电压为 1 35U2 利用三相桥式全控整流电路的逆变特性 可以将储存在转子回路的磁场能量消灭掉 这就是所谓的逆变灭磁 在实际中为保证可靠导通和防止逆变颠复 允许范围为10 150度 1 自并励系统的稳定工作点对于自并激励磁系统 发电机的励磁电流与整流桥的控制角相关 以三相全控桥为例 整流桥的输出电压为 发电机的励磁电流If为 2 励磁系统的主回路起励单元 1 自并励系统的稳定工作点 2 励磁系统的主回路起励单元 2 自并励静止励磁系统的起励控制对于自并激励磁系统 由于励磁能源取自发电机机端 当机组起动后 转速接近额定值时 机端电压为残压 其值一般较低 约为额定电压的1 2 这时励磁调节器中的触发电路 由于同步电压太低 可能不能正常工作 可控硅不开放 不能送出励磁电流使发电机建立电压 为此必须采取措施 先给发电机以初始励磁 使发电机建立一定的电压 这一过程称为起励 起励措施有两类 第一类称为他励起励 即另设起励电源及起励回路 供给初始励磁 另一类称为残压起励 利用发电机剩磁所产生的残压 供给初始励磁 2 励磁系统的主回路起励单元 2 励磁系统的主回路起励单元 2 自并励静止励磁系统的起励控制 1 他励起励 2 励磁系统的主回路起励单元 2 自并励静止励磁系统的起励控制 1 他励起励 2 励磁系统的主回路起励单元 2 自并励静止励磁系统的起励控制 2 残压起励对于励磁变压器二次侧电压较高的励磁系统 即使当发电机的残压较低时 折算到励磁变压器二次侧的电压仍高于整流桥的管压降时 或当发电机的残压较高时 可考虑不用另外的起励电源 而利用发电机残压直接起励 自并激励磁的发电机进行自励建压的条件是 发电机的空载特性曲线必须在整流装置特性之上 二者相差愈大 则自励过程进行愈快 这与自并激直流发电机残压自励建压过程完全相似 为了加快起励过程 缩短起励建压时间 必须加大二者的差值 措施之一是减小励磁变压器的变比 以减小整流装置特性线的斜率及截距 2 励磁系统的主回路灭磁的作用 同步发电机的快速灭磁是限制发电机内部故障扩大的唯一方法 当发电机内部故障 如定子接地 匝间短路 定子相间短路等 以及发电机 变压器组中变压器短路时 继电保护虽能将发电机自系统断开 但如不消灭发电机磁场 故障电流将仍然存在 短路电流和发电机内电势成正比 短路电流愈大 持续时间愈长 短路能量愈大 巨大的短路能量将会烧毁绕组 甚至使机组铁芯熔化 导致发电机长时间不能恢复运行 所以只有在继电保护动作的同时 迅速而彻底地消灭磁场 才是保护发电机的最有效方法 2 励磁系统的主回路对灭磁装置的基本要求 1 灭磁时间尽可能短 灭磁时间指发电机实行灭磁时 端电压从额定降至5 时的时间 2 灭磁过程中 转子绕组两端电压始终在容许范围之内 国内有关技术导则规定 灭磁装置使发电机灭磁时 应保证励磁绕组电压的瞬时值 不得超过该绕组对地交接验收试验电压幅值的50 一般转子两端电压都不超过4 5倍额定励磁电压 2 励磁系统的主回路发电机灭磁方式 1 放电 线性 电阻灭磁方式 灭磁过程中的转子电流电压 2 非线性电阻灭磁方式 3 可控硅逆变灭磁 利用三相全控桥可以输出负电压的特性 可以实现发电机的逆变灭磁 逆变灭磁相当于将励磁电源反极性的一种灭磁方式 由于可控硅励磁逆变不需断开电路 只需在可控硅整流器阳极电压为负半周时给以脉冲 即能改变励磁绕组的极性 使整流侧电压为负 所以逆变灭磁也是一种静止灭磁 它不需要换接开关 可控硅桥从 整流 工作状态转入 逆变 工作状态 可将储藏在转子绕组的磁场能量反馈到交流电网中 这样逆变灭磁也不需要灭磁电阻或其他消能机 因此 逆变灭磁是一种简单 经济而有效的灭磁方式 3微机励磁调节器 3 1基本硬件构成 3微机励磁调节器 3 1基本硬件构成 3 微机励磁调节器 3 