1000MW機組電氣培訓(xùn)教材第二章.

1、第二章發(fā)電機勵磁系統(tǒng)第一節(jié) 對大型發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的要求同步發(fā)電機是電力系統(tǒng)的主要設(shè)備，它是將旋轉(zhuǎn)形式的機械功率轉(zhuǎn)換成電磁功率形式的設(shè)備， 為完成這一轉(zhuǎn)換，它本身需要一個直流磁場，產(chǎn)生這個磁場的直流電流稱為同步發(fā)電機的勵磁電流。同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)主要由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器（裝置）兩大部分組成，其框圖如圖 2-1-1所爾。勵磁功率單元是指向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組提供直流勵磁電流的勵磁電源部分，而勵磁調(diào)節(jié)器 則是根據(jù)控制要求的輸入信號和給定的調(diào)節(jié)準則控制勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調(diào)分器、勵 磁功率單元和發(fā)電機本身一起組成的整個系統(tǒng)稱為勵磁控制系統(tǒng)。r.E亠一r r1i Ua IJ電力系統(tǒng)11助

2、率單元V1i m吋11勵鐵調(diào)節(jié)器輸入佰號iL1圖2-1-1勵磁控制系統(tǒng)構(gòu)成圖勵磁系統(tǒng)的主要作用同步發(fā)電機的運行特性與它的空載電動勢Eg0值的大小有關(guān)，而Ego值是發(fā)電機勵磁電流的函數(shù)，所以調(diào)節(jié)勵磁電流就等于調(diào)節(jié)發(fā)電機的運行特性。在電力系統(tǒng)正常運行和事故運行中，同步發(fā) 電機的勵磁系統(tǒng)起著重要的作用，優(yōu)良的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)不僅可以保證發(fā)電機安全運行；提供合格的 電能，而還能改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定條件。勵磁系統(tǒng)的主要作用有：1 .根據(jù)發(fā)電機負荷變化相應(yīng)地調(diào)節(jié)勵磁電流，以維持機端電壓為給定值；2 控制并列運行發(fā)電機間無功功率分配；3 提高發(fā)電機并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性；4 .提高發(fā)電機并列運行的暫態(tài)穩(wěn)定性；5在發(fā)

3、電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進行滅磁，以減小故障損失程度；6 根據(jù)運行要求對發(fā)電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。二、對大型發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的要求隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)電機單機容量增加，對發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)提出了更高的要求。除維 持發(fā)電機電壓水平外，還要求勵磁控制系統(tǒng)能對電力系統(tǒng)的靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定起作用。并由于微處理 機迅速發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，采用微機型雙自動勵磁調(diào)節(jié)器方案已成為大型發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設(shè)計的 首選方案。勵磁系統(tǒng)是發(fā)電機正常運行時自動控制電壓的環(huán)節(jié)，也是提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的有效措 施，玉環(huán)電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)一般應(yīng)具有如下技術(shù)特點：1. 勵磁方式：采用同軸交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)。為監(jiān)測發(fā)電機

4、轉(zhuǎn)子接地，發(fā)電機應(yīng)裝 設(shè)轉(zhuǎn)子接地檢測滑環(huán)并配置引接碳刷裝置。2. 強勵要求：強勵電壓倍數(shù)為 1.8 ，強勵電流倍數(shù)為 1.5 。3. 1.1 倍額定勵磁電壓和額定電流時的運行要求：當(dāng)發(fā)電機的勵磁電壓和電流不超過其額定勵 磁電流和電壓的 1.1 倍時，勵磁系統(tǒng)能保證連續(xù)運行。4. 短時過載能力：勵磁系統(tǒng)具有短時過載能力，按強勵電壓倍數(shù)為 1.8 ，強勵電流倍數(shù)為 1.5 ， 持續(xù)時間 10 秒設(shè)計。5. 電壓調(diào)節(jié)精度和調(diào)差率：發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)精度，不大于 0.5 的額定電壓。勵磁控制系統(tǒng)暫態(tài) 增益和動態(tài)增益的值能在機端電壓突降1520 %時，保證使可控硅控制角達到最小值。AVR對發(fā)電機電壓的調(diào)差采

5、用無功調(diào)差。調(diào)差率范圍應(yīng)不小于10%。6. 電壓響應(yīng)速度：無刷勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)時間不大于0.5 秒。在空載額定電壓下，當(dāng)電壓給定階躍響應(yīng)為 10%時，發(fā)電機電壓超調(diào)量不大于階躍量的30%；振蕩次數(shù)不超過 3 次；發(fā)電機定子電壓的調(diào)整時間不超過 5 秒。發(fā)電機零起升壓時，自動電壓調(diào)節(jié)器保證定子電壓的超調(diào)量不超過額 定值的 10%，調(diào)節(jié)時間不大于 10秒，電壓振蕩次數(shù)不大于 3 次。7. 電壓頻率特性：當(dāng)發(fā)電機空載頻率變化 1%，采用電壓調(diào)節(jié)器時，其端電壓變化不大于0.25 %額定值。在發(fā)電機空載運行狀態(tài)下，自動電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓速度，不大于1%額定電壓 / 秒；不小于 0.3 %額定電壓 / 秒。

