發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的簡述

1、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的簡述同步發(fā)電機為了實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個直流磁場而產(chǎn)生這個磁場的直流電流，稱為發(fā)電機的勵磁電流。根據(jù)勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機，稱為他勵發(fā)電機，從發(fā)電機本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發(fā)電機。一、發(fā)電機獲得勵磁電流的幾種方式1、直流發(fā)電機供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機，這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發(fā)電機同軸，發(fā)電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點，是過去幾十年間發(fā)電機主要勵磁方式，具有較成熟的運行經(jīng)驗。缺點是

2、勵磁調(diào)節(jié)速度較慢，維護(hù)工作量大，故在10MW以上的機組中很少采用。2、交流勵磁機供電的勵磁方式，現(xiàn)代大容量發(fā)電機有的采用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發(fā)電機大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁，此時，發(fā)電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機。為了提高勵磁調(diào)節(jié)速度，交流勵磁機通常采用100200HZ的中頻發(fā)電機，而交流副勵磁機則采用400500HZ的中頻發(fā)電機。這種發(fā)電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因此

3、，它沒有電刷，滑環(huán)等轉(zhuǎn)動接觸部件，具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝方便等優(yōu)點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。3、無勵磁機的勵磁方式：在勵磁方式中不設(shè)置專門的勵磁機，而從發(fā)電機本身取得勵磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復(fù)勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機出口的整流變壓器取得勵磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機勵磁，這種勵磁方式具有結(jié)簡單，設(shè)備少，投資省和維護(hù)工作量少等優(yōu)點。自復(fù)勵磁方式除沒有整流變壓外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時，給發(fā)電機提供較大的勵磁電流，以彌補整流變壓器輸出的不足。

4、這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。二、發(fā)電機與勵磁電流的有關(guān)特性1、電壓的調(diào)節(jié)自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。無功負(fù)荷電流是造成發(fā)電機端電壓下降的主要原因，當(dāng)勵磁電流不變時，發(fā)電機的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質(zhì)量的要求，發(fā)電機的端電壓應(yīng)基本保持不變，實現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。2、無功功率的調(diào)節(jié)：發(fā)電機與系統(tǒng)并聯(lián)運行時，可以認(rèn)為是與無限大容量電源的母線運行，要改變發(fā)電機勵磁電流，感應(yīng)電勢和定子電流也跟著變化，此時發(fā)電機的無功電流也跟著變化。當(dāng)發(fā)電機與無限

5、大容量系統(tǒng)并聯(lián)運行時，為了改變發(fā)電機的無功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機勵磁電流并不是通常所說的“調(diào)壓”，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。 3、無功負(fù)荷的分配：并聯(lián)運行的發(fā)電機根據(jù)各自的額定容量，按比例進(jìn)行無功電流的分配。大容量發(fā)電機應(yīng)負(fù)擔(dān)較多無功負(fù)荷，而容量較小的則負(fù)提供較少的無功負(fù)荷。為了實現(xiàn)無功負(fù)荷能自動分配，可以通過自動高壓調(diào)節(jié)的勵磁裝置，改變發(fā)電機勵磁電流維持其端電壓不變，還可對發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)并聯(lián)運行發(fā)電機無功負(fù)荷的合理分配。三、自動調(diào)節(jié)勵磁電流的方法在改變發(fā)電機的勵磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，因為該回路中電流很大，不便于進(jìn)

6、行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵磁機的勵磁電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機勵磁回路的電阻，改變勵磁機的附加勵磁電流，改變可控硅的導(dǎo)通角等。這里主要講改變可控硅導(dǎo)通角的方法，它是根據(jù)發(fā)電機電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角，于是發(fā)電機的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構(gòu)成，具有靈敏、快速、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和重量輕等優(yōu)點。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機的過電壓和實現(xiàn)快速滅磁。自動調(diào)節(jié)勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測量信號（如電壓、電流等），經(jīng)測量

7、單元變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步，以保證控硅的正確觸發(fā)。調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運行的發(fā)電機能穩(wěn)定和合理地分配無功負(fù)荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元 。勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限制單元是為了使發(fā)電機不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運行而設(shè)置的。必須指出并不是每一種自動調(diào)節(jié)勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的具體任務(wù)有關(guān)。四、自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件及輔助設(shè)備

8、自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件有機端電壓互感器、機端電流互感器、勵磁變壓器；勵磁裝置需要提供以下電流，廠用AC380v、廠用DC220v控制電源.廠用DC220v合閘電源；需要提供以下空接點，自動開機.自動停機.并網(wǎng)（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號，發(fā)電機機端電壓100V，發(fā)電機機端電流5A，母線電壓100V，勵磁裝置輸出以下繼電器接點信號；勵磁變過流，失磁，勵磁裝置異常等。勵磁控制、保護(hù)及信號回路由滅磁開關(guān)，助磁電路、風(fēng)機、滅磁開關(guān)偷跳、勵磁變過流、調(diào)節(jié)器故障、發(fā)電機工況異常、電量變送器等組成。在同步發(fā)電機發(fā)生內(nèi)部故障時除了必須解列外，還必須滅磁，把轉(zhuǎn)子磁場盡快地減弱到最小程度，保證轉(zhuǎn)

9、子不過的情況下，使滅磁時間盡可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據(jù)額定勵磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。近十多年來，由于新技術(shù)，新工藝和新器件的涌現(xiàn)和使用，使得發(fā)電機的勵磁方式得到了不斷的發(fā)展和完善。在自動調(diào)節(jié)勵磁裝置方面，也不斷研制和推廣使用了許多新型的調(diào)節(jié)裝置。由于采用微機計算機用軟件實現(xiàn)的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置有顯著優(yōu)點，目前很多國家都在研制和試驗用微型機計算機配以相應(yīng)的外部設(shè)備構(gòu)成的數(shù)字自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，這種調(diào)節(jié)裝置將能實現(xiàn)自適應(yīng)最佳調(diào)節(jié)。勵磁基礎(chǔ)知識 1勵磁的概念及定義？勵磁概念：依靠電磁相互作用的原理，導(dǎo)體切割磁力線感應(yīng)電動勢 ，勵磁就是提供磁場 ，對同步發(fā)電機而言，感應(yīng)電

10、動勢由勵磁和調(diào)速共同控制，勵磁只是感應(yīng)電動勢的必要條件之一。同步發(fā)電機的兩個基本控制是勵磁和調(diào)速，電能質(zhì)量通過電壓、頻率、相位和波形來衡量，其中電壓由勵磁控制，頻率由調(diào)速控制。勵磁定義：在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7409.17409.3-1997中關(guān)于勵磁系統(tǒng)的定義 1) 提供電機磁場電流的裝置，包括所有調(diào)節(jié)與控制元件，還有磁場放電或滅磁裝置及保護(hù)裝置。 2) 勵磁控制系統(tǒng)是包括控制對象的反饋控制系統(tǒng)。 3) 勵磁控制系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行都有重要的影響。 2同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的作用是什么？ 從發(fā)電廠角度研究勵磁系統(tǒng)的作用有：（1）調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓；（2）調(diào)節(jié)發(fā)電機無功功率；（3）多臺發(fā)

