发电机励磁系统专题

1、发电机励磁系统，其功能、分类、结构、概况、励磁系统在电能生产各环节中的位置、发电机的同步转矩和功角，励磁系统是发电机的重要组成部分，对电力系统和发电机本身的安全稳定运行有很大影响。励磁系统的主要功能如下：(1)根据发电机负荷的变化调节励磁电流，使发电机端电压保持在给定值。控制并联运行的发电机之间的无功功率分配。提高发电机并联运行的静态稳定性。提高发电机并联运行的暂态稳定性。当发电机内部发生故障时，进行灭磁以降低故障损失程度。根据运行要求，发电机应执行最大励磁限制和最小励磁限制。励磁系统分类我厂发电机励磁系统采用机端自并励静态励磁系统(成套进口瑞士ABB公司原装产品，型号：UNITROL 500

2、0系列Q5S-O/U251-S6000)。发电机励磁系统基本原理框图、系统设备介绍、运行及性能要求、UN5000励磁系统、技术数据表、运行方式、保护及逻辑电路、发电机静态励磁系统原理图、无旋转部件的三相油浸励磁变压器。运行可靠性高，调整维护简单，检修方便。它可以缩短机组的轴系长度，缩短电厂的长度。汽轮发电机轴长的缩短可以提高轴系的稳定性和机组的安全运行水平。主励磁机无延时环节，属于初始响应高、技术指标高、响应快、性能参数好的励磁系统。自并励励磁系统及其主要优点，励磁装置、隐极同步发电机、转子离线、大集电环、电刷、就地控制面板LCP、LCP，可用于UN5000励磁系统的就地操作。它还可以显示重要

3、的过程信号。它是可编程的，通过ARCNET总线与系统相连。正常运行时的LCP状态、维护操作面板(手持屏幕)UNS0874(SPA)，以及用于调试和维护的多功能手持屏幕SPA。它具有本地操作、参数设置和应用编程功能。它可以显示励磁系统数据(如发电机端电压、励磁电流和励磁电压)和设定参数。它还具有实时报警和故障记录管理功能。手持屏幕有16个触摸键和一个420字符的液晶显示屏，类似于袖珍计算器。通过串行接口RS485与励磁装置连接，数据传输速率为9600比特/秒。手持屏幕的电源由串行电缆提供，不需要电池。手持屏幕和AVR双通道之间的通信通过公共接口实现。这两个通道通过它们自己的标识号来区分，因此您可

4、以自由选择与任何一个通道通信，而无需重新连接电缆。CMT是一个非常方便的软件工具，可以安装在个人电脑上进行设备的调试和维护。其主要功能：就地控制面板功能趋势图功能故障记录功能显示和删除内部故障记录功能软件框图实时显示功能编程功能参数修改、加载和磁盘保存功能以文件形式保存电流设置和图形记录功能、调试和维护工具(CMT)、发电机励磁系统AVR和励磁调节器(AVR)采用数字微机型，AVR具有无功功率和功率因数等自动调节功能。励磁调节器配有过励磁限制、过励磁保护、低励磁限制、电力系统稳定器、电压/电流限制、转子过电压保护和PT断线闭锁保护；其附加功能包括转子一点接地保护、转子温度测量、串行通信模块、跳

5、线、数字信号处理器智能均流、轴电压毛刺吸收装置等。两个相同且独立的自动励磁调节器用于并联运行，两个通道可以自动相互跟踪。当一个调节器通道出现故障时，它可以自动切换到另一个通道进行工作对设定值(参数)的任何改变都已经过检查和测试。通电前检查，在励磁系统投入运行前，必须确保所有所需的电源都已送来并能安全启动。必须进行以下检查：系统维护已经完成。控制柜和电源柜已准备好运行并正确锁定。发电机输出空载，连接励磁变压器和励磁柜的输入/输出电缆断开(拆除临时接地线)。灭磁开关的控制电源和调节器电源已经发出。不会产生报警和故障信息。励磁系统切换到遥控模式。励磁系统切换到自动运行模式。发电机达到额定速度(检查显