6、8. 電壓響應(yīng)比：無刷勵磁系統(tǒng)電壓響應(yīng)比不小于 2.5 倍/ 秒。9. 自動電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓范圍： 發(fā)電機自動調(diào)整范圍： 空載時能在 20% 110%額定電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定平滑調(diào)節(jié)；負載時能在90 % 1 1 0 %額定電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定平滑調(diào)節(jié)。整定電壓的分辨率不大于額定電壓的 0.2%。發(fā)電機手動調(diào)節(jié)范圍：能從10%空載勵磁電壓到 110%額定勵磁電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定平滑調(diào)節(jié)。10. 電壓頻率特性：當(dāng)發(fā)電機空載頻率變化 1%，采用電壓調(diào)節(jié)器時，其端電壓變化不大于0.25 %額定值。在發(fā)電機空載運行狀態(tài)下，自動電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)壓速度，不大于1%額定電壓 / 秒；不小于 0.3 %額定電壓 / 秒。11. 發(fā)

7、電機轉(zhuǎn)子線圈過電壓保護：旋轉(zhuǎn)整流裝置設(shè)有必要的R-C吸收回路，用于抑制尖峰過電壓。旋轉(zhuǎn)整流裝置能承受直流側(cè)短路故障、發(fā)電機滑極、異步運行等工況而不損壞。12. 旋轉(zhuǎn)整流裝置：旋轉(zhuǎn)整流裝置中的并聯(lián)元件采用具有高反向電壓的二極管，每臂有10 個支路，共 20 個二極管，有足夠的裕量，能保證額定勵磁和強勵的要求。嚴格控制二極管的正向壓降及 其偏差。 旋轉(zhuǎn)整流裝置及旋轉(zhuǎn)熔斷器應(yīng)能承受離心力作用， 其特性不應(yīng)由于疲勞而損壞或明顯變化。 旋轉(zhuǎn)整流裝置配有保護旋轉(zhuǎn)熔斷器，在正常運行時熔斷器不產(chǎn)生有害疲勞，也不會產(chǎn)生特性畸變， 熔斷器熔絲熔斷有信號指示。第二節(jié)1000MV機組勵磁系統(tǒng)早期的汽輪發(fā)電機的勵磁主要

8、是采用直流勵磁機系統(tǒng)。對于勵磁功率大于 600kW的汽輪發(fā)電機，無法采用同軸直流勵磁機系統(tǒng)。目前都采用交流勵磁機勵磁方式，其中按功率整流器是靜止還是旋 轉(zhuǎn)的不同又可分為交流勵磁機靜止整流器勵磁方式（有刷） 和交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器勵磁方式 （ 無刷）兩種，以及靜止勵磁方式，其中最具代表性的是自并勵勵磁方式，后兩種勵磁方式多用于大型（容量在100MW及以上）汽輪發(fā)電機組。以下簡要介紹無刷勵磁方式。由同軸永磁式副勵磁機、交流主勵磁機、靜止硅整流裝置和自動調(diào)整磁裝置組成。發(fā)電機的磁場由交流勵磁機的輸出經(jīng)三相橋式聯(lián)結(jié)的靜止硅整流裝置提供，而交流勵磁機的磁場則由永磁式副 勵磁機經(jīng)自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的三相全控

9、橋式整流器提供。這一勵磁方式不受電力系統(tǒng)運行狀況的影 響，可減小勵系統(tǒng)的時間常數(shù)，但動態(tài)性能差，適用于靠近負荷中心的火電廠。交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整 流器勵磁方式通常稱為無刷勵磁方式。這種勵磁方式屬于三機勵磁機范疇，所不同的是旋轉(zhuǎn)整流裝 置與發(fā)電機、主勵磁機和副勵磁機在同軸上旋轉(zhuǎn)，因而取消了炭刷和滑環(huán)，避免了因炭粉和銅末引 起的電機繞組的絕緣污染。除了三機勵磁方式的共有問題外，無刷勵磁方式的特殊問題，一是勵磁 回路無滅磁裝置，事故跳閘后發(fā)電機靠自然滅磁，滅磁時間相對較長；二是旋轉(zhuǎn)整流裝置難以直接 測量和觀察勵磁電流和電壓。無刷勵磁方式國外以美國西屋公司、日本三菱公司、德國西門子公司 和法國阿爾斯通公司

10、的產(chǎn)品居多。我國近年來引進西屋技術(shù)生產(chǎn)的300MW以上汽輪發(fā)電機也是采用這種無刷勵磁方式。一、勵磁系統(tǒng)的組成原理 在交流勵磁機靜止可控整流器勵磁系統(tǒng)中，交流勵磁機輸出經(jīng)晶閘管整流后，供給發(fā)電機 勵電流。其電壓響應(yīng)速度快，動態(tài)性能好，采用三相全控整流橋時還可實現(xiàn)逆變快速滅磁。用于對 強勵頂值電壓和電壓增長速度要求更高的發(fā)電機，已在 600750MW 汽輪發(fā)電機上采用。如圖 2-2-1 所示，同步發(fā)電機正常工作，首先必須有一定的勵磁電流，這個勵磁電流一般由勵 磁機來提供。而勵磁電流的大小與同步發(fā)電機的機端電壓存在一定的關(guān)系，通過調(diào)節(jié)勵磁電流，就 可以改變和影響同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中的運行特征，這就