11、電機無功功率分配（成組調(diào)節(jié)AQC）；（4）安全可靠運行。從電力系統(tǒng)角度研究勵磁系統(tǒng)的作用有：（1）提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性；（2）提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；（4）改善系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性；（5）二次電壓控制；（6）安全可靠運行。 3勵磁系統(tǒng)的主要任務(wù)是什么？ 1) 維持電壓在給定水平運行，即控制電壓。 2) 合理分配并列機組無功功率，即分配無功。 3) 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 4) 發(fā)電機變壓器組內(nèi)部出現(xiàn)短路時，快速滅磁，以避免事故擴大。 5) 電力系統(tǒng)發(fā)生短路事故或其他原因使發(fā)電機電壓嚴(yán)重下降時，對發(fā)電機進(jìn)行強行勵磁，以提高電力系統(tǒng)的動穩(wěn)定性和繼電保護(hù)動作的準(zhǔn)確性。 6) 在發(fā)電機由于突然甩負(fù)荷等原因造

12、成發(fā)電機過電壓時，對發(fā)電機進(jìn)行強行減磁，以限制發(fā)電機電壓過度升高。 4勵磁系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？ 一般來說，與同步發(fā)電機勵磁回路電壓建立、調(diào)整及在必要時使其電壓消失的有關(guān)設(shè)備和電路，總稱為勵磁系統(tǒng)(Excitation System)。勵磁系統(tǒng)由勵磁電源和勵磁裝置兩大系統(tǒng)構(gòu)成。 勵磁電源(excitation power) 的主體是勵磁機或勵磁變壓器，主要向同步發(fā)電機勵磁繞組提供直流勵磁電流。 勵磁裝置(excitation equipment)是指同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)中除勵磁電源以外的對勵磁電流能起控制和調(diào)節(jié)作用的電氣調(diào)控裝置。它包括勵磁自動調(diào)節(jié)回路、功率整流回路和滅磁回路等三部分。勵磁裝

13、置則根據(jù)不同的規(guī)格、型號和使用要求，分別由調(diào)節(jié)控制屏、整流屏和滅磁屏幾部分組合而成。 5同步發(fā)電機勵磁的分類？ 按勵磁電源分類：（1）直流勵磁機勵磁系統(tǒng)；（2）交流勵磁機勵磁系統(tǒng)；（3）自并勵勵磁系統(tǒng)。 按響應(yīng)速度分類：（1）常規(guī)勵磁系統(tǒng)；（2）快速勵磁系統(tǒng)；（3）高起始勵磁系統(tǒng)。 6三相橋式全控整流電路有何特點，其觸發(fā)脈沖有何要求？ 三相橋式全控整流電路，六個橋臂元件全都采用可控硅管。它既可工作于整流狀態(tài)，將交流變成直流；也可工作于逆變狀態(tài)，將直流變成交流。其觸發(fā)脈沖的寬度均大于60°，即所謂“寬脈沖觸發(fā)”，或者采用“雙脈沖觸發(fā)”。 7自動開機不能啟勵升壓，其故障原因有哪些，如何處

14、理？ 自動開機不能啟勵升壓，其故障原因有很多可能性，主要有啟勵電源未投，或啟勵回路元件有問題，或開機令沒有發(fā)到勵磁盤來，或調(diào)節(jié)器工作不正常，或功率柜的開關(guān)未合，等等。處理以上問題，可以解決自動開機不能啟勵升壓問題。 8常規(guī)勵磁PID調(diào)節(jié)的含義是什么？ 勵磁調(diào)節(jié)器對發(fā)電機端電壓偏差Ut進(jìn)行比例、積分、微分控制，簡稱PID調(diào)節(jié)。比例就是按比例放大；積分是對微小偏差進(jìn)行累計求和，以達(dá)到消除這些偏差，提高調(diào)壓精度；微分將動態(tài)的輸入信號相位超前，使調(diào)節(jié)器能作出快速的反應(yīng)。 9數(shù)字移相的工作原理是怎樣的？ 所謂數(shù)字移相觸發(fā)器，就是通過計算機軟件發(fā)出觸發(fā)脈沖的技術(shù)。其工作原理首先是將控制角根據(jù)計算機工作頻率

15、折算成對應(yīng)的延時t，接著在同步電壓的中斷下，計數(shù)器進(jìn)行計時，延時t后，計算機通過I/O口輸出觸發(fā)脈沖。 10什么是線性電阻和非線性電阻? 電阻值不隨電壓、電流的變化而變化的電阻叫做線性電阻。線性電阻的阻值是一個常量,其伏安特性是一條直線,線性電阻上的電壓與電流的關(guān)系服從歐姆定律。電阻值隨著電壓、電流的變化而變化的電阻叫做非線性電阻,其伏安特性曲線是一曲線,不能用歐姆定律來直接運算,而要根據(jù)伏安特性用作圖法來示解。 11發(fā)電機的自動滅磁裝置有什么作用？ 自動滅磁裝置是在發(fā)電機開關(guān)和勵磁開關(guān)跳閘后，用于消除發(fā)電機磁場和勵磁機磁場，為的是在發(fā)電機切開后盡快降低發(fā)電機電壓至零，以便在下列幾種情況下不導(dǎo)

16、致嚴(yán)重后果： (1) 發(fā)電機內(nèi)部故障時，只有去掉電壓才能使故障電流停止； (2) 發(fā)電機甩負(fù)荷時，只有自動滅磁起作用才不致使發(fā)電機電壓大幅度地升高。 (3) 轉(zhuǎn)子兩點接地引起跳閘時，只有盡滅磁才能消除發(fā)電機的振動。 總之在事故情況下，盡快滅磁可以減輕故障的后果。 12強勵有何作用？ (1) 增加電力系統(tǒng)的穩(wěn)定度； (2) 在短路切除后，能使電壓迅速恢復(fù)； (3) 提高帶時限的過流保護(hù)動作的可靠性； (4) 改善事故時電動機的自起動條件。 13發(fā)電機失磁后有什么現(xiàn)象？ 發(fā)電機失磁后，在儀表上反映出來的現(xiàn)象是：轉(zhuǎn)子電流突然降為零或接近于零，勵磁電壓也接近為零，且有等于轉(zhuǎn)差率的擺動，發(fā)電機電壓和母線

17、電壓均降低，定子電流表指示升高，功率因數(shù)表指示進(jìn)相，無功功率表指示零值以下。 14. 如何簡單地判斷可控硅的好壞？ 用一對線燈接在可控硅的兩端（正電源接A，負(fù)電源接K），另一對線燈在可控硅的觸發(fā)極與陰極之間觸發(fā)一下（正電源接G，負(fù)電源接K），接在可控硅兩端的對線燈能亮且維持。 15. 三相全控橋可以有哪兩種工作狀態(tài)？ 三相全控橋可以工作在整流狀態(tài)和逆變狀態(tài)。 16何為理想滅磁曲線？ 在滅磁過程中，勵磁電壓反向并保持恒定，勵磁電流按直線規(guī)律衰減，直到勵磁電壓和電流為零。 17三相全控橋共有幾個橋臂元件？其觸發(fā)脈沖應(yīng)是怎樣的？同一時刻有幾個橋臂被觸發(fā)導(dǎo)通？ 三相全控橋共有六個橋臂元件，其觸發(fā)脈沖按

