发电机励磁系统原理(2)

1、三峡电厂陈小明Chen_ 励磁调节器原理图励磁调节器原理图 移相触发器原理：UtUk触发脉冲 模拟式移相电路：余弦移相、锯齿波移相 AVR（自动） 恒电压闭环自动电压调节器 ECRECR（手动）（手动） 恒电流闭环励磁电流调节器 电压给定Ugref 电流给定Ifref PID调节计算 限制功能 控制电压Uk 恒无功闭环：恒无功闭环：AVR的辅助控制的辅助控制PSSUgactUgrefIfrefIfactIfregUregUfreg 励磁调节器功能简介励磁调节器功能简介无功补偿（调差）强励电流限制（快速限制）过励限制（励磁电流慢速、反时限）欠励限制（P-Q）定子电流限制（过无功限制）伏赫限制（V

2、/HZ、U/F）（过激磁）软起励功能PSS功能电制动功能PT断线保护励磁调节器三种控制模式结构励磁调节器三种控制模式结构励磁系统与其他设备的关系（研究）励磁系统与其他设备的关系（研究）励磁系统与励磁控制系统运行励磁系统与励磁控制系统运行 Turbine Governor Voltage Regulator Pe PSS Vt It n, P G 3 Turbine - - Vf Vtref Peref h 汽轮发电机调节原理汽轮发电机调节原理1、调节无功的方法2、调无功对有功的影响（瞬时p摆动，平均P不变）1、调节有功的方法2、调有功对无功的影响（AVR变化小，ECR变化大） 励磁调差原理与应

3、用励磁调差原理与应用 并网产生无功冲击的分析并网产生无功冲击的分析1、相位不一致产生的冲击电流，属于有功电流。由于机械、相位不一致产生的冲击电流，属于有功电流。由于机械功率不变，因冲击产生的有功振荡几次后回到原位。功率不变，因冲击产生的有功振荡几次后回到原位。2、电压不一致产生的冲击电流，属于无功电流，由此产生、电压不一致产生的冲击电流，属于无功电流，由此产生机组并网时无功的突变，但一般不超过机组并网时无功的突变，但一般不超过5%。3、由于并网前机端电压一般为、由于并网前机端电压一般为100%，而系统电压不是，而系统电压不是100%，一旦并网，机端电压几乎就强行的等于系统电压，一旦并网，机端电

4、压几乎就强行的等于系统电压，此时，除了前述产生的无功冲击外，励磁调节器还按照调差此时，除了前述产生的无功冲击外，励磁调节器还按照调差系数，将机组无功调整到当前机端电压所对应的无功。系数，将机组无功调整到当前机端电压所对应的无功。UgQ并网条件全控桥强励与强减全控桥强励与强减强励强励=10=100 0 强减强减=150=1500 0 AVR与各限制器关系与各限制器关系西门子励磁调节器与各限制器关系西门子励磁调节器与各限制器关系 励磁调节器输出脉冲励磁调节器输出脉冲脉冲变压器作用隔离功率匹配脉冲发展形式宽脉冲双脉冲宽高频脉冲双高频脉冲发电机事故灭磁灭磁的主要目的灭磁的主要目的 在机组故障情况下断开

5、灭磁开关、导通灭磁回路(a,b,c,d 4)快速吸收转子能量衡量发电机灭磁性能指标有两个：灭磁速度和灭磁电压。其要求是速度快即灭磁时间短，灭磁电压不能超过转子允许电压值。最优的灭磁系统是灭磁电压较高且在灭磁过程中保持恒定，只有这样，灭磁电流才能按线性方式衰减，其灭磁时间才最短。最优的灭磁系统称为理想灭磁系统 发电机发电机发电机出口开关发电机出口开关灭磁电阻灭磁电阻RE可控硅整流桥可控硅整流桥cdIf, Ufp.u.tt=0ba理想灭磁、理想灭磁、SIC灭磁、线性电阻灭磁灭磁、线性电阻灭磁灭磁开关的种类灭磁开关分类：灭磁开关分类：单断口、双断口、单断口、双断口、多断口（主断口、弧断口、放电断口多

6、断口（主断口、弧断口、放电断口即常闭触头）即常闭触头）灭磁开关结构选择1、具有常闭辅助断口的灭磁开具有常闭辅助断口的灭磁开关最适合放电灭磁方式，也是关最适合放电灭磁方式，也是专用灭磁开关的标志；专用灭磁开关的标志；2、双断口灭磁开关比单断口灭双断口灭磁开关比单断口灭磁开关更加适合励磁回路的应磁开关更加适合励磁回路的应用，检修试验方便；用，检修试验方便；3、设置专用的弧触头有利于保设置专用的弧触头有利于保护主触头，维护工作量少；护主触头，维护工作量少；4、采用短电弧栅灭弧原理，即采用短电弧栅灭弧原理，即采用金属灭弧栅灭弧罩，吸热采用金属灭弧栅灭弧罩，吸热好，电弧稳定；电磁吹弧简单好，电弧稳定；电