11、是勵磁系統(tǒng)中的勵磁控制系統(tǒng)的功能。 交流勵磁機旋轉(zhuǎn)硅整流器勵磁系統(tǒng)的勵磁主回路的硅整流二極管是與交流勵磁機電樞和主機轉(zhuǎn)子同 軸旋轉(zhuǎn)的，勵磁電流不需經(jīng)炭刷及滑環(huán)引入發(fā)電機的轉(zhuǎn)子繞組。因此，這種勵磁系統(tǒng)又稱為無刷勵 磁系統(tǒng) （ 或旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng) ） 。無刷勵磁按旋轉(zhuǎn)整流器類型分為旋轉(zhuǎn)二極管型和旋轉(zhuǎn)可控硅型， 其系統(tǒng)原理圖如圖 2-2-l 所示：目前實際上采用的均是旋轉(zhuǎn)二極管型，旋轉(zhuǎn)可控硅型的旋轉(zhuǎn)中收發(fā) 觸發(fā)脈沖及檢測等技術(shù)問題尚處于研究階段?？刂葡到y(tǒng)一般由勵磁功率單元和勵磁調(diào)節(jié)器兩個部分組成，與發(fā)電機一起構(gòu)成一個反饋控制系 統(tǒng)。勵磁功率單元向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流電源，勵磁調(diào)節(jié)器根據(jù)輸入信號和

12、給定的調(diào)節(jié)準則控 制勵磁功率單元的輸出。在無刷旋轉(zhuǎn)二極管勵磁系統(tǒng)中，主勵磁機一般采用100Hz 電樞旋轉(zhuǎn)式交流發(fā)電機，交流勵磁機的輸出經(jīng)硅二極管整流橋整流后直接送入主機轉(zhuǎn)子繞組。旋轉(zhuǎn)二極管組成三相 橋式整流電路，一般分成兩組，分別安裝在兩組同軸旋轉(zhuǎn)的與軸絕緣的金屬圓盤（散熱盤 ）上。一組為陰極型硅二極管，陰極固定在同一個散熱盤上，稱共陰極組；另一組用陽極型硅二極管，其陽極 固定在另一個散熱盤上，稱共陽極組。每臂的硅二極管可以串聯(lián)或并聯(lián)。硅二極管的并聯(lián)個數(shù)，應(yīng) 根據(jù)額定勵磁電流，加上 20的裕度，還要考慮 15左右的電流不平衡來選擇，以保證當(dāng)一個并聯(lián) 支路的快速熔斷器熔斷后，其余支路仍能維持發(fā)電

13、機額定出力運行。此外，對于短時的強勵電流以 及發(fā)電機突然短路產(chǎn)生的過電流，也應(yīng)加以考慮。硅二極管的串聯(lián)個數(shù)，應(yīng)根據(jù)惡劣條件下產(chǎn)生的 反向電壓的數(shù)值來選擇。目前，硅二極管的額定反向電壓和額定正向電流的制造水平都已很高，一 般情況下，每分支僅用一個二極管，每臂二極管的并聯(lián)數(shù)也大為減少，因而容納整流器的輪架尺寸 只比原來容納滑環(huán)和電刷的地方略大一些。由于無刷勵磁方式硅整流元件和熔斷器均裝在旋轉(zhuǎn)圓盤周圍，因此必須考慮圓盤承受強大離心 力的機械強度，連接在硅整流元件上用于保護的并聯(lián)電阻、電容等元件，也要采用耐離心力的材料， 并用環(huán)氧樹脂固定。為了簡單和可靠，往往取消了與硅二極管并聯(lián)的阻容抑制保護回路，而

14、選用反 向峰值電壓高的硅二極管。為了簡化過電壓保護，一般僅在硅整流器直流側(cè)裝設(shè)一個并聯(lián)電阻。無刷勵磁方式取消了滑環(huán)和電刷后帶來了兩方面新的問題：一是無法用常規(guī)的方法直接測量轉(zhuǎn) 子電流、轉(zhuǎn)子溫度、監(jiān)視轉(zhuǎn)子回路對地絕緣，監(jiān)視旋轉(zhuǎn)整流橋上的熔斷器等，而必須采用特殊的測 量和監(jiān)視手段；二是無法采用發(fā)電機磁場回路裝設(shè)快速滅磁開關(guān)和放電電阻的傳統(tǒng)滅磁方式，而只 能在交流勵磁機磁場回路裝設(shè)火磁開關(guān)，因此滅磁時間相對較長，300MW汽輪發(fā)電機組無刷勵磁的滅磁時間長達20s。這些問題在技術(shù)上都得到了較好的解決。由于無刷旋轉(zhuǎn)二極管勵磁系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、便于維護、可靠性高的特點、對于大容量的汽輪 發(fā)電機組是適于采用

15、的。日前，國外采用無刷勵磁系統(tǒng)的以美國西屋公司、日本三菱公司、德國西 門子公司和法國阿爾斯通公司居多，并且己在1200MVW勺汽輪發(fā)電機組上采用了無刷勵磁系統(tǒng)，我國引進了 600MW氣輪發(fā)電機無刷勵磁系統(tǒng)全套技術(shù)后，已在300MW及以上大型汽輪發(fā)電機組上采用了無刷勵磁系統(tǒng)。別駐班機aociHz圖2-2-1勵磁系統(tǒng)原理圖（a.旋轉(zhuǎn)二極管勵磁系統(tǒng)b.旋轉(zhuǎn)可控硅勵磁系統(tǒng)）二、無刷勵磁系統(tǒng)工作原理無刷勵磁系統(tǒng)一般由永磁機、主勵磁機和旋轉(zhuǎn)整流裝置三大部件組成，見圖2-2-2。以西屋公司 MARI型無刷勵磁系統(tǒng)為例，永磁機磁極、勵磁機電樞、旋轉(zhuǎn)整流裝置是與發(fā)電機 同軸旋轉(zhuǎn)的。永磁機電樞產(chǎn)生的高頻350Hz

