国电南瑞发电机励磁系统培训资料ppt课件

1、发电机励磁系统培训 国电南瑞科技股份许其品2021年9月一、 励磁系统的作用与原理三、 励磁系统的接口二、 励磁系统的设计四、 新一代励磁调理器引见1、励磁系统的主要作用 2、励磁系统的控制原理 3、励磁系统的调理性能 4、励磁方式和开展1 励磁系统的主要作用1维持发电机或其他控制点电压在给定程度 维持发电机机端电压 坚持一定精度的自动电压调理才干 满足必要的快速电压调理性能才干 参与全厂几电网的电压控制性能 保证电力系统运转设备的平安。 保证发电机运转的经济性。 提高电力系统稳定性。1 励磁系统的主要作用1、并列运转的必要条件并列母线电压相等并列机组的总无功等于各机组无功之和2、调差的定义D

2、(%)=(Ug0-Ug)/Ug100% 2保证并列运转机组的无功功率有序分配1 励磁系统的主要作用3、调差的作用图1：有差和无差并联图2：差小和差大的并联结论：不同容量机组并列调差一样(以机组额定容量为基准值时，不同容量机组的调差曲线应一样)。图32保证并列运转机组的无功功率有序分配3励磁控制系统对电网稳定性的影响 静态稳定性 暂态稳定性 动态稳定性 电压稳定1 励磁系统的主要作用发电机输出电磁功率发电机功角向量图1 励磁系统的主要作用单机双回无穷大系统励磁控制系统对电网稳定性的影响3励磁控制系统对电网稳定性的影响功角是表征电力系统稳定性重要的量，功角失稳指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定

3、性的景象。 系统扰动-发电机输出功率变化-转矩平衡被破坏-发电机转子角摆动假设发电机转子角的摆动可以平息，那么称它是功角稳定的，反之那么是功角不稳定的。1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响电力系统静态稳定性(Steady Stability)是指电力系统遭到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运转形状的才干。 静态稳定研讨的是电力系统在某一运转方式下遭到微小干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中有一个瞬时性小干扰，假设在扰动消逝后系统可以恢复到原始的运转形状，那么系统在该运转方式下是静态稳定的，否那么系统是静态不稳定的。A提高电力系统的稳定性-静态稳定性1 励磁系统的

4、主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响 如左图所示，采用了自动励磁调理的发电机静态稳定运转的最大电磁功率和最大功率角都有提高。1 励磁系统的主要作用 电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对功角的微分dPe/d能否大于0 。A提高电力系统的稳定性-静态稳定性3励磁控制系统对电网稳定性的影响B提高电力系统的稳定性-暂态稳定性1 励磁系统的主要作用 电力系统暂态稳定性 (Transient Stability)是指电力系统遭到大干扰后，各同步发电机坚持同步运转并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的才干。通常指第一或第二振荡周期不失步。 假设电力系统在某一运转方式下遭到某种方式的大扰动，经过一个

5、机电暂态过程后可以恢复到原始的稳态运转方式或过渡到一个新的稳态运转方式，那么以为系统在这种情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在扰动前的运转方式有关，而且与扰动的类型、地点及继续时间有关。3励磁控制系统对电网稳定性的影响 电力系统暂态稳定性的判据是等面积定那么。 左图的功率曲线中，当功角从1变化到2时，机械输入功率PT与电气输出功率P3之间的面积正比于转子动能的变化量。1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响等面积定那么： 减速面积和加速面积如下图。 如图a减速面积加速面积，临界稳定； 如图b减速面积加速面积，稳定； 如图c减速面积加速面积，不稳定。1 励磁系统的主要作用3励

6、磁控制系统对电网稳定性的影响B提高电力系统的稳定性-暂态稳定性缺点切除时间对暂态稳定的影响1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响B提高电力系统的稳定性-暂态稳定性励磁电压呼应速度对暂态稳定的影响1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响B提高电力系统的稳定性-暂态稳定性 提高暂态稳定性的方法就要减小加速面积或增大减速面积。 结论有以下三种方法： 减小继电维护动作时间 提高励磁控制系统励磁顶值电压倍数 提高励磁系统电压呼应时间1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响B提高电力系统的稳定性-暂态稳定性电力系统动态稳定性 (Dynamic Stability