18、照+A-C+B-A+C-B的順序，同一時刻至少有兩個橋臂被觸發(fā)導(dǎo)通，在換流時有三個橋臂導(dǎo)通。 18脈沖變壓器絕緣不良對勵磁裝置有何影響？ 脈沖變壓器絕緣不良時，脈沖變一次側(cè)的高壓電會竄到二次側(cè)控制回路，將造成調(diào)節(jié)器或脈沖回路器件損壞，嚴(yán)重的會引起勵磁裝置誤強勵。 19V/F限制的作用是什么？其動作結(jié)果？ 防止機組在低速運行時，過多地增加勵磁，造成發(fā)電機和變壓器鐵芯磁密度過大而損壞設(shè)備。V/F限制的動作結(jié)果就是機端電壓隨頻率的下降而下降，當(dāng)頻率下降到很低時，勵磁裝置就逆變滅磁。 20欠勵限制的功能是什么？ 由于電網(wǎng)的要求，機組有時需要進(jìn)相運行（吸收系統(tǒng)無功），但機組過分進(jìn)相又可能引起機組失磁或其

19、它不良影響，故需要對欠勵進(jìn)行限制。按照機組進(jìn)相運行時無功與有功的對應(yīng)關(guān)系，在一定量的有功時，限制無功進(jìn)相的程度，此時，調(diào)節(jié)器就不能再減磁了。轉(zhuǎn)載某電廠發(fā)電機低勵失磁跳機故障分析針對一起200MW機組低勵失磁故障，分析了發(fā)電機低勵失磁的過程及保護(hù)動作情況，作出跳機的原因是發(fā)電機失磁造成廠用電壓過低使給粉機變頻器停止工作而引起鍋爐MFT動作，提出了反事故措施。 某電廠2臺200 MW機組是東方電機廠生產(chǎn)的QFSN-200-2型水氫氫汽輪發(fā)電機，7回110 kV聯(lián)絡(luò)線分別與變?nèi)冸娬鞠噙B，與220 kV系統(tǒng)聯(lián)系緊密，系統(tǒng)無功功率儲備充足。為考核機組的進(jìn)相運行能力以及對系統(tǒng)電壓的調(diào)節(jié)能力，對發(fā)電機組進(jìn)

20、行了進(jìn)相運行試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果給出了發(fā)電機進(jìn)相運行時，110 kV母線電壓的調(diào)壓率為0.210.5 kV/10 Mvar，220 kV系統(tǒng)的調(diào)壓率為0.10.254 kV/10 Mvar。 1 故障簡況 2001-09-27，某電廠1號機備用，2號機在手動勵磁運行方式下發(fā)生失磁故障，失磁保護(hù)動作切換廠用電，鍋爐MFT動作跳機。 故障發(fā)生前，2號機滿載運行，發(fā)電機有功200 MW，無功20 Mvar，機端電壓15.29 kV。050200，2號集控室發(fā)出“失磁”信號，6 kV快切裝置“021切換”、“022切換”，隨即鍋爐MFT動作，機組跳閘。 2 故障分析 2.1 發(fā)電機運行中出現(xiàn)低勵失磁故

21、障的分析 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)接線，因副勵磁機燒瓦，勵磁系統(tǒng)暫運行于手動方式，這就需要運行人員根據(jù)有功變化及時調(diào)整無功，使發(fā)電機運行在穩(wěn)定狀態(tài)?？煽闯?，失磁前發(fā)電機有功198.65 MW，而無功只有16.29 Mvar，此時機組運行于靜態(tài)穩(wěn)定曲線上部，靜穩(wěn)裕度較小，且發(fā)電機端電壓、6 kV廠用電壓均較低。當(dāng)機組受到外界小的擾動，負(fù)荷由198.65 MW逐漸升至205.04 MW時，由于運行人員沒能及時增加勵磁，發(fā)電機的功角 將逐漸增大，使發(fā)電機無功逐漸降低，機端電壓和廠用電源電壓也隨即下降，而手動勵磁電源取自380 V廠用電，在手動勵磁不作調(diào)整的情況下，就使得發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓和電流相應(yīng)下降，從而使發(fā)電

22、機無功和電壓進(jìn)一步下降，進(jìn)而又造成轉(zhuǎn)子電壓、電流下降，如此反復(fù)，最終導(dǎo)致發(fā)電機失磁。因發(fā)電機失磁前帶滿負(fù)荷，則進(jìn)入異步運行后，其等效電抗降低較多，發(fā)電機從系統(tǒng)吸收的無功功率也較多，無功進(jìn)相最大達(dá)-150 Mvar。 2.2 發(fā)電機失磁保護(hù)動作分析 某電廠發(fā)電機失磁保護(hù)由靜態(tài)極限機端阻抗ZK-1、轉(zhuǎn)子低電壓ZY-1、系統(tǒng)母線低電壓DY-1三部分組成，轉(zhuǎn)子低電壓作為系統(tǒng)故障或系統(tǒng)振蕩時的閉鎖元件，整定為100 V，系統(tǒng)母線低電壓整定為80% Un。解列動作于跳發(fā)電機出口開關(guān)；程序跳閘動作于主汽門關(guān)閉9 s后，跳發(fā)電機主開關(guān)、滅磁開關(guān)、6 kV各分支開關(guān)。 發(fā)電機由低勵失磁運行逐步進(jìn)入失步運行階段，

23、無功進(jìn)相最大達(dá)150 Mvar，此時機端測量阻抗由正常位于第一象限過渡到第四象限，并進(jìn)入異步運行阻抗園內(nèi)，在轉(zhuǎn)子低電壓低于100 V時，失磁保護(hù)t1 延時0.5 s動作出口，發(fā)“失磁”信號并切換廠用電。整個發(fā)電機失磁過程中，造成系統(tǒng)無功缺損近170 Mvar，按機組進(jìn)相試驗所提供的調(diào)壓率0.210.5 kV/10 Mvar(即發(fā)電機每少發(fā)無功10 Mvar，110 kV母線電壓下降0.210.5 kV)，則110 kV母線電壓下降約3.578.5 kV，且考慮系統(tǒng)中其它機組的作用，110 kV系統(tǒng)電壓并不會下降到其額定值的80%，網(wǎng)控的數(shù)據(jù)錄波也顯示，發(fā)電機失步時，110 kV系統(tǒng)電壓仍高于8

24、0% Un，故失磁保護(hù)的系統(tǒng)低電壓條件未滿足，失磁保護(hù)t2不出口跳機。 2.3 鍋爐MFT動作分析 當(dāng)爐膛壓力大幅波動(±1 500 Pa)或主燃料喪失(給粉機全跳)時，都會引起鍋爐MFT動作。MFT動作后，延時9 s聯(lián)跳發(fā)電機出口開關(guān)及滅磁開關(guān)。 某電廠于1999年對給粉機進(jìn)行了變頻器改造，其變頻調(diào)速器為三菱電機株式會社生產(chǎn)的FR-E500型變頻器。給粉機原控制回路仍保留，即仍由同操器送出信號給控制器，再由控制器輸出420 mA的直流信號給變頻器控制給粉機轉(zhuǎn)速。FR-E 500型變頻器的工作電壓為325528 V， 即變頻器在工作電壓為0.81.3 Un時正常工作，若超出此范圍時，