16、電源通過兩組全控整流橋供給主勵磁機磁場繞組，這部分是靜止的。勵磁機電樞繞組直接連至三相橋式全波旋轉(zhuǎn)整流裝置，其正、負極直接與主發(fā)電機轉(zhuǎn) 子連接，供給發(fā)電機勵磁。因此勵磁能源部件全部取消了整流子、電刷和滑環(huán)裝置，如此就構(gòu)成了 無刷勵磁系統(tǒng)。MAR型整流裝置為板式結(jié)構(gòu)，便于維修和更換；快速熔斷器及電容器為單元組合 式；整流裝置電路為三相橋式全波整流，每一支路由兩個并聯(lián)整流管與兩個并聯(lián)熔斷器串聯(lián)，可以 及時開斷故障，當(dāng)每相 25%的硅整流管損壞時，仍能滿足發(fā)電要求。該類勵磁系統(tǒng)勵磁電壓響應(yīng)時 間小于0.1s，故屬高起始響應(yīng)無刷勵磁系統(tǒng)?？刂谱詣与妷赫{(diào)節(jié)的可控硅整流器的控制角.達到實 現(xiàn)調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁

17、的要求。在正常情況下，發(fā)電機勵磁電流的大小，由自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR按發(fā)電機輸出端電壓偏差信號可以自動調(diào)節(jié)，維持發(fā)電機端電壓在給定的水平上。勵磁機冷卻系統(tǒng)是其正常運行的重要條件，MAR型勵磁機為空冷方式，通風(fēng)上沒有專門的風(fēng)扇設(shè)計，僅利用旋轉(zhuǎn)二極管的徑向安裝，旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生風(fēng)壓作用；勵磁機內(nèi)設(shè)有一組冷卻器，冷卻水取 自閉式水系統(tǒng)；為防止勵磁機圓筒電樞旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生負壓，軸承向勵磁機漏油，在勵磁機頂部設(shè)有一只 過濾器與大氣連通。圖2-2-2無刷勵磁系統(tǒng)原理接線圖1無刷主勵磁機電樞； 2永磁機電樞；3永磁機磁極；4旋轉(zhuǎn)整流裝置;5主發(fā)電機電樞；6無刷主勵磁機磁場； 7可控硅整流裝置；8主發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場四、玉環(huán)電

18、廠勵磁機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點（一）勵磁方式采用同軸交流勵磁機旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)，取消了換向器、集電環(huán)和炭刷裝置，提高了安全可 靠性，減少了維護工作。（二）勵磁參數(shù)以交流勵磁機為例：額定功率：2484kW 額定電壓：417V;額定電流：3802A（三）勵磁調(diào)節(jié)裝置隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)電機單機容量增加，對發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)提出了更高的要求。除維 持發(fā)電機電壓水平外，還要求勵磁控制系統(tǒng)能對電力系統(tǒng)的靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定起作用。并由于微處理 機迅速發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，采用微機型雙自動勵磁調(diào)節(jié)器方案已成為大型發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設(shè)計的 首選方案。勵磁機由整流環(huán)、三相主勵磁機、三相副勵磁機、冷卻器、計量和監(jiān)控裝置組成。其

19、結(jié) 構(gòu)如圖2-2-3所示。永久性磁鐵副勵磁機產(chǎn)生的三相交流電由AVR整流、控制，以提供激勵主勵磁機的可變直流電。主勵磁機轉(zhuǎn)子感應(yīng)的三相交流電在旋轉(zhuǎn)式整流器電橋內(nèi)整流后，通過轉(zhuǎn)子軸的直流引線進入發(fā)電機 轉(zhuǎn)子繞組。圖2-2-3帶旋轉(zhuǎn)二極管的無刷勵磁系統(tǒng)（系統(tǒng)圖）1.三相副勵磁機4.三相主勵磁機7.三相引線2.接地故障檢測用電刷和滑環(huán)5.熔斷器響應(yīng)監(jiān)控裝置8. MULTI-CONTRA（接頭3.正交軸測量線圈6.二極管整流裝置9.轉(zhuǎn)子繞組10.定子繞組11.自動電壓調(diào)節(jié)器12.固定式熔斷器響應(yīng)監(jiān)控裝置圖2-2-4主勵磁機結(jié)構(gòu)示意1.聯(lián)軸節(jié)2.整流環(huán)3.勵磁機轉(zhuǎn)子4.風(fēng)機由圖2-2-4可見，整流環(huán)和勵

20、磁機轉(zhuǎn)子安裝在與發(fā)電機轉(zhuǎn)子剛性聯(lián)接的同一個軸上，并由位于其端部的軸承予以支承，這樣發(fā)電機轉(zhuǎn)子和勵磁機轉(zhuǎn)子就由3個軸承予以支承。通過由插入式螺栓和插座組成的多觸點MULTI-CONTAC電觸點系統(tǒng)，兩個軸總成的機械耦合使位于中心軸孔內(nèi)的直流引線同時連接。該電觸點系統(tǒng)也用于補償由熱膨脹造成的引線長度的改變。1.整流環(huán)（圖2-2-5, 圖2-2-6）在三相電橋電路中，整流環(huán)的主要部件是安裝在整流環(huán)上的硅二極管。二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置 如圖2-2-3所示。二極管必需的接觸壓力由一盤簧總成和旋轉(zhuǎn)期間的離心力產(chǎn)生。圖2-2-5中表示出的部件系附加部件，安裝在整流環(huán)內(nèi)。每兩個二級管一組安裝在各鋁合金散熱片中，