7、)是指电力系统遭到干扰后，不发生振幅不断增长的振荡或者滑行而失步的才干。扰动后系统在第一或第二振荡周期内不失步(即坚持了暂态稳定性)，但能够由于自动调理安装的配置参数不适宜或其他要素，后续的振荡周期幅值不断增大并呵斥失步。动态稳定问题实践上是指系统在遭到小的或大的扰动后，在自动调理安装和自动控制安装的影响下，坚持长过程运转稳定性的才干。1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响C提高电力系统的稳定性-动态稳定性 电力系统动态稳定性目前的主要问题是对系统低频振荡的抑制。低频振荡是发生在弱联络的互联电网之间或发电机群与电网之间，或发电机群与发电机群之间的一种有功振荡，其振荡频率在0.1

8、-2.5Hz之间。其主要表现方式有：系统弱阻尼时，遭到扰动功率振荡长久不能平息系统负阻尼时，系统发生扰动而振荡或系统发生自激系统振荡模与某种功率动摇的频率一样，且由于弱阻尼，引起特殊的强迫振荡由发电机转速变化引起的电磁力矩变化和电气回路耦合产生的机电振荡1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响C提高电力系统的稳定性-动态稳定性海拂勒-菲力蒲斯小信号模型1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响C提高电力系统的稳定性-动态稳定性励磁控制系统对动态稳定的影响 Uf=K5+K6Eq当K5 0，Mex=DAW+KA可知：励磁调理器放大倍数越大， KA越大， Mex幅值越大，负

9、阻尼也越大励磁调理器呼应越快，KA越大， Mex幅值越大，负阻尼也越大1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响C提高电力系统的稳定性-动态稳定性 励磁控制系统对动态稳定的影响 电力系统的固有自然阻尼小，而运用快速励磁调理器或运用自并激可控硅快速励磁系统，又减弱了系统阻尼，甚至使系统产生负阻尼。为了抑制低频振荡，在励磁系统中参与了电力系统稳定器PSS。 电力系统稳定器(PSS)的作用是：利用附加控制，产生附加阻尼转矩，添加正阻尼抑制低频振荡。 1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响 电力系统稳定器PSS的实现 附加控制输入一个与低频振荡相关的电气量，如-Pe等。经过

10、超前或滞后的相位校正，增益放大，叠加到励磁调理环节，该附加控制分量在发电机中产生一附加转矩，使与同相。从而产生正阻尼，抑制发电机的低频振荡。1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响C提高电力系统的稳定性-动态稳定性为了抑制低频振荡，添加系统的阻尼在励磁控制系统设计中参与了一个附加控制，称之为电力系统稳定器PSS。1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响C提高电力系统的稳定性-动态稳定性 PSS1A型电力系统稳定器传送函数 常用的稳定器输入信号是转速、频率或功率。 T6用于表示了变送器时间常数，稳定器增益KS，信号冲洗(Washout 隔直)由时间常数T5设置。下一方

11、块中A1和A2允许高频扭振滤波器有些稳定器用的一些低频效应被计入。随后的2个方块可允许2级领前一滞后补偿，用常数T1到T4设置。1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响C提高电力系统的稳定性-动态稳定性 PSS2A型电力系统稳定器传送函数 常用的稳定器输入信号是转速、频率或功率。南瑞集团电控公司选用的为功率和频率。 函数的构造和作用大致与PSS1A模型一样。1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响C提高电力系统的稳定性-动态稳定性1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响 PSS2A型实验录波曲线C提高电力系统的稳定性-动态稳定性 PSS2A型实验录波曲

12、线1 励磁系统的主要作用3励磁控制系统对电网稳定性的影响C提高电力系统的稳定性-动态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统维持电压稳定 电力系统在额定运转条件下和蒙受扰动之后一切母线都继续地坚持可接受的电压才干。当扰动、添加负荷或改动系统条件呵斥渐进的、不可控制的电压降落，那么系统进入电压不稳定形状。呵斥不稳定的主要要素是系统不能满足无功功率的需求。3励磁控制系统对电网稳定性的影响D提高电力系统的稳定性-电压稳定性1 励磁系统的主要作用典型的电压解体情况：负荷中心大型发电机退出运转，一些高压线路严重过载，导致无功缺乏；重载线路跳闸，导致相邻线路负荷添加，要求额外的无功。对励磁系统的要求：提供发电