25、變頻器將停止工作，使給粉機跳閘造成主燃料喪失，MFT動作。廠用電壓過低或瞬時停電時，變頻器自保持時間設(shè)定為1 s，當(dāng)電源電壓低于變頻器最低工作電壓或消失超過1 s時，變頻器無輸出，給粉機跳閘。 發(fā)電機從開始進(jìn)相到失磁保護(hù)動作，整個過程33 s，在此過程中，6 kV母線電壓大幅下降，直至低于額定值的80%(5.04 kV)，若不考慮變壓器的壓降，則380 V母線電壓也降低至額定值的80%(320 V)以下，且失磁保護(hù)動作切換廠用電時，又產(chǎn)生瞬時失壓(廠用電切換時間約120 ms)，最終造成變頻器停止工作，使給粉機全跳，鍋爐MFT動作跳機。 由上面分析可知，發(fā)電機低勵失磁后，失磁保護(hù)僅動作于“失磁

26、”信號并切換廠用電，因廠用電降得過低且維持時間較長，造成給粉機變頻器停止輸出，給粉機跳閘使鍋爐MFT動作跳機。 3 建議和措施 3.1 加強運行人員的技術(shù)和工作責(zé)任心培訓(xùn) 發(fā)電機手動勵磁方式只是在自動勵磁調(diào)節(jié)器故障或副勵機不具備投入運行的情況下，臨時滿足發(fā)電的需要。機組手動勵磁運行時，運行人員應(yīng)有高度的工作責(zé)任心，集中精力監(jiān)盤，并能根據(jù)負(fù)荷的變化，及時調(diào)整勵磁，使發(fā)電機有功和無功的比值小于3，同時應(yīng)抓緊搶修，盡快恢復(fù)自動勵磁運行。 3.2 失磁保護(hù)重新整定 當(dāng)發(fā)電機失 磁造成靜態(tài)穩(wěn)定破壞進(jìn)入異步運行后，從系統(tǒng)吸收大量無功，此時系統(tǒng)電壓仍未降到低電壓整定值，失磁保護(hù)不能動作將機組從系統(tǒng)解列，這將

27、使鄰近機組過載，系統(tǒng)穩(wěn)定受到威脅，同時6 kV母線電壓急劇下降，嚴(yán)重威脅廠用輔機的安全運行；還會使定子過流，定子電樞繞組溫度上升，定子端部發(fā)熱及轉(zhuǎn)子發(fā)熱，對機組自身安全造成很大威脅。故應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際，進(jìn)行合理計算，適當(dāng)整定，使發(fā)電機失磁時，保護(hù)能及時將機組從系統(tǒng)解列，確保系統(tǒng)穩(wěn)定及機組自身安全。 3.3 改變變頻器工作電源 由于給粉機變頻器工作電源接于380 V廠用電，當(dāng)廠用電電壓異常降低或消失(如切換緩慢)時，將會影響變頻器正常工作，從而導(dǎo)致給粉機跳閘使MFT動作，為此，可將變頻器工作電源接至廠用UPS，這樣變頻器工作就不會受廠用電壓的影響了。自并激勵磁系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定的影響 由于自并激勵磁系

28、統(tǒng)接線簡單、設(shè)備少、造價低、占地面積小、無轉(zhuǎn)動部件并維護(hù)簡單，是快速響應(yīng)系統(tǒng)，故與其它勵磁系統(tǒng)對比，自并激勵磁系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定具有明顯的優(yōu)越性。 隨著微機勵磁調(diào)節(jié)器的應(yīng)用，氧化鋅非線性滅磁電阻的研制成功及大功率晶閘管及晶體管的廣泛應(yīng)用，提高了發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的可靠性，較大地改善了勵磁系統(tǒng)靜態(tài)和動態(tài)品質(zhì)，大大提高了系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)。 在諸多勵磁系統(tǒng)中，直接勵磁機維護(hù)困難，調(diào)節(jié)器響應(yīng)時間長達(dá)15s，動態(tài)性能差，當(dāng)空載起勵時，電壓超調(diào)量大，頻率特性差；他勵可控硅勵磁系統(tǒng)需裝設(shè)交流勵磁機，并要求廠房高度高，當(dāng)其用于慢速水輪機時，交流勵磁機體質(zhì)量大、尺寸大、維修工作量大。20世紀(jì)7080年代，發(fā)電廠開始用

29、自復(fù)勵及自并勵的可控硅勵磁系統(tǒng)，由于它們均屬于快速勵磁系統(tǒng)，動態(tài)性能優(yōu)良，尤其是帶有微型計算機勵磁調(diào)節(jié)器的自并激靜止勵磁系統(tǒng)在發(fā)電廠中得以廣泛的應(yīng)用。自并激勵磁系統(tǒng)接線簡單、設(shè)備少、造價低、占地面積小、無轉(zhuǎn)動部件并維護(hù)簡單，是快速響應(yīng)系統(tǒng)。尤其是水電站往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的地區(qū)，為提高輸電的穩(wěn)定性，對勵磁系統(tǒng)要求能快速響應(yīng)，而自并激勵磁系統(tǒng)恰好能滿足這個要求。 1自并激勵磁系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定作用原理在電力系統(tǒng)中，大機組往往通過多回高壓輸電線給遠(yuǎn)方負(fù)荷中心供電，為減少損耗常常采取無功就地平衡，由于高壓線路充電功率大，一旦發(fā)生擾動，很容易破壞無功平衡，引起電壓不穩(wěn)定問題。 通過自并激勵磁系統(tǒng)的實際應(yīng)用和多

30、年實驗，自并激勵磁系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定有極其重要的作用。 1.1提高靜態(tài)穩(wěn)定當(dāng)快速勵磁采用較高勵磁系統(tǒng)增益并配置PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)后，在小干擾時，可以保持發(fā)電機端電壓恒定，即： (1)P= (UtUc/Xe)sin=Pm1 sin 交流勵磁機勵磁系統(tǒng)一般只能保護(hù)Eg或E恒定，即使是能保持E恒定，其最大功率輸出為： (2)Pm2=UtUc/(Xe+Xd) 設(shè)發(fā)電機不調(diào)勵磁，在勵磁電流恒定的情況下： Xd=0.3,Xe=0.6,Ut=1.0,E=1.2則Pm1=1.25Pm2 (3) 即自并激勵磁系統(tǒng)可提高靜穩(wěn)定25%，當(dāng)進(jìn)行勵磁調(diào)整時，自并激勵磁系統(tǒng)可大大提高靜穩(wěn)定。 式中P有功功率；Ut電動勢