2微机励磁调节器主要采集参量及作用发电机机端电压UG 用于机端电压恒定调节 自动电压调节方式 通常为了避免测量PT 电压互感器 断线时引起误强励 励磁调节器需同时测取励磁专用PT 俗称励磁PT或调变 和测量仪表用PT 俗称仪表PT或仪变 两路电压信号 作为PT断线判别之用 电网电压 系统电压 的作用是 在发电机起励建压时为发电机电压跟踪系统电压提供跟踪目标值 以简化操作和快速并网 发电机励磁电流IL用于励磁电流恒定调节 恒励磁电流调节方式 和过励磁限制等限制保护功能 励磁电压主要用于励磁系统稳定器 ESS 发电机有功功率P是电力系统稳定器 PSS 及最优励磁控制器 EOC 的主要状态量之一 无功功率Q是无功功率稳定调节 恒无功运行方式 和实现无功电流补偿 调差 所必需的参量 此外 有功P和无功Q还一道在最小励磁限制中决定低励磁限制线 在功率因数恒定运行方式中 恒功率因数运行方式 决定功率因数 发电机频率同发电机有功功率P一样 也是PSS及EOC的重要状态量之一 此外 频率f和机端电压Uf一起构成V HZ 伏 赫 限制 并在机组起励控制 灭磁控制及频率敏感量的频率补偿或频率校正中起着重要作用 3 微机励磁调节器 3 3控制算法一般采用PID算法 其连续表达式 其离散表达式 3 微机励磁调节器 3 4调节方式为满足发电机不同运行的需要 微机励磁调节器中一般设有多种运行方式 在励磁调节器中 一般有电压调节 电流调节 无功调节和功率因素调节 系统电压跟踪等模式 每种调节方式的调整目标是不同的 调节方式的选择可以远方通过控制信号输入选择 也可以在调节器的控制面板上选择 3 微机励磁调节器 1 自动电压调节方式自动电压调节 AVR 是微机励磁调节器的基本功能和主运行方式 故又称自动方式 在电压调节方式下 以发电机机端电压为闭环 励磁调节器自动维持机端电压为给定值 当调节器处于电压调节方式时 其输入为电压调节的综合偏差 3 微机励磁调节器 1 自动电压调节方式当调节器处于电压调节方式时 其输入为电压调节的综合偏差 当调节器处于正常运行状态 各种保护限制器均不动作 并带有无功调差补偿 由于积分的作用 稳态时 3 微机励磁调节器 当发电机空载运行时 无功功率Q 0 此时 有 机端反馈电压毫无偏差地跟踪给定值Uref 从而保证了有很高的调压精度 第六章微机励磁调节器 发电机单机带负荷运行如果发电机负荷减小 由于电枢反应作用减小 机端电压UG会升高 经过自动励磁调节器检测运算后 控制电压Uc减小 经移相触发单元令输出的触发脉冲后移 即控制角 增大 的增大使整流输出电压Uf减小 励磁电流If减小 发电机电压相应降低 回到原来的水平 3 微机励磁调节器 当发电机与无穷大系统直接并列时 发电机端电压不变 调节UREF即是调整发电机无功 3 微机励磁调节器 当发电机与实际系统并列时 发电机的无功功率参与调节 此时 因发电机与系统相连 机端电压UG的变化很小 Uref的改变将主要引起无功功率的变化 3 微机励磁调节器 在自动电压调节方式下 当接收到 增加 或 减少 信号时 将调整AVR给定值 从而调整发电机电压 AVR给定值的增 减应具有斜坡限制功能和上下限幅功能 即给定的调整速度可设 如果AVR输出基准值到达上限幅或下限幅时 将对Uref进行钳位 保证发电机端电压不会过份升高或降低 AVR给定一般还有预置功能 当接收到开机起励信号后 自动地按一定的速度升到AVR预置给定值 预置给定值一般为1 0PU 对应于发电机额定电压 这样 励磁系统启动后 自动将发电机电压升到额定 在电压调节方式下 若发电机未与系统并列 空载 调整给定电压值将改变发电机的机端电压 当给定电压增加时 机端电压增加 若发电机与系统并列时 调整给定电压将主要导致发电机的无功变化 机端电压的幅值变化是很小的 