21、因而可以將它們并聯(lián)連接。與各個散熱片相聯(lián)的是熔斷器，當(dāng)一個二極管不工作它就會斷開 這兩個二極管。圖2-2-5整流環(huán)內(nèi)部件組合1.散熱片2.絕緣材料3.圓盤式二極管4.絕緣螺栓連接5.帶冷卻孔的承壓件6. MULTI-CONTAC薄 膜7.盤簧8.觸點橋接器為了抑制因整流產(chǎn)生的瞬間電壓峰值，每個整流環(huán)要安裝6個各由一個電容和一個阻尼電阻器組成的RC網(wǎng)絡(luò)。它們組合在一個單樹脂封裝的裝置內(nèi)。經(jīng)過絕緣和冷縮的整流環(huán)將做為直流母線作用于整流器電橋的正負側(cè)。這種結(jié)構(gòu)布置能易于接近所有的部件和最小的電路連接。兩個整流輪的機 械結(jié)構(gòu)設(shè)計是一樣的，只是二極管的正向有所不同。來自整流環(huán)的直流電流通過徑向螺栓進入布

22、置在軸中心孔內(nèi)的直流引線。三相交流電則通過安 裝在整流環(huán)與三相主勵磁機之間的軸周圍的銅導(dǎo)線獲得。導(dǎo)線用捆扎線夾固定，然后配以上扣的接 線片以便進行二極管的內(nèi)部連接。每個散熱片組的 4個二極管提供有一根三相導(dǎo)線。圖2-2-6整流環(huán)部件組合示意圖1.整流環(huán) 2.熔斷器3.二極管4. 聯(lián)軸節(jié) 5. Multico ntact 連接器2 .三相主勵磁機主勵磁機適應(yīng)帶整流負載的要求， 并有較大的儲備容量， 發(fā)電機出口三相短路或不對稱短路時， 勵磁機不產(chǎn)生有害的變形或過熱。 交流主勵磁機采用150Hz。主勵磁機是一臺小型三相隱極式同步發(fā) 電機。玉環(huán)電廠三相主勵磁機系一個6極旋轉(zhuǎn)電樞裝置，見圖2-2-7。這

23、6個極與激勵和阻尼繞組安裝在定子架內(nèi)。磁場繞組位于疊片磁鐵極上。在極靴上裝有母線，其端部連接后形成阻尼繞組。兩個 極之間裝有一個正交軸，用以測量勵磁機的感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子由多層迭片組成。迭片通過貫穿螺栓在 壓縮環(huán)上壓制而成。把三相繞組插入迭片轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)，把繞組導(dǎo)體在鐵芯長度的范圍內(nèi)進行交叉， 然后用玻璃纖維帶把轉(zhuǎn)子繞組的端匝予以固定，在面對整流輪的一側(cè)進行連接。繞組端被延伸到也 與整流環(huán)的三相導(dǎo)線相連接的集電環(huán)，注滿合成樹脂并且在凝固之后，整個轉(zhuǎn)子熱裝到軸上。軸承 位于風(fēng)機后面，由汽輪機潤滑油的供給系統(tǒng)進行強制潤滑油潤滑。3圖2-2-7三相主勵磁機結(jié)構(gòu)示意1. 磁極 2. 定子 3. 轉(zhuǎn)子 4.

24、風(fēng)機3 .三相副勵磁機副勵磁機采用永磁式中頻發(fā)電機，具有良好的外特性，從發(fā)電機空載到強行勵磁時，其端電壓 變化不超過10%額定值。配置用于報警的故障低電壓、過電流檢測繼電器及電壓、電流表計。三相副勵磁機系一 16極旋轉(zhuǎn)磁場裝置。勵磁機的機架裝有帶三相繞組的疊片鐵心。轉(zhuǎn)子由具有懸掛極的輪轂組成，見圖 2-2-8。每個極由10個獨立的永久性磁鐵組成，這些磁鐵裝在一個非磁性的 金屬殼內(nèi)，并用螺栓固定在輪轂與外極靴之間。把轉(zhuǎn)子輪轂熱裝在軸的自由端。圖2-2-8三相副勵磁機結(jié)構(gòu)示意1.軸承 2. 定子 3. 永久性磁鐵轉(zhuǎn)子4.定子繞組4 .勵磁機的冷卻勵磁機（圖2-2-9）是空氣冷卻的。冷卻空氣為閉式循