13、机所能提供的最大无功电压调理范围；AVR内无功补偿功能使得恒定电压点向高压侧挪动；采用电力系统调理器或者电网二次电压控制。3励磁控制系统对电网稳定性的影响D提高电力系统的稳定性-电压稳定性3提高电力系统的稳定性-电压稳定1 励磁系统的主要作用D提高电力系统的稳定性-电压稳定性 1、励磁系统的主要作用2、励磁系统的控制原理 3、励磁系统的调理性能 4、励磁方式和开展1PID算法及其实现 PID调理及其算法 按偏向的比例、积分和微分进展控制的PID调理器, 是延续系统控制中技术成熟、运用最为广泛的一种调理器。 比例控制：稳态时可以减少误差，提高精度，不能完全消除静差；动态时添加灵敏度，提高呼应速度

14、，但使振荡次数变多，调理时间加长，太大不稳，太小精度和灵敏度低； 积分系数可以提高稳态精度，消除静差，太大振荡次数多，调理次数添加，太小调理时间长； 微分系数可以提高动态放大倍数，产生超前校正的作用，有较好改善动态特性的才干 。太大容易呵斥不稳定，太小限制放大倍数，动态特性变差。2 励磁系统的控制战略1PID算法及其实现 PID调理及其算法2 励磁系统的控制战略1PID算法及其实现 并联PID控制调理以上为输入输出之间微分方程Kp 一比例系数 Ti 一积分时间常数Td 一微分时间常数2 励磁系统的控制战略1PID算法及其实现并联式PID算法 对于计算机控制,用差分方程替代微分方程。采用梯形积分

15、来逼近积分,采用后向差分来逼近微分,可得PID数字控制算法。 全量式差分方程为：2 励磁系统的控制战略1PID算法及其实现 串联PID控制调理串联PID传送函数数字化控制系统中,应运用离散法将上式转化为差分方程 ：2 励磁系统的控制战略1PID算法及其实现 PID算法的幅频特性表示图Tb1约为Tc1的510倍 Tb2约为Tc2的15110 2 励磁系统的控制战略1、发电机励磁系统稳态电压方程和框图自并励励磁系统简化方程：式中： 为开环放大倍数， 为闭环放大倍数2 励磁系统的控制战略1PID算法及其实现开环放大倍数与电压调理精度的分析2、当发电机空载时假设 ： 误差为：2 励磁系统的控制战略1P

16、ID算法及其实现开环放大倍数与电压调理精度的分析有水轮机：Xd1.0左右 开环放大应大于200汽轮机：Xd1.5 2.2 开环放大应大于300 2 励磁系统的控制战略1PID算法及其实现开环放大倍数与电压调理精度的分析2励磁系统限制与维护2 励磁系统的控制战略缘由：1) 当系统发生短路等缺点情况下提供机组能够的最大无功出力。根据：2) 限制是以发电机转子绕组允许发热极限曲线为限制条件。图一 反时限图3)强励反时限方程设计根据If是强励时励磁电流，IL是长期运转最大励磁电流，C是最大热量累计：33.75强励反时限限制原理2励磁系统限制与维护2 励磁系统的控制战略条件：1) 在原动机出力不变的情况

17、下，由于人为的改动励磁电流大小，并致机组无功的添加。2)在原动机出力不变的情况下，由于系统电压的变化，导致机组无功的添加。将引起同步发电机定子电流和相位的变化，进而导致定子过度发热。3)原理及方程式过励延时限制2励磁系统限制与维护2 励磁系统的控制战略静稳极限功率圆不思索AVR的作用，=90时有：圆心在Q轴上半径长度为最大进相无功为2励磁系统限制与维护2 励磁系统的控制战略欠励磁运转能够导致二种结果：由于励磁缺乏导致静态稳定的破坏由于励磁缺乏并臻发电机定子端部过度发热，吸收无功，导致端部合成磁通越来越大。欠励瞬时限制2励磁系统限制与维护2 励磁系统的控制战略发电机空载机端电压是与绕组的匝数及所