当增加给定电压时 发电机输出的无功将增大 3 微机励磁调节器 2 励磁电流调节方式励磁电流调节功能 FCR 俗称手动 为广泛采用的发电机自动电压调节 AVR 功能的后备方式 3 微机励磁调节器 2 励磁电流调节方式在磁场电流调节方式下 当调节器接收到 增加 或 减少 信号时 将调整FCR给定值Ifref 从而可以调整发电机励磁电流 间接达到调整发电机电压和无功的目的 FCR给定值的增 减具有斜坡限制功能和上下限幅功能 即调整速度可设 如果FCR输出基准值到达上限幅或下限幅时 将对Ifref进行钳位 保证发电机励磁电流不会过份升高或降低 FCR给定有预置功能 当接收到开机起励信号后 自动地按斜坡时间升到FCR预置给定值 预置给定值一般为对应于发电机空载额定电压的励磁电流 这样 励磁系统启动后 自动将发电机电压升到额定附近 3 微机励磁调节器 在励磁电流调节方式下 通过对发电机励磁电流与给定的励磁电流值进行比较 当发电机励磁电流高于给定的励磁电流时 装置将增大可控硅的触发控制角以降低励磁电压 励磁电流 反之 当发电机的励磁电流低于给定励磁电流时 装置将减小可控硅的触发控制角以增加励磁电压 励磁电流 从而达到控制发电机励磁电流为给定水平的目的 若发电机未与系统并列 空载 调整励磁电流给定值将改变发电机的机端电压 当励磁电流增加时 机端电压增加 若发电机与系统并列时 调整给定励磁电流将主要导致发电机的无功变化 机端电压的幅值变化是很小的 当增加励磁电流给定时 发电机输出的无功将增大 在励磁电流调节方式下 为了防止当发电机出口断路器突然断开时出现过电压 在有些励磁调节器中还设有电流给定设置值自动返回空载的功能 当发电机出口断路器突然断开时 自动将励磁电流的设定值调整为与空载励磁电流相对应的设定值 3 微机励磁调节器 3 系统电压跟踪方式在一部分微机励磁调节器中 还设有系统 母线 电压跟踪功能 在电压调节方式下 若跟踪选择接点接通 进入系统电压跟踪调节方式在系统电压跟踪方式下 励磁调节器自动将系统电压作为励磁调节器的电压给定值 从而达到快速跟踪系统电压的功能 若选择该功能 当开机建压后 发电机机端电压自动上升到与系统电压一致 从而可加快发电机快速与系统并列的速度 若选择系统电压跟踪功能 当发电机与系统解列时 会自动使电压给定值回到空载位置 避免励磁绕组过负荷及空甩负荷后的机端电压偏高问题 同时 为再次与系统并列创造了电压条件 3 微机励磁调节器 4 无功调节方式在无功调节方式下 以发电机无功负荷为闭环 励磁调节器自动维持发电机无功功率为给定值 在此方式下 通过对发电机无功功率与给定的无功功率进行比较 当发电机输出的无功功率高于给定的无功功率时 装置将减小电压给定值 从而增大可控硅的触发控制角以降低励磁电压 励磁电流 反之 当发电机输出的无功功率低于给定的无功功率时 装置将增大电压给定值 从而减小可控硅的触发控制角以增加励磁电压 励磁电流 达到控制发电机输出的无功功率为给定水平的目的 3 微机励磁调节器 5 功率因数调节方式在功率因数方式下 以发电机功率因数为闭环 励磁调节器自动维持发电机的功率因数为给定值 在此方式下 通过对发电机的实际功率因数与给定的功率因数进行比较 当发电机的功率因数高于给定的功率因数时 装置将增大电压给定值 从而减小可控硅的触发控制角以增大励磁电压 励磁电流 反之 当发电机的功率因数低于给定的功率因数时 装置将减小电压给定值 从而增大可控硅的触发控制角以减小励磁电压 励磁电流 达到控制发电机的实际功率因数为给定水平的目的 3 微机励磁调节器 3 微机励磁调节器 6 不同调节方式间跟踪与切换AVR方式下 FCR给定跟踪实际励磁电流 无功给定跟踪实际无功 功率因数给定跟踪实际功率因数 FCR方式下 