25、環(huán)，并在橫靠勵磁機安裝的兩個冷卻器裝置中進行再冷卻。整個勵磁機裝在冷卻空氣循環(huán)通過的機殼中。圖2-2-10示出，整流環(huán)從兩側(cè)吸入冷空氣，然后把熱空氣排到位于基板下面的腔室。另一路冷 空氣通過副勵磁機，然后通過風(fēng)機，主勵磁機的機殼才接收到這一冷空氣。冷空氣從兩端進入主勵 磁機，并被傳送至轉(zhuǎn)子體下面的輸送管道，然后通過轉(zhuǎn)子鐵芯的徑向槽排到下腔室。而熱空氣則通 過冷卻器區(qū)返回到主機殼。2圖2-2-9勵磁機結(jié)構(gòu)示意2. 風(fēng)機 3.三相主勵磁機4. 整流環(huán)1. 三相副勵磁機圖2-2-10勵磁機冷卻示意圖5、勵磁機的干燥系統(tǒng)勵磁機還安裝干燥裝置除濕器，旨在防止當(dāng)汽輪發(fā)電機停機時在勵磁機內(nèi)部或在盤車裝置上形

26、 成凝結(jié)水。圖2-2-11干燥器結(jié)構(gòu)圖1.干燥空氣出口2.截流閥3.再生空氣入口4.溫度調(diào)節(jié)裝置5.干燥器外殼6. 干燥空氣入口7.再生空氣出口8.濾網(wǎng)干燥器用于除去勵磁機機殼內(nèi)空氣的水分。干燥器輪用不易燃材料制做，從圖2-2-11、2-2-12可見，在其入口側(cè)干燥器輪裝有一個筒形管道系統(tǒng)，其表面充滿高度吸濕材料。筒形管道按所需尺 寸加工而成，以使其甚至在高速度氣流下也能得到壓力損失較低的層流。正向熱氣流通過以與進入空氣相反的方向轉(zhuǎn)動的干燥器輪時，干燥器輪吸收的水分就會在再生 段被除去，然后排到大氣中。干燥器輪的材料被再生后又可以重新吸收水分。用獨立的氣流即可使吸收水分和再生干燥器輪材料的工序

27、同時進行，從而也能確保連續(xù)不斷地 將空氣進行干燥。在干燥空氣出口管路中安裝截流閥，可防止發(fā)電廠被污染空氣在勵磁機加載期間 被吸入。干燥器輪慢速旋轉(zhuǎn)（每小時大約轉(zhuǎn)動7圈）時進行除濕。蜂巢式干燥器輪由含有晶體氯化鋰的硅化鎂合金制做，而干燥器輪的內(nèi)部再分成4部分，其中1/4部分用于干燥材料的再生，3/4部分用于吸收水分。對于吸收段，要除濕的空氣通過干燥器輪的水分吸收段，空氣中的部分水分就被吸附材料即氯 化鋰除去。而對于再生段，在干燥器輪的再生段，由加熱過的再生空氣清除干燥器輪聚積的水分。 干燥器輪連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)確保連續(xù)除去勵磁機內(nèi)空氣中的水分。123455476圖2-2-12干燥器工作原理圖1.再生

28、空氣出口2.干燥器輪3.加熱器4. 通風(fēng)機5.過濾器6.空氣出口7.截流閥第三節(jié)SITOR集合式晶閘管SITOR集合式晶閘管系列6QG3為轉(zhuǎn)換器電源部分，它由幾個晶閘管及其相應(yīng)的輔助設(shè)備機械或 電氣連接組成靜態(tài)轉(zhuǎn)換器 -A11/-A21 。 SITOR晶閘管系列6QG3516- 5EE0偽THYRISIEM D勵磁裝置的 一部分，用于電站帶旋轉(zhuǎn)整流勵磁的發(fā)電機的閉環(huán)電壓控制。SITOF系列具有下列技術(shù)數(shù)據(jù)：供電電壓：3相，交流 240V+ 0%20%, 400/420HZ ;額定勵磁電流：165A （40 C進風(fēng)溫度）一、結(jié)構(gòu)SITOR集合式晶閘管由6組插入式設(shè)計的機械支架組成。支架包括絕緣的

29、框架和用于布置6組SITOR裝置的母線。帶電流互感器CT的電源端子布置在 SITOR裝置的后部。A10電子板布置在SITOR 集合式晶閘管前部的旋架上。一套SITOR裝置包括：一個圓盤式晶閘管、兩個1/2片的散熱片、一個適合晶閘管的臂回路熔絲、一個在通訊時限制過電壓的緩沖回路。SITOR A10電子板包括：實際值測量電子裝置和觸發(fā)脈沖的電源、控制系統(tǒng)的接口、風(fēng)扇指示、同期電壓、系統(tǒng)低電壓監(jiān)視、旋轉(zhuǎn)勵磁感測、輸出電壓傳感器、電流實際值傳感器（輸出系統(tǒng)傳感 器）、零序電流指示器、臂回路熔絲完整性監(jiān)測、觸發(fā)脈沖獨立傳送的脈沖放大器和變壓器。二、操作原則1. SITOR A10 電子板（6QN5521

30、-0BA 如圖 2-3-1 ）A10電子板為靜電敏感設(shè)備（ESDS,工作時必須采取防靜電措施，否則可能引起設(shè)備損壞或功 能故障。1）電源SITOR晶閘管裝置具有三相交流400V的獨立電源。它提供觸發(fā)脈沖的電壓，并供給信息電子裝置和實際值處理器電源。T269線形變壓器及相應(yīng)端子位于SITOR A10電子板上，其二次側(cè)未調(diào)整的電壓1P24和1N24也在該板上整流和濾波。電壓1P15和1N15及參考電壓1P10通過調(diào)節(jié)器從這些（二次側(cè)）電壓獲得。變壓器的另一個三相二次繞組提供同期電壓VSyn。該電壓從單相和零線獲得，并加載至SITOR接口X2:34和X2:18 ; 旦電源投用，綠燈H34“ P ON