6、示仪器上的速度)。通电顺序、发电机空载特性曲线、发电机空载运行、发电机端电压等于转子感应电势。在恒速条件下，发电机的端电压直接取决于励磁电流。当发电机电压不超过额定电压时，发电机端电压和励磁电流之间的关系几乎是线性的。当发电机电压超过额定值时，会出现饱和，这通常取决于定子铁芯的设计。如果你想在额定值的基础上进一步增加发电机电压，你必须增加更多的励磁电流，这超过了与电压成比例的励磁电流。运行期间应进行以下定期检查：(a)限制器在控制室中起作用。工作调节器的设定值没有达到极限设定值。通道已平衡，可以进行通道切换。励磁电流、发电机电压和无功功率稳定。b) :在励磁柜中没有报警动作。只有正常的噪音。停

7、机顺序、发电机励磁系统的励磁和灭磁。当励磁开始时，发电机的励磁能量来自发电机的剩余电压。当可控硅输入电压升至10 V和20 V时，可控硅整流桥和励磁调节器投入正常运行，软励磁过程由自动电压调节器控制。如果由于长期停机等原因，发电机剩余电压不能满足励磁要求，则采用220伏DC电源励磁方式，当发电机电压升至规定值时，励磁电路自动断开。自动灭磁装置安装在励磁回路的DC侧。灭磁开关的额定参数根据励磁系统的强励磁条件选择(当电机端电压为额定电压的80%时，强励磁倍数为额定励磁电压的两倍)。灭磁开关型号为HPB60M81S，额定电压为1000伏，分断电压为3000伏，设计分断电压为1900伏，短路电流分断

8、能力超过100KA。发电机励磁系统的性能当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电流和电压的1.1倍时，励磁系统可以连续运行。励磁系统具有短时过载能力，励磁系统的励磁倍数不小于2(即使定子电压降至静态励磁系统额定值的80%)，允许励磁时间为20秒。励磁系统具有较高的初始响应特性，励磁电压的增加值在0.05秒内达到最高电压与额定电压之差的95%。励磁系统的响应比(v)，即电压上升速度，不小于3.58次/秒。励磁调节器的调压范围：发电机空载时，可在额定电压的20-110%范围内平稳调节，设定电压的分辨率不大于额定电压的0.2%。发电机空载时，手动调压范围为10%-130%。如果使用6300伏辅助电

9、源作为励磁电源，手动调节范围可从00%开始，满足发电机零启动升压试验的要求。功率整流装置的电源柜退出运行时，满足发电机强励磁和1.1倍额定励磁电流的要求。当两个电源柜不工作时，它们可以提供发电机额定工况所需的励磁容量。整流器装置的每个功率元件是技术数据表，带紧急备用通道的双通道系统，在主通道1和主通道2之间切换，该励磁系统有两个完全独立的调节器和控制通道(通道1和通道2)。这两个通道完全相同，因此您可以自由选择通道1或通道2作为工作通道。备用频道(非活动频道)总是自动跟踪活动频道。基本上，除了以下情况，信道切换可以在任何时候进行：如果工作信道检测到故障，它将自动紧急切换到第二信道。然后，在故障

10、修复之前，不可能切换回故障通道。如果不工作通道出现故障，则无法手动从工作通道切换到不工作通道。如果一个通道出现故障，发电机电压也会受到动态干扰。但是，应立即自动切换到不工作通道，该通道不应跟随发电机电压的动态扰动。为了防止这种情况发生，非活动通道跟随发电机电压的速度相对较慢，并且有一个时间延迟。应考虑手动从工作通道切换到非工作通道的相应慢度。直接跟随发电机的电压变化，切换具有短延迟。这种方法可以在任何情况下实现无扰切换。主通道在自动/手动模式之间切换，励磁系统的特征在于每个主通道有一个自动调节器(自动模式)和一个手动调节器(手动模式)。在自动模式下，发电机电压被调节，因此在发电机端产生恒定电压

11、。另一方面，在手动模式下，发电机励磁(磁场电流)保持恒定，并且随着发电机负载的变化，必须手动调整发电机励磁(磁场电流的设定点)以保持发电机电压恒定。基本上，因为不工作的调节器总是跟随工作的调节器，所以可以随时在工作模式之间切换。切换到紧急备用通道，除了两个主通道外，励磁系统还增加了两个紧急备用通道。紧急备用通道类似于主通道的手动模式，配有励磁电流调节器。除励磁电流调节器外，应急备用通道还配有独立于主通道的过压保护和触发脉冲控制器。插入主通道的过压保护插件起到后备保护的作用。应急备用通道励磁电流调节器与主通道励磁电流调节器功能相同。也就是说，紧急备用通道仅调节励磁电流，而不是发电机电压。紧急备用

