励磁系统的作用及分类

1、Word文档 励磁系统的作用及分类 1.1什么是励磁系统？ 供应发电机励磁电流的电源及其附属设备称为励磁系统。 1.2励磁系统构成 它分为励磁功率单元和励磁调整器两个主要部分： 1.励磁功率单元向同步发电机转子供应励磁电流； 2.励磁调整器则依据输入信号和给定的调整准则掌握励磁功率单元的输出。 1.3励磁系统的作用 1.3.1维持发电机或其他掌握点(例如发电厂高压侧母线)的电压在给定水平 维持电压水平是励磁掌握系统的最主要的任务，有以下3个主要缘由: 第一，保证电力系统运行设备的平安。电力系统中的运行设备都有其额定运行电压和最高运行电压。保持发电机端电压在容许水平上，是保证发电机及电力系统设备

2、平安运行的基本条件之一，这就要求发电机励磁系统不但能够在静态下，而且能在大扰动后的稳态下保证发电机电压在给定的容许水平上。 发电机运行规程规定，大型同步发电机运行电压不得高于额定值的110。 其次，保证发电机运行的经济性。发电机在额定值四周运行是最经济的。假如发电机电压下降,则输出相同的功率所需的定子电流将增加,从而使损耗增加。规程规定大型发电机运行电压不得低于额定值的90；当发电机电压低于95时，发电机应限负荷运行。其他电力设备也有此问题。 第三，提高维持发电机电压力量的要求和提高电力系统稳定的要求在很多方面是全都的。励磁掌握系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且是最

3、为简洁、经济而有效的措施。 1.3.2掌握并联运行机组无功功率合理安排 并联运行机组无功功率合理安排与发电机端电压的调差率有关。发电机端电压的调差率有三种调差特性：无调差、负调差和正调差。 两台或多台有差调整的发电机并联运行时,按调差率大小安排无功功率。调差率小的安排的无功多,调差率大的安排到的无功少。 假如发电机变压器单元在高压侧并联,由于变压器有较大的电抗,假如采纳无差特性,经变压器到高压侧后,该单元就成了有差调整了。若变压器电抗较大,为使高压母线电压稳定,就要使高压母线上的调差率不至太大,这时发电机可采纳负调差特性,其作用是部分补偿无功电流在主变压器上形成的电压降落,这也称为负荷补偿。

4、调差特性由自动电压调整器中附加的调差环节整定。与大系统联网的机组,调差率Ku在土(3%10%)之间调整。 同步发电机的励磁系统种类许多，目前在电力系统中广泛使用的有以下几种类型。 二、励磁系统分类 励磁系统分类表： 自并励励磁系统 这是自励系统中接线最简洁的励磁方式。其典型原理图如图1-8所示。只用一台接在机端的励磁变压器ZB作为励磁电源，通过可控硅整流装置KZ直接掌握发电机的励磁。这种励磁方式又称为简洁自励系统，目前国内比较普遍地称为自并励（自并激）方式。 自并励系统的组成 励磁系统由以下几部分构成：励磁变压器、可控硅整流装置、励磁调整器、灭磁及过电压爱护装置、初励装置。 自并激方式的优点：

5、 设备和接线比较简洁；由于励磁系统无转动部分，具有较高的牢靠性； 励磁变压器放置自由，缩短了机组长度；降低了造价， 励磁调整速度快，是一种高起始响应的励磁系统。 正常停机可使用采纳三相全控桥时，逆变灭磁，减轻灭磁系统的负担。 自并励系统的发电机电压和转速成一次方关系，对抑制甩负荷后的电压，要比采纳同轴式沟通励磁机的他励系统有利 励磁变压器 励磁变压器为励磁系统供应励磁能源。对于自并激励磁系统的励磁变压器，通常不设自动开关。高压侧可加装高压熔断器，也可不加。 励磁变压器可设置过电流爱护、温度爱护。容量较大的油浸励磁变压器还设置瓦斯爱护。大多小容量励磁变压器一般自己不设爱护。变压器高压侧接线必需包

6、括在发电机的差动爱护范围之内。励磁变压器的联接组别，通常采纳Y/组别，Y/Y12组别通常不用。与一般配电变压器一样，励磁变压器的短路压降为4%8%。 可控硅整流桥 自并激励磁系统中的大功率整流装置均采纳三相桥式接法。这种接法的优点是半导体元件承受的电压低，励磁变压器的利用率高。三相桥式电路可采纳半控或全控桥方式。这两者增加励磁的力量相同，但在减磁时，半控桥只能把励磁电压掌握到零，而全控桥在逆变运行时可产生负的励磁电压，把励磁电流急速下降到零，把能量反馈到电网。在当今的自并激励磁系统中几乎全部采纳全控桥。 自并激励磁系统中的大功率整流装置均采纳三相桥式接法。这种接法的优点是半导体元件承受的电压低

7、，励磁变压器的利用率高。三相桥式电路可采纳半控或全控桥方式。这两者增加励磁的力量相同，但在减磁时，半控桥只能把励磁电压掌握到零，而全控桥在逆变运行时可产生负的励磁电压，把励磁电流急速下降到零，把能量反馈到电网。在当今的自并激励磁系统中几乎全部采纳全控桥。 可控硅整流桥采纳相控方式。 对三相全控桥，当负载为感性负载时，掌握角在0o90o之间为整流状态（产生正向电压与正向电流）；掌握角在90o150o（理论上掌握角可以达到180o考虑到实际存在换流重叠角，以及触发脉冲有肯定的宽度，所以一般最大掌握角取150o）之间为逆流状态（产生负向电压与正向电流）。 因此当发电机负载发生变化时，通过转变可控硅的

8、掌握角来调整励磁电流的大小，以保证发电机的机端电压恒定。 对于大型励磁系统，为保证足够的励磁电流，多采纳数个整流桥并联。 整流桥并联支路数的选取原则为：（N+1）（也有采纳N+2的，但考虑到现在可控硅以及可控硅整流桥制造技术的日益成熟，采纳2桥冗余好像已经没有必要）。 N为保证发电机正常励磁的整流桥个数。即当一个整流桥因故障退出时，不影响励磁系统的正常励磁力量。 励磁掌握装置 励磁掌握装置包括自动电压调整器和起励掌握回路。对于大型机组的自并激励磁系统中的自动电压调整器，多采纳基于微处理器的微机型数字电压调整器。励磁调整器测量发电机机端电压，并与给定值进行比较，当机端电压高于给定值时，增大可控硅的掌握角，减小励磁电流，使发电机机端电压回到设定值。当机端电压低于给定值时，减小可控硅的掌握角，增大励磁电流，维持发电机机端电压为设定值。 这种励磁方式整个系统没有任何转动接触元件。其原理图见图1-9。 无刷励磁系统中，主励磁机（ACL）电枢是旋转的，它发出的三相沟通电经旋转的二极管整流桥整流后直接送发电机转子回路。由于主励磁机电枢及其硅整流器与主发电机转子都在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环及电刷等转动接触元件。无刷励磁系统中的副励磁机（PMG）是一个永磁式中频发电机，它与发电机同轴旋转