31、馬上點亮；若未使用電源，也可通過10針連接器 X11 P24、N24 M供電。SIMATIt 和HEL信息系統(tǒng)：信息顯示、緩存、打印、過濾和刪除SEL0系統(tǒng)故障、錯誤顯示EV33HESEE過程數(shù)據(jù)處理：最多顯示和處理24個過程數(shù)據(jù)圖2-3-1 A10 電子板操作面板示意圖二進制數(shù)據(jù)處理：最多顯示和處理32個二進制數(shù)據(jù)2）系統(tǒng)低電壓監(jiān)測通過位于電源裝置的輸入端子 X1:1、3、5的低電壓監(jiān)測器感測低電壓。它通過對變壓器T269二次側(cè)（供同期電壓那組）的三相電壓進行檢波實現(xiàn)。該6脈沖直流電壓帶 R79 R130、R132電阻負載。R130上的壓降通過偏差放大器 N76感測，其下游的濾波時間常數(shù)為

32、4.7毫秒。SITOR電子裝置6QN5521-0BA有一個240V、500Hz的電源。裝置通過插入電阻器 R133適應(yīng)該電 壓。低電壓信號的啟動門檻值為 240V-35 %。此時，在 SITOR裝置的接口 X2:35出現(xiàn)一個L信號， 同時紅燈H32“V”點亮。信號在240V-20 %時消失。該低電壓信號僅在外接 P24 N24供電時工作。3）臂回路熔絲完整性監(jiān)測SITOR 6QG35集合式晶閘管裝置具有熔絲完整性監(jiān)測功能，可以檢測一個或多個臂回路熔絲的 故障，并通過光電耦合器隔離，發(fā)信至SITOR接口的針X2:3 （故障時出現(xiàn)一個邏輯低電壓），同時紅燈H33 “ Si”點亮。外接信號（故障，高

33、=15V 5%）可通過連接器 X15:5送至SITOR接口，這要求開關(guān)S241設(shè)為2/3。4）旋轉(zhuǎn)勵磁感測感測電壓UL1-L2和UL1-L3，相位轉(zhuǎn)移使用濾波器感測，并通過光電耦合器送至SITOR接口 X2:37和X2:5。這些信號用于識別相序。在調(diào)試裝置時，必須調(diào)節(jié)電源部分和同期電壓的相位偏置角。5）電流實際值監(jiān)測電流實際值的監(jiān)測通過兩個V型連接的電流互感器實現(xiàn)。負載電阻R271和R273上的電壓1V代表200A電流。關(guān)于頻率信息，負載電壓通過非反相放大器N74增加，并通過電壓-頻率轉(zhuǎn)換器送至SITOR接口 X2:7。關(guān)于模擬量電流的實際值，負載電壓通過系數(shù)-10增加，濾波并輸出到端子X15

34、:2和SITOR接口 X2:24。模擬量值可在試驗插孔I actual引出。當(dāng)開關(guān)S111斷開，外接電流實際值（額定電流時電壓為5V）可通過X15:4引入。6）零序電流指示器（I = 0信號）零序電流信號由比較器 U276產(chǎn)生。信號的大小約為流經(jīng)負載電阻的電流的1.4 %,并送至SITOR接口 X2:39。丨=0為邏輯高，I not 0 為邏輯低。當(dāng)開關(guān)S293斷開，外接零序電流信號邏輯低送入端子X15:3。7) 輸出電壓傳感器在SITOR 6QG35集合式晶閘管裝置內(nèi)，輸出電壓被感測后，通過放大器N296將土 1000V的輸出電壓按比例轉(zhuǎn)化為土 10V。該電壓用于端子 X15:1,并通過電壓

35、-頻率轉(zhuǎn)換器 U240送至SITOR接口 X2:22。8) 脈沖放大器和變壓器觸發(fā)脈沖由相應(yīng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)的觸發(fā)裝置產(chǎn)生，并通過SITOR的X2接口傳送至SITOR集合式晶閘管裝置的電子板 A10，觸發(fā)脈沖可通過 A10上的2mm式驗插孔測量(AA-AF(M1)和BA-BF(M2)； 觸發(fā)脈沖( trigger pulse )發(fā)送到起始脈沖( firing pulse )的輸出階段，通過起始脈沖變壓器應(yīng) 用于晶閘管。起始脈沖的電源也在A10電子板上(P24_I), 一旦0Q電阻器R29移去，將執(zhí)行外接脈沖禁止，如在端子 X1:9和X1:10之間插入一個可靠絕緣的繼電器觸點。只有在SITOR電子

36、模塊A10 斷電后該功能才能重新可用。獨立的觸發(fā)通道提供起始脈沖變壓器的脈沖電流，該電流的峰值 極大地獨立于電源和陰極門的電壓的波動。起始脈沖的最大允許長度為2X 45仰角(7KHz鏈狀脈沖的第一和第二脈沖)，否則，脈沖末端將過負荷。9) 風(fēng)扇指示風(fēng)扇模塊6QX5350未使用，所以連接器X1:12(風(fēng)扇信號)必須與X1:11地位連接，這將避免X2:20 上的永久故障信號。2. SITOR裝置1 )緩沖回路為保護電源半導(dǎo)體，SITOR集合式晶閘管裝置包含緩沖回路，吸收反相恢復(fù)電壓，同時減少通訊的尖峰信號和外部信號源的前部陡峰過電壓。緩沖回路位于每個SITOR裝置的后部。注意：緩沖回路并不提供足夠