31、；Uc出口電壓；Xe發(fā)電機阻抗；功角；Xdd軸暫態(tài)阻抗；Eg與勵磁電流成正比電勢；Ed、q軸合成電勢；Pm1、Pm2最大功率。 1.2提高動態(tài)穩(wěn)定 動態(tài)穩(wěn)定是指在小干擾情況下，由于阻尼不足產(chǎn)生振蕩失步，或大干擾后對后續(xù)振蕩阻尼不足產(chǎn)生振蕩失步?？焖賱畲排渲肞SS后，由于勵磁系統(tǒng)延時小，有利于PSS發(fā)揮作用，并可增加更多的正阻尼，提高動態(tài)穩(wěn)定。 1.3對暫態(tài)穩(wěn)定的影響 采用自并激勵磁系統(tǒng)后，如發(fā)生高壓出口三相短路，強勵倍數(shù)按2倍計算，其暫態(tài)穩(wěn)定水平與實際時間常數(shù)Te=0.35s的常規(guī)勵磁系統(tǒng)基本相同。 這是因為自并激勵磁系統(tǒng)雖然在強勵時受機端電壓影響，強勵倍數(shù)較低，但調(diào)節(jié)速度快，恢復(fù)電壓迅速，而

32、常規(guī)勵磁系統(tǒng)雖然強勵能力受機端電壓影響小，但交流勵磁機是很大的滯后環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)速度慢。全網(wǎng)采用自并激勵磁系統(tǒng)時暫態(tài)穩(wěn)定水平更優(yōu)于常規(guī)勵磁。當(dāng)發(fā)生三相短路時，除離故障點近的自并激勵磁系統(tǒng)受電壓降落影響外，其余機組端電壓數(shù)值較高，自并勵的快速調(diào)節(jié)提高暫態(tài)穩(wěn)定的優(yōu)勢可充分發(fā)揮。 1.4對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的影響有些發(fā)電機配備自并激勵磁系統(tǒng)，當(dāng)其高壓線路出口三相短路，若強勵倍數(shù)是2時，則其電壓水平與常規(guī)勵磁相比基本相同，當(dāng)強勵倍數(shù)增大時，則優(yōu)于常規(guī)勵磁系統(tǒng)；當(dāng)故障離該機組較遠(yuǎn)時，也優(yōu)于常規(guī)勵磁系統(tǒng)，并能改善系統(tǒng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定。全網(wǎng)發(fā)電機都配有自并激勵磁系統(tǒng)，可提高電壓穩(wěn)定水平。在某些條件下，電壓暫態(tài)不穩(wěn)定的系

33、統(tǒng)可以得到改善。強勵倍數(shù)越高，改善電壓穩(wěn)定的效果越明顯。自并激系統(tǒng)的強勵倍數(shù)選擇有較大的自由度，這是常規(guī)系統(tǒng)所不能及的。 1.5對繼電保護(hù)的影響現(xiàn)代大型發(fā)電機大都經(jīng)封閉母線到變壓器，然后接入電網(wǎng)，一般不考慮機端故障。如果故障發(fā)生在差動保護(hù)范圍內(nèi)，0s保護(hù)動作切除發(fā)電機。而在高壓母線短路時，至發(fā)電機端短路電流衰減已比較小了。經(jīng)分析表明，約在0.5s內(nèi)自并激勵磁系統(tǒng)與常規(guī)勵磁系統(tǒng)短路電流衰減情況基本相同，對主保護(hù)沒有影響。當(dāng)近端永久性三相短路時，自并勵發(fā)電機的短路電流會一直衰減到零，以保證后備保護(hù)可靠動作。在這種情況下，可采用記憶過電流、低電壓自保持過電流及阻抗保護(hù)，以保證保護(hù)正確動作。 2自并激

34、勵磁系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定的作用 通過上述分析可知，自并激勵磁系統(tǒng)對電網(wǎng)穩(wěn)定有如下作用a.由于自并激勵磁系統(tǒng)勵磁電源取自發(fā)電機端，經(jīng)勵磁變及可控硅整流器供給發(fā)電機勵磁，所以勵磁響應(yīng)時間短，對發(fā)電機端電壓調(diào)節(jié)速度快；b.由于無主副勵磁機，無旋轉(zhuǎn)部件，軸系短，軸承座少，故對減少機組振動和扭振十分有利；c.由于取消了旋轉(zhuǎn)部件，減少勵磁系統(tǒng)故障，故提高了可靠性；d.由于自并激系統(tǒng)響應(yīng)快，當(dāng)系統(tǒng)電壓瞬間下降時，可很快增大發(fā)電機無功，以保持系統(tǒng)不發(fā)生電壓崩潰，其能力比交流勵磁機勵磁系統(tǒng)優(yōu)越；e.當(dāng)機組甩負(fù)荷時，自并勵系統(tǒng)抑制電壓超調(diào)能力比常規(guī)勵磁系統(tǒng)強；f.可適當(dāng)?shù)乜s短電站廠房跨距，不需要勵磁機基礎(chǔ)；g.雖然自并

35、激系統(tǒng)勵磁電源受電網(wǎng)、電壓影響，尤其是近端發(fā)生三相短路時強勵能力受到較大影響，但一旦切除故障，可立即恢復(fù)電壓，以對暫態(tài)穩(wěn)定作出貢獻(xiàn)，同時也補償了短路期間強勵能力受影響的缺點?？紤]到近端三相短路機會極少，所以自并勵系統(tǒng)優(yōu)點遠(yuǎn)大于其不足。發(fā)電機無功擺動現(xiàn)象及原因勵磁機實際上就是直流發(fā)電機，勵磁方式可分為自勵和他勵兩種方式。一般情況下采用并激方式，原理就是利用磁極中的剩磁作用，在發(fā)電機的轉(zhuǎn)動下，使勵磁機的電樞繞組切割磁力線產(chǎn)生勵磁電流，此電流加強了磁極的磁場，使勵磁電壓及勵磁電流增加，如此循環(huán)，直至建立額定電壓。 因此，自勵過程的建立必須具備三個條件：1)主磁極鐵芯中必須有剩磁；2)磁場回路接線必須

36、正確，也就是說極性正確；3)磁場回路電阻小于臨界電阻(即磁場回路電阻線必須與空載特性曲線有交點)。 1、發(fā)電機無功擺動現(xiàn)象及原因： 1)勵磁機的輸出電壓不穩(wěn)定造成發(fā)電機的無功擺動：由于勵磁機的輸出電壓無法穩(wěn)定，造成發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓和電流波動，從而引起發(fā)電機的無功大幅度擺動。 2)系統(tǒng)電壓變化時發(fā)電機之間無功的分配：系統(tǒng)電壓發(fā)生微小的變化時，發(fā)電機的無功也會發(fā)生較大的變化，這是由發(fā)電機的電壓和無功的關(guān)系決定的。發(fā)電機具有如下的調(diào)節(jié)特性，由發(fā)電機的調(diào)節(jié)特性可知：當(dāng)發(fā)電機的勵磁電流不變時，發(fā)電機的出口電壓即系統(tǒng)電壓的變化會引起發(fā)電機無功電流的變化，電壓升高時無功電流減小，電壓降低時無功電流將增大。當(dāng)多