12、通道的励磁电流调节器自动跟随主通道，因此，在主通道出现故障的情况下，会自动执行无扰动切换。从主通道到紧急备用通道的手动切换只能由授权的特殊操作员执行。两个调节器的以下调整使它们能够切换回主通道。叠加控制：无功功率调节器/功率因数调节器投入/退出。如果选择了自动模式，并且发电机连接到电网，它可以切换到无功功率调节器(Q)/功率因数调节器(cosPhi)。无功功率调节器(Q)/功率因数调节器(cosPhi)是电压调节器的上调节器，它在运行中只能缓慢工作。因此，电网的短期故障不会影响上调节器，但电压调节器是工作的。自动模式下的所有限制器都像以前一样工作，必要时可以控制包括上部调节器在内的电压调节器。

13、无功功率调节器/功率因数调节器的特点是设置自己的给定点(给定点积分器)。当上部调节器关闭时，设定值始终跟随实际值(当前无功功率/当前功率因数)。这意味着发电机工作点从电压调节器到上调节器的转换不能立即生效。只有在上部调节器的设定值被“向上升高/向下降低”命令调整后，无功功率品质因数/功率因数才会相应地改变。叠加控制：无功功率调节器/功率因数调节器输入/输出，转子接地保护装置UNS3020的原理图和外形图、和。，轴承油膜，滑环，C场_转子。CROTOR_GROUND，CFIELD_ROTOR，轴电流滤波器，轴电流，跳线触发板，触发单元UNS0017是静态灭磁装置(跳线)的一部分，并具有多个独立的

14、放电晶闸管触发电路。发电机的可控灭磁电路为双冗余，同时与灭磁开关的跳闸线圈相连。有一个电压监控电路，当励磁电压超过设定值时，该电路将自动触发晶闸管。因此，作为独立的过压保护装置，跳线可以保护晶闸管和磁场绕组免受危险过压尖峰的影响。失磁保护。当发电机的工作点超过其稳定性极限时，失磁保护动作，发电机跳闸。使用功率图上的五个点来设置保护曲线。保护曲线类似于功率因数限制器。然而，市盈率保护曲线在市盈率限制曲线的基础上向左移动5到10倍。由于同步发电机的稳定极限与发电机端电压有关，因此保护曲线也与发电机端电压成比例地进行修正。当发电机的运行点超过保护曲线时，定时器被触发，在可调延迟后发出发电机跳闸命令。

15、定时器延时启动信号也可用于报警。过励磁保护(伏/赫兹触发)用于防止同步发电机和变压器过流。过励磁保护首先根据发电机频率和设定值计算出端电压的电流允许值。如果发电机的实际电压超过允许值，将触发计时器延迟。延迟结束前，如果电压仍未恢复到允许值，将发出跳闸信号。凸极同步发电机在额定端电压下的典型功率图及相应的运行极限位置，定子电流限制器在过励磁侧和欠励磁侧运行极限的原理框图，定子电流限制器，用于防止发电机定子过热，对过励磁侧和欠励磁侧都有效。其工作原理类似于最大励磁电流限制器。主要区别在于定子电流限制器没有确定的最大定子电流限值。当时间接近零时，极限值理论上趋于无穷大(Imax)。通过适当的参数设置

16、，可以获得接近定子绕组最大允许热能Emax的反时限特性。定子电流限制器分为欠励磁侧和过励磁侧两部分，其限制量为定子电流的平均值。当发电机过励磁时，欠励磁侧的定子电流限制器被切断，反之亦然。通过检测负载的功率因数，可以保证定子限流器双向(过励磁和欠励磁)动作的正确性。显然，定子电流限制器不会影响发电机的有功电流分量。如果发电机的有功电流分量高于定子电流限制器的极限值，限制器将自动将发电机的无功功率调整为零，以避免误操作。用于防止转子电路过热的最大励磁电流限制器和最小励磁电流限制器具有反时限特性。限制器有两个极限值：一个是强励磁最大值限流器，另一个是允许连续运行的过热极限值。与过热极限值相关的两个控制参数是转子等效加热时间和转子等效冷却时间。在同步发电机正常运行期间(限制器动作)，最大励磁电流限制器的极限值为Imax，即AVR在必要时可提供强励磁电流。当需要强制消除系统故障时，如果励磁电流的实际值超过过热限值，调节器将启动剩余功率积分器，将电流偏差i2 (iIfieldItherm)与时间积分，结果与励磁绕组的加热能量成正比。如果激励电流继续高于过