18、链的磁通成正比的，即U=4.44fW, 因匝数是固定的，所以磁通是与V/F成正比的，因此当频率降低时，由于机端电压坚持恒定，磁通会增大，与发电机相连的厂用变、升压变等磁通也会增大，呵斥铁心发热，以致损坏。因此需求对于V/F进展限制。伏赫限制同步发电机平安可靠的灭磁，不仅关系到励磁系统本身平安，而且直接关系到整个电力系统平安运转。发电机组正常停机时：逆变灭磁。发电机组事故停机时：事故停机灭磁，即当发电机发生内部缺点，在继电维护动作切断主断路器时，要求迅速地灭磁； 在发电机发生电气事故时，灭磁系统应迅速切断发电机励磁回路，并将贮藏在励磁绕组中的磁场能量快速耗费在灭磁回路中。3发电机灭磁根本原理及分

19、类2 励磁系统的控制战略由于单机组容量越来越大，灭磁能量也越来越大，耗能型灭磁曾经不能满足灭磁的需求，所以目前主要采用的为移能型灭磁。 3发电机灭磁根本原理及分类2 励磁系统的控制战略直流磁场断路器灭磁 3发电机灭磁根本原理及分类2 励磁系统的控制战略交流开关灭磁/交流灭磁 3发电机灭磁根本原理及分类2 励磁系统的控制战略交直流冗余/混合灭磁 3发电机灭磁根本原理及分类2 励磁系统的控制战略灭磁时间应尽能够地短暂；灭磁反电压不超越规定的倍数；灭磁安装的电路和构外型式应简单可靠；磁场断路器应有足够的分断发电机转子电流才干；灭磁系统要有足够的能容。2 励磁系统的控制战略灭磁设计的原那么3发电机灭磁

20、根本原理及分类2 励磁系统的控制战略常值电阻灭磁：由上式可得灭磁电流的解析表达式： 其中： 线性灭磁3发电机灭磁根本原理及分类2 励磁系统的控制战略 结论：当 时，Tm是Tdo的1/K倍，因此增大K值得有利于灭磁时间的缩短，灭磁过程中转子两端的反电动势按时间常数Tm呈指数规律衰减。3发电机灭磁根本原理及分类2 励磁系统的控制战略从以上线性电阻灭磁分析我们可以得到：灭磁电阻阻值大，有利于加快灭磁电流衰减，但不利于转子过电压控制。灭磁电阻阻值小，不利于缩短灭磁时间，但有利于转子过电压控制。随着灭磁电流的衰减，转子灭磁电压是变化的。非线性灭磁3发电机灭磁根本原理及分类2 励磁系统的控制战略非线性灭磁

21、的思绪：使得转子反电动势灭磁电压坚持不变。选择一个器件：当开场灭磁电流较大时，它的电阻值较小；随着灭磁电流的衰减，电阻值逐渐变大，使其可变电阻与衰减电流的乘积尽能够坚持常数。3发电机灭磁根本原理及分类 1、励磁系统的主要作用 2、励磁系统的控制原理3、励磁系统的调理性能 4、励磁方式和开展3 励磁系统的调理性能定义：发电机调压精度，指在自动电压调理器投入，调差单元退出，电压给定值不进展人工调整的情况下，发电机负载从额定视在功率值变化到零以及环境温度、频率、功率因数、电源电压动摇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，并用发电机额定电压的百分数表示。要求：励磁系统应保证发电机机端

22、调压精度优于0.5%。1调压精度静差率定义：发电机电压静差率负载变化时的调压精度 ，指在自动电压调理器的调差单元退出，电压给定值不变，在额定功率因数下，负载从额定视在功率值减到零时发电机端电压的变化率。发电机电压静差率按下式计算：E(%)=(Ug0-Ugn)/Ugn100%式中 Ug0 -视在功率值为零时的发电机端电压 Ugn -额定视在功率值时的发电机端电压3 励磁系统的调理性能1调压精度3 励磁系统的调理性能调理时间定义：指从给定阶跃信号到发电机机端电压值和稳态值的偏向不大于稳态值的2%所阅历的时间。 式中 Ugmax发电机机端电压最大瞬时值； Ugs发电机机端电压稳态值； Ugor发电机