37、臺發(fā)電機并列運行且勵磁電流不變時，系統(tǒng)電壓或無功變化引起的發(fā)電機的無功變化量由發(fā)電機的調(diào)差特性決定，系統(tǒng)無功波動時，調(diào)差系數(shù)小的發(fā)電機承擔(dān)較多的無功分配。 2、勵磁機輸出電壓波動的原因： 1)勵磁機及二次回路缺陷造成輸出電壓的波動：勵磁機勵磁繞組及電樞匝間的不穩(wěn)定短路及開路，以及二次回路、元器件虛接等不可靠因素，都有可能引起勵磁機輸出電壓的不穩(wěn)定，可以通過停機檢查、緊固二次回路、試驗，排除勵磁機及二次回路缺陷可能造成的輸出電壓波動。 2)勵磁機的空載和負(fù)載特性： 通過勵磁機的空載和負(fù)載特性可以得出如下結(jié)論：a、勵磁機空載特性在電壓低于某一電壓時曲線基本為一條直線段，只有當(dāng)電壓高于某一電壓以后，

38、曲線才發(fā)生拐頭現(xiàn)象，即空載特性曲線在電壓高于一定電壓以后才發(fā)生飽和。 b、一般情況下，可以通過試驗測得勵磁機負(fù)載工作在特性曲線的起始段部分，即工作在直線部分。 c、負(fù)載曲線比空載曲線略低，即同樣的勵磁電流輸出電壓略低，電壓越高負(fù)載特性偏離空載特性越遠(yuǎn)。這是由于電流越大，電樞壓降越大，同時電樞反應(yīng)也越強烈，因此電越大，空載曲線和負(fù)載曲線偏離也越大。 d、由空載和負(fù)載特性試驗數(shù)據(jù)可以看出，由于勵磁回路電阻很小，這就是說，發(fā)電機帶較大無功時，勵磁回路電阻的較小變化就有可能引起發(fā)電機無功的較大變化。 3)發(fā)電機無功擺動的原因分析:從勵磁機的負(fù)載特性曲線可以看到，勵磁機帶負(fù)載時的工作特性段是在勵磁特性的

39、起始段，而勵磁機的勵磁特性起始部分是直線段，此時場阻線與勵磁特性曲線有一部分重合，沒有明顯交點，是勵磁機的不穩(wěn)定區(qū)，勵磁回路的任何擾動造成勵磁電流的變化都將引起勵磁機電流的這一變化進(jìn)一步增大。因此在勵磁特性的直線區(qū)域，輸出的電壓總會有2030v的波動，從而引起無功的大幅度變化。 當(dāng)勵磁機的工作點在勵磁特性的飽和區(qū)時勵磁電流的任何微小變化不會引起電樞電壓的變化，從而不會使這一變化放大，因此勵磁機的輸出電壓是相對穩(wěn)定的。 4)結(jié)論：一般直流發(fā)電機在6070額定電壓下穩(wěn)定工作是不可能的。如我公司勵磁機電壓是230V，70額定電壓是161V，由上面的分析可知，勵磁電壓只有達(dá)到200v以上時才開始飽和，

40、而勵磁機的的實際工作電壓范圍不超過160v，因此勵磁機的電壓有2030v的擺動是正常的，正是由于這一電壓的擺動造成發(fā)電機的無功大幅度擺動。 勵磁機電輸出電壓不穩(wěn)定的的解決辦法 1)磁極墊片：在勵磁機的磁極極靴下墊入良性導(dǎo)磁材料，減小勵磁磁場間隙，可以使勵磁機在較小的勵磁電流時就使輸出特性飽和，從而使勵磁機的輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定。 2)在勵磁回路的磁場調(diào)節(jié)電阻兩端并聯(lián)一個合適的阻性負(fù)載如白熾燈泡，利用阻性負(fù)載在發(fā)熱后的阻值變得到非線性的電阻特性，使場阻線與勵磁特性起始段有較大的交角，得到一個與空載特性曲線明顯的交點，從而使勵磁機在較低電壓時也會有穩(wěn)定的工作點。 3)采用發(fā)電機自動勵磁調(diào)節(jié)裝置：發(fā)電機

41、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置具有良好的勵磁特性，具有恒無功、恒功率因數(shù)等多種調(diào)節(jié)方式，對提高系統(tǒng)的穩(wěn)定和暫態(tài)反應(yīng)能力非常有效，同時能解決因勵磁機輸出電壓不穩(wěn)及系統(tǒng)電壓波動造成的發(fā)電機無功擺動問題。發(fā)電機勵磁同步發(fā)電機為了實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，需要有一個直流磁場而產(chǎn)生這個磁場的直流電流，稱為發(fā)電機的勵磁電流。根據(jù)勵磁電流的供給方式，凡是從其它電源獲得勵磁電流的發(fā)電機，稱為他勵發(fā)電機，從發(fā)電機本身獲得勵磁電源的，則稱為自勵發(fā)電機。 一、發(fā)電機獲得勵磁電流的幾種方式 1、直流發(fā)電機供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機，這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發(fā)電機同軸，發(fā)電機的勵磁繞組通過

42、裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立，工作比較可靠和減少自用電消耗量等優(yōu)點，是過去幾十年間發(fā)電機主要勵磁方式，具有較成熟的運行經(jīng)驗。缺點是勵磁調(diào)節(jié)速度較慢，維護(hù)工作量大，故在10MW以上的機組中很少采用。 2、交流勵磁機供電的勵磁方式，現(xiàn)代大容量發(fā)電機有的采用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發(fā)電機大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁，此時，發(fā)電機的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恒壓裝置的交流發(fā)電機。為了提高勵磁調(diào)節(jié)速度，交流勵磁機通

43、常采用100200HZ的中頻發(fā)電機，而交流副勵磁機則采用400500HZ的中頻發(fā)電機。這種發(fā)電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子只有齒與槽而沒有繞組，像個齒輪，因此，它沒有電刷，滑環(huán)等轉(zhuǎn)動接觸部件，具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝方便等優(yōu)點。缺點是噪音較大，交流電勢的諧波分量也較大。 3、無勵磁機的勵磁方式： 在勵磁方式中不設(shè)置專門的勵磁機，而從發(fā)電機本身取得勵磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復(fù)勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機出口的整流變壓器取得勵磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機勵磁，這種 勵磁方式具有結(jié)簡單，設(shè)備少，投資省

44、和維護(hù)工作量少等優(yōu)點。自復(fù)勵磁方式除沒有整流變壓外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時，給發(fā)電機提供較大的勵磁電流，以彌補整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源，通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯(lián)變壓器獲得的電流源。 二、發(fā)電機與勵磁電流的有關(guān)特性 1、電壓的調(diào)節(jié) 自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。無功負(fù)荷電流是造成發(fā)電機端電壓下降的主要原因，當(dāng)勵磁電流不變時，發(fā)電機的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質(zhì)量的要求，發(fā)電機的端電壓應(yīng)基本保持不變，實現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機