37、的電源系統(tǒng)中因開關(guān)操作或環(huán)境引起的高能過電壓保護。需要特 殊的涌流抑制器保護電源半導(dǎo)體防備這種類型的過電壓；2) 熔絲SITOR 6QG3516-5EE01集合式晶閘管裝置提供臂回路熔絲。它們位于SITOR模塊的前部，可在2電子板的旋架打開后從前部進入。熔絲的額定值符合相關(guān)的晶閘管相應(yīng)的I 2t 值(參見 1/2 波內(nèi)短路斷開)和電流、電壓值。第四節(jié) 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)事故處理一、誤強勵現(xiàn)象并列運行的機組突然出現(xiàn)無功功率大大增加致無功功率表打滿 , 運行人員手動不能控制 , 同時伴 隨機組聲音明顯異常 , 有時還伴隨機組過流保護動作 , 可初步判定為可控硅勵磁裝置誤強勵。當(dāng)發(fā)電 機開機合滅磁開關(guān)后

38、未并入電網(wǎng)前機端電壓急劇上升且手動不能控制, 同時伴隨機組聲音異常 , 也可能是可控硅勵磁裝置誤強勵。上述兩種情況 , 往往同時產(chǎn)生勵磁電流過大甚至勵磁電流表指針打滿 , 過勵保護動作。其造成的危害主要有：1) 發(fā)電機勵磁回路過載 , 使轉(zhuǎn)子繞組過熱加速絕緣老化 , 甚至燒壞轉(zhuǎn)子繞組。2) 發(fā)電機無功過載 , 可能引起發(fā)電機過流保護動作 , 造成事故停機。未并列運行機組可使定子回 路產(chǎn)生過電壓造成過壓保護動作 , 或引起發(fā)電機配電裝置及發(fā)電機直饋線上電氣設(shè)備受損。3) 可控硅勵磁裝置主回路元件受損 ,輕則可能使回路中快速熔斷器熔斷 ,重則使可控硅管燒壞。4) 若誤強勵未及時發(fā)現(xiàn) , 又恰遇保護

39、拒動時還可能引起勵磁變壓器嚴重過熱甚至燒毀勵磁變壓器。5) 處理上述這些故障往往造成較長時間停機 ,發(fā)電損失亦大。準確判斷故障性質(zhì)、種類和故障部位都是處理可控硅勵磁裝置誤強勵故障的前提?？赡芤鹫` 強勵的原因有（見圖 2-2-2 ）：1）可控硅管擊穿。引起這類損壞的原因可能有 : 可控硅元件質(zhì)量差、過載時間過長、發(fā)熱或冷卻風(fēng) 機停轉(zhuǎn)引起熱擊穿 ; 雷擊過電壓或操作過電壓使可控硅管擊穿。2） 續(xù)流管開路。續(xù)流管燒斷造成開路可能造成可控硅管換相不良使某相可控硅全開通造成誤強勵。 相應(yīng)的處理措施包括：1）可控硅管擊穿：應(yīng)急判斷可采用下面方法 : 當(dāng)發(fā)生可控硅勵磁裝置誤強勵時 , 對運行機組可迅速減負

40、荷至空載 , 跳開發(fā)電機出口斷路器和滅磁開關(guān) , 保持機組空載額定轉(zhuǎn)速。抽出勵磁屏內(nèi)三相觸發(fā)脈沖板 , 再合滅 磁開關(guān)。 當(dāng)滅磁開關(guān)合上 ,起勵后無勵磁電壓、 勵磁電流 , 發(fā)電機端也無電壓 ,可初步判斷可控硅管未 被擊穿。若一合滅磁開關(guān) , 起勵或不起勵時勵磁電壓、電流和機端電壓直線上升 , 可初步判為可控硅 管擊穿。 若是新?lián)Q的可控硅管還可懷疑控制極誤加陽極高壓。注意: 合滅磁開關(guān)并起勵時要嚴密監(jiān)視勵磁電流和機端電壓 , 一旦出現(xiàn)誤強勵現(xiàn)象 , 應(yīng)不待勵磁電流和機端電壓升至較大值前立即跳開滅磁 開關(guān) , 以防勵磁電流過大對勵磁回路元件造成損失, 機端電壓過高對發(fā)電機定子及機端配電裝置造成損失。初步判斷可控硅管擊穿故障時 , 可停機。找出故障元件后 , 更換即可。2） 續(xù)流管開路續(xù)流管測試比較簡單 ,可斷開一極直接用萬用表高阻擋按普通二極管測量方法。即: 雙向阻抗均大, 可能為開路 ;正向阻抗低 , 反向阻抗大為正常。二、無法加減勵磁電流為了保證發(fā)電機的正常運行 , 三相橋式整流電路必須在正常情況下運行。 一旦由于某些原因?qū)е?電路進入異常狀態(tài) , 將影響發(fā)電機的正常穩(wěn)定運行 ,如交流電源相序不對 , 單相導(dǎo)通 , 一相或兩相觸發(fā) 脈沖丟失 , 一個橋臂或兩個橋臂的快速熔斷器熔斷或可控硅元件損壞等。三相