《励磁系统及装置》PPT课件.ppt

1、1,水电站励磁系统,主讲：李晓勇 陕 西 .石 泉 2008年8月,励磁系统概述,励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。 在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平

2、；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性。,3,静止整流励磁系统,静止整流励磁系统及装置：用静止整流器 晶闸管（可控硅整流器）或二极管整流器将交流电源整流成直流电源，供给同步发电机可调励磁电流的系统及装置。它包括交流电源（电压源）或电压与电流源、交流励磁机、功率单元、 自动励磁调节器、 手动控制部分、 灭磁 、保护、 监视装置和指示仪表等构成。,4,励磁系统的主要任务,1) 维持电压在给定水平运行，即控制电压。 2) 合理分配并列机组无功功率，即分配无功。 3) 提高电力系统的稳定性。 4) 发电机变压器组内部出现短路时，快速灭磁，以避免事故扩大。 5) 电力系统发生

3、短路事故或其他原因使发电机电压严重下降时，对发电机进行强行励磁，以提高电力系统的动稳定性和继电保护动作的准确性。 6) 在发电机由于突然甩负荷等原因造成发电机过电压时，对发电机进行强行减磁，以限制发电机电压过度升高。,5,同步发电机励磁的分类,按励磁电源分类： （1）直流励磁机励磁系统； （2）交流励磁机励磁系统； （3）自并励励磁系统。,6,励磁方式,励磁方式：自并激, 三相全控桥静止晶闸管整流励磁。 三相桥式全控整流电路，六个桥臂元件全都采用可控硅管。它既可工作于整流状态，将交流变成直流；也可工作于逆变状态，将直流变成交流。其触发脉冲的宽度均大于60，即所谓“宽脉冲触发”，或者采用“双脉冲

4、触发”。,7,励磁系统的构成,励磁系统由励磁变压器，电制动变压器，切换开关，晶闸管功率整流桥，励磁调节器，灭磁回路，操作、检测、保护、信号、起励回路等部分组成 在电制动工况时的励磁电流取自厂用电，调节器自动按恒励磁电流方式调节，直到制动结束。,8,励磁系统组成方框图,励磁系统组成方框图,9,晶闸管整流器,晶闸管整流器由两个全控整流桥组成，分两柜安装。 每个功率柜装有晶闸管全控整流桥一套、交流侧过电压保护用压敏电阻一套、风机一台、智能控制系统一套。 智能控制系统包括可编程控制器、智能操作屏（带触摸键功能的液晶显示器）、以及相应的输入输出接口电路等。由于引入了智能控制系统，功率柜的操作和状态监视均

5、实现了智能化。这包括风机控制、功率柜状态监测、输出电流和桥臂电流监测、风温监测、信号显示等。 功率柜的冷却采用风机强迫风冷方式。,10,灭磁回路及转子过电压保护,灭磁开关采用ABB公司生产的磁场断路器，其参数如下: 类型能量转移型 规格E2N-1600/E 灭磁方式：正常停机时逆变灭磁；事故停机时，在跳灭磁开关的同时，把磁场能量转移到线性电阻和氧化锌非线性电阻，由其耗能灭磁。 转子过电压保护采用晶闸管跨接器。其动作整定值高于最大整流电压的峰值，但最高不超过硅元件允许的反向电压。当转子正向过电压和反向过电压大于整定电压值时，可控硅或二极管导通使转子回路闭合，转子能量得以泻放，从而达到限制转子过电

6、压的目的。,11,励磁调节器,励磁调节器由三个通道组成，其型号为LTW6200型励磁调节器，采用PID调节原理，附设PSS功能。 励磁调节器为微机/微机/模拟三通道型，包括两个数字式自动通道（A、B）和一个模拟式手动通道（C），三个通道通过两条外部总线联结。 三个调节通道及测量元件、操作元件、电源等装于一个调节柜内。 三通道以主从方式工作，正常方式为A通道工作，B通道及C通道自动跟踪A通道。可选择B通道或C通道作为备用通道。当A通道出现故障时，自动切换到备用通道运行。同样，当B通道投入运行后出现故障，自动切换到C通道运行。A、B通道可相互跟踪，C通道总是自动跟踪当前运行通道。,12,励磁系统组

7、成原理图,励磁系统组成原理图,13,励磁系统原理图,自并励可控硅静止整流励磁系统原理图,14,电气制动工作原理,本机组的电气制动采用发电机机端三相直接短路方式，制动的励磁电源采用独立的励磁电源变压器，电源取自厂用电。 当机组解列需要正常停机时，首先由监控系统发出指令，令励磁调节器逆变灭磁，一般在具备以下条件时 1、机组出口开关分闸 2、机组停机令 3、导叶全关 4、机组无事故 5、机组转速下降到60额定值,15,电气制动功能的硬件组成,电制动功能是LTW6200+型励磁调节器的一个标准软件功能，它只需在原励磁系统的基础上增加电制动变压器、定子三相短路开关RES、整流变压器副边的断路器QL1、电

8、气制动电源变压器副边的断路器QL2及其相应的控制回路等就可实现机组停机时的电制动功能。,16,水电励磁装置的发展趋势,从水电机组励磁调节器研究开发及发展情况看，励磁装置开发的重点是调节器。新材料、新器件、新技术的应用，会促使励磁装置向操作简单、功能丰富、运行可靠等方面发展。 1）微机励磁调节器的调节控制和限制保护等所有功能，均是通过软件实现，随着硬件集成度的提高，CPU功能愈来愈强，运算时间愈来愈短，硬件结构可以做得越来越简单。 2）在励磁方式上，大中型机组多采用自并励方式。因而反应速度快，动态品质优良，有利于长距离输电，并能提高机组和电力系统的暂态稳定。,17,水电励磁装置的发展趋势,3）向取消机械式灭磁开关的方向发展。随着大功率电力电子元件的发展，采用电子开关来代替机械式灭磁开关。这是因为电子开关无机械触点、无火花和瞬时过电压、动作速度快、易于维护，克服了机械开关动作频繁、触头易烧坏、机械调整复杂、易失控后产生危险的转子过电压等缺点。 4）对水电机组而言，励磁置不光能满足励磁方面的性能要求，还有电气制动功能。用电气制动只需在发电机出口增加一组短路开关，而励磁系统无需增加其他设备就能用于机组制动。