45、的勵磁電流。 2、無功功率的調(diào)節(jié)： 發(fā)電機與系統(tǒng)并聯(lián)運行時，可以認(rèn)為是與無限大容量電源的母線運行，要改變發(fā)電機勵磁電流，感應(yīng)電勢和定子電流也跟著變化，此時發(fā)電機的無功電流也跟著變化。當(dāng)發(fā)電機與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運行時，為了改變發(fā)電機的無功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機勵磁電流并不是通常所說的“調(diào)壓”，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。 3、無功負(fù)荷的分配： 并聯(lián)運行的發(fā)電機根據(jù)各自的額定容量，按比例進(jìn)行無功電流的分配。大容量發(fā)電機應(yīng)負(fù)擔(dān)較多無功負(fù)荷，而容量較小的則負(fù)提供較少的無功負(fù)荷。為了實現(xiàn)無功負(fù)荷能自動分配，可以通過自動高壓調(diào)節(jié)的勵磁裝置，改變發(fā)電機勵磁電流維持其端電壓不

46、變，還可對發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)并聯(lián)運行發(fā)電機無功負(fù)荷的合理分配。 三、自動調(diào)節(jié)勵磁電流的方法 在改變發(fā)電機的勵磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，因為該回路中電流很大，不便于進(jìn)行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵磁機的勵磁電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機勵磁回路的電阻，改變勵磁機的附加勵磁電流，改變 可控硅的導(dǎo)通角等。這里主要講改變可控硅導(dǎo)通角的方法，它是根據(jù)發(fā)電機電壓、電流或功率因數(shù)的變化，相應(yīng)地改變可控硅整流器的導(dǎo)通角，于是發(fā)電機的勵磁電流便跟著改變。這套裝置一般由晶體管，可控硅電子元件構(gòu)成，具有靈敏、快速、無失靈區(qū)、輸出功率大、體積小和

47、重量輕等優(yōu)點。在事故情況下能有效地抑制發(fā)電機的過電壓和實現(xiàn)快速滅磁。自動調(diào)節(jié)勵磁裝置通常由測量單元、同步單元、放大單元、調(diào)差單元、穩(wěn)定單元、限制單元及一些輔助單元構(gòu)成。被測量信號（如電壓、電流等），經(jīng)測量單元變換后與給定值相比較，然后將比較結(jié)果（偏差）經(jīng)前置放大單元和功率放大單元放大，并用于控制可控硅的導(dǎo)通角，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流的目的。同步單元的作用是使移相部分輸出的觸發(fā)脈沖與可控硅整流器的交流勵磁電源同步，以保證控硅的正確觸發(fā)。調(diào)差單元的作用是為了使并聯(lián)運行的發(fā)電機能穩(wěn)定和合理地分配無功負(fù)荷。穩(wěn)定單元是為了改善電力系統(tǒng)的穩(wěn)定而引進(jìn)的單元 。勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定單元 用于改善勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性。限

48、制單元是為了使發(fā)電機不致在過勵磁或欠勵磁的條件下運行而設(shè)置的。必須指出并不是每一種自動調(diào)節(jié)勵磁裝置都具有上述各種單元，一種調(diào)節(jié)器裝置所具有的單元與其擔(dān)負(fù)的具體任務(wù)有關(guān)。 四、自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件及輔助設(shè)備 自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件有機端電壓互感器、機端電流互感器、勵磁變壓器；勵磁裝置需要提供以下電流，廠用AC380v、廠用DC220v控制電源.廠用DC220v合閘電源；需要提供以下空接點，自動開機.自動停機.并網(wǎng)（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號，發(fā)電機機端電壓100V，發(fā)電機機端電流5A，母線電壓100V，勵磁裝置輸出以下繼電器接點信號；勵磁變過流，失磁，勵磁裝置異常等。 勵磁控

49、制、保護(hù)及信號回路由滅磁開關(guān)，助磁電路、風(fēng)機、滅磁開關(guān)偷跳、勵磁變過流、調(diào)節(jié)器故障、發(fā)電機工況異常、電量變送器等組成。在同步發(fā)電機發(fā)生內(nèi)部故障時除了必須解列外，還必須滅磁，把轉(zhuǎn)子磁場盡快地減弱到最小程度，保證轉(zhuǎn)子不過的情況下，使滅磁時間盡可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據(jù)額定勵磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。 近十多年來，由于新技術(shù)，新工藝和新器件的涌現(xiàn)和使用，使得發(fā)電機的勵磁方式得到了不斷的發(fā)展和完善。在自動調(diào)節(jié)勵磁裝置方面，也不斷研制和推廣使用了許多新型的調(diào)節(jié)裝置。由于采用微機計算機用軟件實現(xiàn)的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置有顯著優(yōu)點，目前很多國家都在研制和試驗用微型機計算機配以相應(yīng)的

50、外部設(shè)備構(gòu)成的數(shù)字自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，這種調(diào)節(jié)裝置將能實現(xiàn)自適應(yīng)最佳調(diào)節(jié)。 獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。目前采用的勵磁方式分為兩大類：一類是用直流發(fā)電機作為勵磁電源的直流勵磁機勵磁系統(tǒng)；另一類是用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)?，F(xiàn)說明如下： 1 直流勵磁機勵磁 直流勵磁機通常與同步發(fā)電機同軸，采用并勵或者他勵接法。采用他勵接法時，勵磁機的勵磁電流由另一臺被稱為副勵磁機的同軸的直流發(fā)電機供給。 2 靜止整流器勵磁 同一軸上有三臺交流發(fā)電機，即主發(fā)電機、交流主勵磁機和交流副勵磁機。副勵磁機的勵磁電流開始時由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵(有時采用永磁發(fā)電機)。

51、副勵磁機的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵磁機，而主勵磁機的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機的勵磁繞組。 3 旋轉(zhuǎn)整流器勵磁 靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組，對于大容量的同步發(fā)電機，其勵磁電流達(dá)到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴(yán)重過熱。因此，在大容量的同步發(fā)電機中，常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉(zhuǎn)整流器勵磁系統(tǒng)，如圖15.7所示。主勵磁機是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機，旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整流后，直接送到主發(fā)電機的轉(zhuǎn)子勵磁繞組。交流主勵磁機的勵磁電流由同軸的交流副勵磁機經(jīng)靜止的晶閘管整流器整流后供給。由于這種勵磁系統(tǒng)取

52、消了集電環(huán)和電刷裝置，故又稱為無刷勵磁系統(tǒng)。三相交流發(fā)電機勵磁原理利用導(dǎo)線切割磁力線感應(yīng)出電勢的電磁感應(yīng)原理，將原動機的機械能變?yōu)殡娔茌敵?。同步發(fā)電機由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子是發(fā)出電力的電樞，轉(zhuǎn)子是磁極。定子由電樞鐵芯，均勻排放的三相繞組及機座和端蓋等組成。轉(zhuǎn)子通常為隱極式，由勵磁繞組、鐵芯和軸、護(hù)環(huán)、中心環(huán)等組成。汽輪發(fā)電機的極數(shù)多為兩極的，也有四極的。 轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通入直流電流，產(chǎn)生接近于正弦分布磁場（稱為轉(zhuǎn)子磁場），其有效勵磁磁通與靜止的電樞繞組相交鏈。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子磁場隨同一起旋轉(zhuǎn)、每轉(zhuǎn)一周，磁力線順序切割定子的每相繞組，在三相定子繞組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢。發(fā)電機帶對稱負(fù)載運行