23、机端电压起始值 对于空载起励情况，Ugor为零； 对于甩负荷情况，Ugor为发电机甩负 荷前机端电压值； Ts调理时间；Mp超调量。2调理性能超调量定义：超调量 Overshoot指阶跃呼应中被控量的最大值与最终稳态值之差3 励磁系统的调理性能2调理性能振荡次数定义：振荡次数 Number of oscillation指被控量第一次到达被控量与最终稳态值之差的绝对值小于2%的最终稳态值时，被控量的动摇周期次数。3 励磁系统的调理性能2调理性能3 励磁系统的调理性能定义：励磁系统电压呼应时间，是指从施加阶跃信号起，励磁电压到达顶值电压与额定励磁电压差的95%的瞬间的时间。 式中 UfUfn=0.

24、95(Ufc-Ufn)； Ufc最大励磁电压； Ufn额定励磁电压要求：励磁系统电压呼应时间不大于0.1s。3电压呼应时间3 励磁系统的调理性能定义：灭磁时间，是指从施加灭磁信号起，发电机励磁电流衰减到5%空载励磁电流以下的那一刻的时间。4灭磁时间 1、励磁系统的主要作用 2、励磁系统的控制原理 3、励磁系统的调理性能4、励磁方式和开展1直流励磁机励磁方式4 励磁方式和开展2三机交流励磁机励磁方式4 励磁方式和开展3无刷励磁机励磁方式4 励磁方式和开展4二机交流励磁机励磁方式4 励磁方式和开展5自并鼓励磁方式4 励磁方式和开展一、 励磁系统的作用与原理三、 励磁系统的接口二、 励磁系统的设计四

25、、 新一代励磁调理器引见励磁控制系统设计原那么平安、简单、可靠、动态特性优良1、励磁系统的相关规范3、励磁系统技术的开展2、励磁系统设计 GB755-2000 IEC2A- IEC-(秘593-1982) GB/T7409.3- DL/T650-1998 GB6450-86 GB/T7064-2002 SD270-88 GB4208-93 JB/T7828-1995相关规范1 励磁系统的相关规范1、励磁系统的相关规范3、励磁系统技术的开展2、励磁系统设计1励磁变压器的设计2 励磁系统设计式中：U2励磁变压器二次侧额定线电压； min为励磁系统强励时晶闸管触发角，计算中取为4-10： KU为励磁

26、系统电压强励倍数； Ufn发电机最大容量时励磁电压： KI为励磁系统电流强励倍数； Ifn发电机最大容量时励磁电流； XT为由励磁变压器至整流桥交流输入端之间的每相换向电抗； RT为 励磁变压器短路阻抗中电阻分量； RL为 励磁主回道路路电阻； USCR为导通两臂的晶闸管元件正向压降： 式中2 励磁系统设计1励磁变压器的设计：式中：U2励磁变压器二次侧额定线电压 I2发电机最大容量时励磁电流 2 励磁系统设计1励磁变压器的设计2功率柜设计散热器的选用铝散热器 最小热阻做到0.035 K/W-0.04 K/W(风速5米/秒)左右，在停风形状下，最小能做到0.15K/W-0.25K/W ，在停风后

27、仍能维持较大的出力。 铜散热器 热阻最小能到达0.03K/W，同样风速同样热阻时，铜散热器的体积较铝散热器要小，因此对空间紧张的布置环境用铜散热器较好。缺陷是分量大、造价较高，且停风后远不如铝散热器的小，普通要大2-3倍。 热管散热器 在强迫风冷条件下热阻较铝和铜要小得多，自冷时的热阻较铝和铜也小，特别顺应于停风运转场所。缺陷是体积大，需求有较宽松的环境。2 励磁系统设计功率柜出力设计 可控硅整流桥出力Id的限制条件是：整流桥中的各元件在运转中的结温不超越125。 影响结温Tj的要素包括：元件的发热功率P；元件的结壳之间的热阻Rjc；壳与散热器之间的热阻Rchs，散热器的热阻Rhs，环境温度T