7、磁吹弧简单DMX和和CEX灭磁灭磁开关结构开关结构最好、是最好、是专业灭磁专业灭磁开关，推开关，推荐使用荐使用灭磁电阻的种类v线性电阻线性电阻1（大功率）（慢）（大功率）（慢）v非线性电阻（低场强大电流非线性电阻（低场强大电流）碳化硅灭磁电阻碳化硅灭磁电阻2 （SiC） （稍快）（稍快）氧化锌灭磁电阻氧化锌灭磁电阻3 （ZnO）（最快）（最快）灭磁电阻伏安特性曲线灭磁电阻伏安特性曲线灭磁方式种类串联灭串联灭磁、并磁、并联灭磁联灭磁电路原电路原理比较理比较LPUZ+-MK+ UK -IK-+ULRVLQILuIRVv灭磁换流公式vUk Uz ULv整流：Uk Uz UL ，Uk要求高，不推荐使用

8、；v逆变：Uk Uz UL ，Uk要求低，直流灭磁推荐；v封脉冲： Uk Uz UL， Uz交变，交流灭磁推荐。a90Uz波形KA+KA-LBIAIBICMKAMKBMKCKB+KB-KC+KC-ULQILRV 灭磁换流公式：Uk Uz ULKA+KA-LBIAIBICMKAMKBMKCKB+KB-KC+KC-ULQILRV A-ABC-C-B导通周期12060不切脉冲灭磁过程简述：1、KA+、KB+导通时分开关；2、MKB分断； MKA和MKC无法关断，电弧燃烧；3、KB+不导通，KA+无法关断；4、KA-导通、KC-被关断；5、KA+和KA-导通，电流续流；6、 MKA 、MKC关断。SC

9、R关断条件脉冲顺序1 1、在交流灭磁过程中，如果能够切除脉冲，、在交流灭磁过程中，如果能够切除脉冲，励磁变二次侧交流电压的负半波就会引导励磁励磁变二次侧交流电压的负半波就会引导励磁电流进入灭磁电阻，使得交流灭磁开关安全分电流进入灭磁电阻，使得交流灭磁开关安全分断，快速灭磁任务完成。断，快速灭磁任务完成。2 2、在脉冲正常的条件下进行交流灭磁，会造、在脉冲正常的条件下进行交流灭磁，会造成励磁电流经同相可控硅短路，尽管交流灭磁成励磁电流经同相可控硅短路，尽管交流灭磁开关也可以安全分断，但灭磁电阻无法投入工开关也可以安全分断，但灭磁电阻无法投入工作，放电灭磁变为续流灭磁，达不到快速灭磁作，放电灭磁变

10、为续流灭磁，达不到快速灭磁的目的。的目的。1、转子过电压保护配置：非线性电阻、跨接器、阻容保护、一体化阻容保护、阻断式阻容保护；2、跨接器原理接线、BOD元件原理；3、压敏电阻、可控硅阻容保护等配置原则。转子结构不同：空心与实心转子结构不同：空心与实心灭磁要求就不同：快速与慢速灭磁要求就不同：快速与慢速转子绕组：转子绕组：励磁绕组、阻尼绕组、励磁绕组、阻尼绕组、阻尼绕组作用阻尼绕组作用UgUgIfIfttt水轮机快速灭磁t汽轮机快速灭磁重要励磁录波图重要励磁录波图自动起励试验录波图自动起励试验录波图 重要励磁录波图重要励磁录波图自动逆变试验录波图自动逆变试验录波图 重要励磁录波图重要励磁录波图甩负荷跳灭磁开关录波图甩负荷跳灭磁开关录波图 重要励磁录波图重要励磁录波图甩负荷甩负荷甩负荷灭磁甩负荷灭磁UNITROL5000瑞士瑞士ABB公司（上海公司（上海ABB、广科院、东方电机厂、广科院、东方电机厂、哈尔滨电机厂哈尔滨电机厂）旋转旋转NES5000自并励励磁系统框图EXC-9000自并励励磁系统框图GS模拟量总线板900E开关量总线板900HChannel AChannel BChannel C 900CDSPCPUI/O接 口 板900ADSPCPUI/O接 口 板900AA/DD/A900P900N人 机 接 口900J900KCANBUSQFGPULSE BUS900K900