53、時，三相電樞電流合成產(chǎn)生一個同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場。定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場相互作用，會產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。從汽輪機輸入的機械轉(zhuǎn)矩克服制動轉(zhuǎn)矩而作功。發(fā)電機可發(fā)出有功功率和無功功率。所以，調(diào)整有功功率就得調(diào)節(jié)汽機的進(jìn)汽量。轉(zhuǎn)子磁場的強弱直接影響定子繞組的電壓，所以，調(diào)發(fā)電機端電壓或調(diào)發(fā)電機的無功功率必須調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流。 發(fā)電機的有功功率和無功功率幾何相加之和稱為視在功率。有功功率和視在功率之比稱為發(fā)電機的功率因數(shù)（力率），發(fā)電機的額定功率因數(shù)一般為0.85。 供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子直流建立轉(zhuǎn)子勵磁的系統(tǒng)稱為發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。大型發(fā)電機勵磁方式分為：它勵勵磁系統(tǒng)；自并激勵磁系統(tǒng)。它勵勵磁是由一臺與發(fā)電機同軸的交流發(fā)電機產(chǎn)生

54、交流電，經(jīng)整流變成直流電，給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁。自并激勵磁是將來自發(fā)電機機端的交流電經(jīng)變壓器降壓，再整流變成直流電，作為發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁。并網(wǎng)運行時無功功率的調(diào)節(jié) 無功功率的調(diào)節(jié)接在電網(wǎng)上運行的負(fù)載類型很多，多數(shù)負(fù)載除了消耗有功功率外，還要消耗電感性無功功率，如接在電網(wǎng)上運行的異步電機、變壓器、電抗器等。所以電網(wǎng)除了供應(yīng)有功功率外，還要供應(yīng)大量滯后性的無功功率。 電網(wǎng)所供給的全部無功功率一般由并網(wǎng)的發(fā)電機分擔(dān)。 電網(wǎng)的電壓和頻率不會因為一臺發(fā)電機運行情況的改變而改變，即并網(wǎng)發(fā)電機的電壓和頻率將維持常數(shù)。 如果保持原動機的拖動轉(zhuǎn)矩不變(即不調(diào)節(jié)原動機的汽門、油門或水門)，那么發(fā)電機輸出的有功功率亦將

55、保持不變。圖17.11給出了有功功率不變而空載電勢變化時，隱極發(fā)電機的電勢相量圖，和的矢端必須落在直線AB和CD上。如果在某一勵磁電流時，正好與平行，此時無功功率為零,發(fā)電機輸出的全部是有功功率，發(fā)電機正常勵磁。如果增加勵磁電流到1，則將沿直線AB右移到1 ，將沿直線CD下移至1 ，1滯后于，發(fā)電機處于過勵狀態(tài)，輸出功率中除了有功功率外，還有滯后性的無功功率；如將勵磁電流減少到2，則沿BA左移到2 ，沿DC 上移到2，2超前于，發(fā)電機處于欠勵狀態(tài)，發(fā)電機輸出功率中除了有功功率外，還有超前性的無功功率。 V形曲線 可見，通過調(diào)節(jié)勵磁電流可以達(dá)到調(diào)節(jié)同步發(fā)電機無功功率的目的。當(dāng)從某一欠勵狀態(tài)開始增

56、加勵磁電流時，發(fā)電機輸出的超前的無功功率開始減少，電樞電流中的無功分量也開始減少；達(dá)到正常勵磁狀態(tài)時，無功功率變?yōu)榱?，電樞電流中的無功分量也變?yōu)榱?，此時 ；如果繼續(xù)增加勵磁電流，發(fā)電機將輸出滯后性的無功功率，電樞電流中的無功分量又開始增加。 電樞電流隨勵磁電流變化的關(guān)系表現(xiàn)為一個V形曲線。V形曲線是一簇曲線，每一條V形曲線對應(yīng)一定的有功功率。V形曲線上都有一個最低點，對應(yīng)cosj=0 的情況。將所有的最低點連接起來，將得到與cosj=0對應(yīng)的曲線，該線左邊為欠勵狀態(tài)，功率因數(shù)超前，右邊為過勵狀態(tài)，功率因數(shù)滯后（見圖17.12）。V形曲線可以利用圖17.11所示的電勢相量圖及發(fā)電機參數(shù)大小來計算

57、求得，亦可直接通過負(fù)載試驗求得。 勵磁基礎(chǔ)知識1勵磁的概念及定義？ 勵磁概念：依靠電磁相互作用的原理，導(dǎo)體切割磁力線感應(yīng)電動勢 ，勵磁就是提供磁場 ，對同步發(fā)電機而言，感應(yīng)電動勢由勵磁和調(diào)速共同控制，勵磁只是感應(yīng)電動勢的必要條件之一。 同步發(fā)電機的兩個基本控制是勵磁和調(diào)速，電能質(zhì)量通過電壓、頻率、相位和波形來衡量，其中電壓由勵磁控制，頻率由調(diào)速控制。 勵磁定義：在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7409.17409.3-1997中關(guān)于勵磁系統(tǒng)的定義 1) 提供電機磁場電流的裝置，包括所有調(diào)節(jié)與控制元件，還有磁場放電或滅磁裝置及保護(hù)裝置。 2) 勵磁控制系統(tǒng)是包括控制對象的反饋控制系統(tǒng)。 3) 勵磁控制系統(tǒng)對

58、電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行都有重要的影響。 2同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的作用是什么？ 從發(fā)電廠角度研究勵磁系統(tǒng)的作用有：（1）調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓；（2）調(diào)節(jié)發(fā)電機無功功率；（3）多臺發(fā)電機無功功率分配（成組調(diào)節(jié)AQC）；（4）安全可靠運行。 從電力系統(tǒng)角度研究勵磁系統(tǒng)的作用有：（1）提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性；（2）提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性；（4）改善系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性；（5）二次電壓控制；（6）安全可靠運行。 3勵磁系統(tǒng)的主要任務(wù)是什么？ 1) 維持電壓在給定水平運行，即控制電壓。 2) 合理分配并列機組無功功率，即分配無功。 3) 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 4) 發(fā)電機變壓器組內(nèi)部出現(xiàn)短路時，快速滅磁，以避免事故擴大。 5) 電力系統(tǒng)發(fā)生短路事故或其他原因使發(fā)電機電壓嚴(yán)重下降時，對發(fā)電機進(jìn)行強行勵磁，以提高電力系統(tǒng)的動穩(wěn)定性和繼電保護(hù)動作的準(zhǔn)確性。 6) 在發(fā)電機由于突然甩負(fù)荷等原因造成發(fā)電機過電壓時，對發(fā)電機進(jìn)行強行減磁，以限制發(fā)電機電壓過度升高。 4勵磁系統(tǒng)主要由哪幾部分組成？ 一般來說，與同步發(fā)電機勵磁回路電壓建立、調(diào)整及在必要時使其電壓消失的有關(guān)設(shè)備和電路，總稱為勵磁系統(tǒng)(Excitation System)。勵磁系統(tǒng)由勵磁電源和勵磁裝置兩大系統(tǒng)構(gòu)成。 勵磁電源(excitation power) 的主體