28、A等. 其中发热功率P，与整流桥输出的总电流Id，元件的门槛电压VT，元件的斜率电阻RT有关，即P= fVT， RT ，Id。CscrCcChs2 励磁系统设计2功率柜设计主回路交直流侧设置隔离刀闸，便于测试及维护并可在线缺点检修2 励磁系统设计2功率柜设计晶闸管整流安装主回路安装检修方便: 阻容和可控硅均能沿导轨拉出；每台风机可以单独改换，位置便于拆装；可以在并联母线带电时完成部分检修任务。 绝缘性能优良: 安装内部三相电源间采用高性能高强度阻燃聚碳酸脂板与环氧树脂EP玻璃纤维层压板隔离；共阴极组正极和共阳极组负极分上下层布置，相临部分同电位；与大地间采用SMC (不饱和聚酯玻璃纤维加强模塑

29、料)模压件，聚碳酸脂板，以及空气间隔隔离。所用主要绝缘资料阻燃性均能到达UL94V-0级阻燃自熄，耐热等级均能到达E级范围超越-40C到+120C。 2 励磁系统设计2功率柜设计功率柜工艺构造特点并联阻容过电压吸收回路高压低损耗防火防爆电容吸收回路置于冷却风道内阻容元件采用金属构造件电气衔接采用自建的准确化可控硅模型用于全工况 过电压吸收仿真校核2 励磁系统设计2功率柜设计过电压吸收回路设计整流柜对称布置，确保交流阻抗近似相等晶闸管元件参数严厉挑选并联元件的通态伏安特性偏向并联元件开通时间参数采用门极强触发及添加触发脉冲的宽度 均流系数0.9其他措施2 励磁系统设计2功率柜设计均流设计晶闸管元

30、件额定电压选择 ：式中：VRRM为晶闸管反向可恢复电压 VDRM为晶闸管正向可恢复电压 U2为励磁变压器副边二次侧额定电压2 励磁系统设计2功率柜设计晶闸管额定电压选择晶闸管通态平均电流计算：1)正常任务情况下2)退一柜3)退两柜4)短时强励2 励磁系统设计式中：n为系统整流桥数目Ki0、1、2、3为不同工况下整流桥并列运转的均流系数m为整流桥数目Kif为电流强励倍数2功率柜设计晶闸管平均电流计算晶闸管元件结温计算 ：最大延续运转工况单只晶闸管损耗PT计算: 通态损耗：式中：ITAV经过晶闸管的平均电流 VT为晶闸管导通时的门槛电压 RT为晶闸管的斜率电阻2 励磁系统设计2功率柜设计晶闸管结温

31、计算晶闸管元件结温计算 ：最大延续运转工况单只晶闸管损耗PT计算: 晶闸管开通损耗：式中：为晶闸管控制角 LK为单相回路交流侧电感 np为并联支路数 Pon晶闸管每次的开通损耗 f是晶闸管的开关频率2 励磁系统设计2功率柜设计晶闸管结温计算晶闸管元件结温计算 ：最大延续运转工况单只晶闸管损耗PT计算: 晶闸管关断损耗：式中：为换流重叠角 Poff晶闸管每次的关断损耗2 励磁系统设计2功率柜设计晶闸管结温计算晶闸管元件结温计算 ：最大延续运转工况单只晶闸管损耗PT计算: 总损耗：晶闸管的结温：式中：R是总热阻 Rjc是结到壳的热阻 Rchs是壳到散热器的热阻 Rhs是散热器的热阻2 励磁系统设计

32、2功率柜设计晶闸管结温计算晶闸管快熔选择计算 ：快熔标称电压 快熔额定电流 2 励磁系统设计2功率柜设计晶闸管快熔选择1、灭磁方案确实定确定灭磁电阻确定灭磁最大残压确定灭磁方案确定灭磁主回路2、灭磁仿真计算确定灭磁电阻容量根据最大分断才干要求选择磁场断路器2 励磁系统设计3灭磁柜设计2.1 同步发电机派克(Park)方程组为了进展分析，计及发电机转子上阻尼绕组效应时，在d，q坐标轴下的Park电压方程如下 ： (1)2 励磁系统设计3灭磁柜设计用实 际物理量 (有名值) 写出的在 d，q 坐标下的磁链： (2)2 励磁系统设计3灭磁柜设计将式2代入式1，可得(3)： (3)2 励磁系统设计3灭