AVR给定跟踪实际机端电压 恒无功调节方式下 AVR给定跟踪实际机端电压 FCR给定跟踪实际励磁电流 功率因数给定跟踪实际功率因数 恒功率因数调节方式下 AVR给定跟踪实际机端电压 FCR给定跟踪实际励磁电流 无功给定跟踪实际无功 3 微机励磁调节器 6 不同调节方式间跟踪与切换双微机调节器之间的相互跟踪 在线微机调节器运行 备用微机调节器跟踪实际工况 微机调节器与模拟FCR之间的相互跟踪 模拟FCR运行时 AVR给定跟踪实际机端电压 FCR给定跟踪实际励磁电流 微机调节器运行时 模拟FCR励磁电流给定跟踪实际励磁电流 基本调节过程1 发电机空载运行 基本调节过程3 发电机并网运行 4 励磁系统的限制与保护功能 4 励磁系统的限制与保护功能 励磁系统的可靠性对于发电机与电力系统的连续正常运行 有着极其重要的意义 为了保证发电机在各种工况下的安全运行 为了防止机组在各种情况下可能产生的过负荷 励磁系统应设置完善的限制和保护功能 如 为了避免机组升压过程中不必要的强励和超调 采用起励超调限制 为了避免在系统电压或频率长期低落之下励磁电流超过额定值而引起励磁绕组过热 采用励磁过载延时限制与低频过励限制 当系统电压过份过分升高时 为了避免在进相运行工况下欠励过份过分而引起失步 采用欠励限制 或称低励限制 最小励磁限制 避免PT断线产生误强励的PT断线保护等 此外 为了及时了解整个励磁系统的运行情况 励磁系统还附加了一些检测 监视和信号环节 4 励磁系统的限制与保护功能 4 1最大励磁限制与励磁过电压保护当电力系统电压过份过分降低或发电机及系统发生短路故障时 励磁系统将对发电机进行强励 一般来说 强励励磁电流为额定励磁电流的两倍 强励电压为额定励磁电压的2 3倍 但对于具有高励磁顶值的励磁系统 如 为了提高转子励磁电流的上升速度而提高可控硅阳极电压的快速励磁系统 其励磁电压顶值可能达到额定励磁电压的4 6倍 为了防止励磁电流超过允许的强励倍数 必须对最大励磁电流加以限制 因此 在励磁系统中往往设置最大励磁限制 MXEL 功能 在正常工作的条件下 最大励磁限制不起作用 允许发电机在系统故障情况下 提供强励 当励磁电流超过顶值励磁电流 且时间超过某一设定值 在大多数励磁系统中 此设置值为零 时 启动最大励磁限制 将发电机的励磁电流限制在强励允许的顶值电流值 此外 当并联运行的整流桥中 发生两桥故障时 也启动最大励磁限制 4 励磁系统的限制与保护功能 4 2转子热容量保护与过励磁限制发电机在强行励磁或励磁系统故障时以及长时间过负荷时 都在可能使转子励磁绕组过负荷而产生过励现象 为防止转子绕组长时间过负荷使温度升高 绝缘损坏 必须对过励磁的程度和时间加以限制 当电力系统故障 使系统电压突然降低时 自动励磁调节器将迅速将发电机励磁电流增至最大 进行强行励磁 以保证发电机并列运行的稳定性和改善电力系统的运行条件 强励的顶值电流由最大励磁电流限制器予以限制 由于大型发电机负载较大 过载能力受到一定限制 允许的强励时间是一定的 当发电机的强励时间超过一定值时 如 10 20秒 强励电流还没有降下来 励磁过载延时限制环节 过励限制 动作 退出强励 自动将励磁电流限制在发电机转子温升所容许的电流值附近 4 励磁系统的限制与保护功能 4 2转子热容量保护与过励磁限制过励磁限制有定时限和反时限两种形式 1 定时限过励保护 4 励磁系统的限制与保护功能 4 2转子热容量保护与过励磁限制过励磁限制有定时限和反时限两种形式 2 反时限过励保护 4 励磁系统的限制与保护功能 强励过程 4 励磁系统的限制与保护功能 4 3电压 频率限制与调节当发电机频率下降时 为了维持机端电压恒定 励磁调节器会自动增加发电机的励磁电流 为了防止系统频率大幅度下降及停机过程中机组频率的降低引起发