33、磁柜设计 是Simulink习惯用的微分算子 ,同步速时有 ,在方程(3)中一切定、转子的电量都用物理量(有名值) ，只是在定、转子量间引入了磁链转换因数K。留意为了区分直轴互感定子侧和转子侧不同的有名值，用Lad代表定子侧直轴互感，用Lad代表转子侧的。用Laq, Laq分别定,转子侧交轴互感. 该当指出，这里阻尼绕组的i1d ,i1q,是已被换算到磁场绕组的电流，由于阻尼绕组中实践电流无法丈量，这样做足以反映出它们所起的作用.2 励磁系统设计3灭磁柜设计2.2 求解微分方程的仿真 用 MatlabSimulink 解微分方程组，以下图表示求解发电机起励、空载、忽然三相短路、灭磁用Simul

34、ink总构造图，它包括了式(3)。 2 励磁系统设计3灭磁柜设计S=p=d/dt 是Simulink习惯用的微分算子 , 同步速时有p=2f, 在方程 (11)(15) 中一切定、转子的电量都用物理量(有名值) ，只是在定、转子量间引入了磁链转换因数K。留意为了区分直轴互感定子侧和转子侧不同的有名值，用Lad代表定子侧直轴互感，用Lad代表转子侧的。用Laq, Laq分别定,转子侧交轴互感. 该当指出，这里阻尼绕组的i1d ,i1q，是已被换算到磁场绕组的电流，由于阻尼绕组中实践电流无法丈量，这样做足以反映出它们所起的作用 2 励磁系统设计3灭磁柜设计灭磁时, 图中的磁场开关FB断开,灭磁电阻

35、R投入, 发电机磁场方程变为：其中 =Ux是非线性电阻 R上的电压降. 假定 =1, R就成为线性电阻，对非线性电阻ZnO， =0.046，SiC =0.28-0.42, k值的选择取决于灭磁时允许的反向电压 2 励磁系统设计3灭磁柜设计 发电机三相忽然短路时，转子电流及经过线性电 阻和ZnO电流的仿真波形 2 励磁系统设计3灭磁柜设计 发电机三相忽然短路时，灭磁电阻电压的仿真波形 2 励磁系统设计3灭磁柜设计 发电机三相忽然短路时，线性灭磁电阻、阻尼绕组、转子和ZnO吸收能量的仿真波形 2 励磁系统设计3灭磁柜设计 发电机空载误强励时，励磁电流、d轴阻尼绕组电流及灭磁电阻电压的仿真波形 2

36、励磁系统设计3灭磁柜设计 发电机空载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及d轴阻尼绕组吸收能量的仿真波形 2 励磁系统设计3灭磁柜设计 发电机空载误强励时，励磁电流、d轴阻尼绕组电流及灭磁电阻电压的仿真波形2 励磁系统设计3灭磁柜设计 发电机负载误强励时，灭磁电阻、转子电阻及d轴阻尼绕组吸收能量的仿真波形 2 励磁系统设计3灭磁柜设计磁场断路器的选择 磁场断路器额定任务电压： 应大于转子上的最大任务电压 ； 磁场断路器额定任务电流： 应大于转子最大长期延续任务电流； 磁场断路器开断电流才干： 应大于转子强励电流和短路电流； 磁场断路器开断电压才干： 应大于灭磁电阻上电压和可控硅整流桥输出电压之和。 2

37、 励磁系统设计3灭磁柜设计灭磁主回路图2 励磁系统设计3灭磁柜设计跨接器由机械跨接器M10、电子跨接器组成；采用线性电阻灭磁；过压非线性电阻触发模块主要器件采用BOD；过压非线性电阻采用ZnO电阻。 2 励磁系统设计3灭磁柜设计 左图为三峡机组灭磁系统表示图。正常停机采用逆变灭磁方式，逆变终了后仅跳开交流开关S102。 事故停机采用投灭磁电阻跳磁场断路器的放电灭磁方式，先跳直流磁场断路器S101，后跳交流开关S102，即直流灭磁为主，交流灭磁为辅。2 励磁系统设计3灭磁柜设计厂家GE公司型号GERapid-8007 22操作电压范围110V(70%-110%)额定电压2000V额定电流8000

38、A最大弧压4000V最大分断电流100KA分断时间1000条缺点日志模块5励磁调理器设计监控软件2 励磁系统设计直观显示参考曲线直观显示当前工况四点拟合曲线设置 过欠励设置5励磁调理器设计监控软件2 励磁系统设计24通道高速采集实时波形显示图形分析功能采样示波器5励磁调理器设计监控软件2 励磁系统设计多种变量循环录波具备自动分析功能自动存储录波数据在线录波分析5励磁调理器设计监控软件2 励磁系统设计1、励磁系统的相关规范3、励磁系统技术的开展2、励磁系统设计 PSS的深化研讨研讨可以在更宽频段提供正阻尼的PSS，如PSS4B广域PSS的研讨 3 励磁系统技术的开展协调控制技术的研讨大型机组群励

39、磁系统一致协调控制技术励磁调速综合协调控制技术3 励磁系统技术的开展适用于智能电站的励磁控制技术冗余容错及自诊断设计技术励磁系统本身不同控制战略间的协调控制技术同一电站不同机组之间协调控制技术3 励磁系统技术的开展基于高压侧电压控制的励磁控制技术研讨 研讨基于高压侧电压控制的励磁系统中心控制技术，分析高压侧电压控制的主环控制战略以及附加控制技术，结合AVC控制技术，确定高压侧电压控制的励磁控制方式。 3 励磁系统技术的开展电力系统次同步振荡对励磁系统的影响研讨 研讨串补接入和高压直流输电引起的次同步振荡的原理，找出励磁系统、尤其是快速励磁系统对其的影响机理，给出相应的数学模型和控制方法，来抑制

40、汽轮发电机能够会发生的次同步振荡景象。 3 励磁系统技术的开展一、 励磁系统的作用与原理三、 励磁系统的接口二、 励磁系统的设计四、 新一代励磁调理器引见励磁系统的接口 研讨串补接入和高压直流输电引起的次同步振荡的原理，找出励磁系统、尤其是快速励磁系统对其的影响机理，给出相应的数学模型和控制方法，来抑制汽轮发电机能够会发生的次同步振荡景象。 一、 励磁系统的内部接口二、 励磁系统的外部接口 以自并鼓励磁系统为例，解释励磁系统内部的接口。 常规的自并鼓励磁系统主要由励磁变压器、可控硅整流桥、自动励磁调理器及起励安装、转子过电压维护与灭磁安装等组成。其接线原理图如下：励磁系统的内部接口励磁系统的内

41、部接口励磁变压器励磁调理器整流柜灭磁电阻柜灭磁开关柜转子电流功率柜缺点同步信号触发脉冲启停风机过压动作停机令励磁三相交流电源起励信号输出直流电压励磁系统的内部接口序号模拟量序号模拟量1转子电流CT A相7同步电压TB2 A相2转子电流CT B相8同步电压TB2 B相3转子电流CT C相9同步电压TB2 C相4同步电压TB1 A相10励磁电压5同步电压TB1 B相11励磁电流6同步电压TB1 C相模拟量接口励磁系统的内部接口序号开关量1功率柜故障(停风/熔丝断)2风机启停控制3磁场断路器节点停机令4脉冲控制5起励控制励磁系统的内部接口开关量接口序号脉冲1+A相脉冲2+B相脉冲3+C相脉冲4-A相

42、脉冲5-B相脉冲6-C相脉冲7脉冲电源励磁系统的内部接口脉冲信号接口调理器NES开关柜FLK机端电压PT机端电流CT开入量缺点、限制、告警电源掉电监测485通讯输出模拟量、开关量分合开关开关分合闸信号变送器输出励磁电压和励磁电流励磁系统的外部接口序号模拟量序号模拟量1定子电压PT1 A相9定子电流CT A相2定子电压PT1 B相10定子电流CT B相3定子电压PT1C相11定子电流CT C相4定子电压PT2 A相12调节器A套交流电源5定子电压PT2 B相 13调节器B套交流电源6定子电压PT2 C相14调节器直流电源7系统电压15励磁电流(直流信号)8予留交流输入量接口16予留直流输入量接口励磁系统的外部接口模拟量输入接口序号模拟量1励磁电压（