勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置

1、 勵(lì)磁系統(tǒng)的定義專(zhuān)門(mén)為同步發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電流的設(shè)備，即與同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓的建立、調(diào)整以及必要時(shí)使其消失的有關(guān)設(shè)備。 勵(lì)磁系統(tǒng)的組成勵(lì)磁功率單元向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組（轉(zhuǎn)子繞組）提供直流勵(lì)磁電流。勵(lì)磁控制部分（勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置AER）根據(jù)機(jī)端電壓的變化，控制勵(lì)磁功率單元的輸出，達(dá)到調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的目的。 向發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組提供一個(gè)可調(diào)的直流電流（或電壓），以滿足發(fā)電機(jī)正常發(fā)電和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的需要。電壓控制 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，維持發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)維持發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)某點(diǎn)電壓水平某點(diǎn)電壓水平 。控制無(wú)功功率的分配 通過(guò)勵(lì)磁電流的調(diào)節(jié)，可以控制發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率，使并列運(yùn)行機(jī)組間的無(wú)功使并列運(yùn)行機(jī)組間的無(wú)功負(fù)荷合

2、理分配。負(fù)荷合理分配。提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性 提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定極限，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。行的穩(wěn)定性。 靜態(tài)穩(wěn)定：是指穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下的電力系統(tǒng)，在受到一個(gè)小干擾后受到一個(gè)小干擾后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，能自動(dòng)地恢自動(dòng)地恢復(fù)到（或靠近）干擾前的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。復(fù)到（或靠近）干擾前的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。 暫態(tài)穩(wěn)定：是指穩(wěn)態(tài)運(yùn)行條件下的電力系統(tǒng)，在受到一個(gè)大干擾后受到一個(gè)大干擾后，能從原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)從原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，不失去同步地過(guò)渡到另一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)新的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。提高繼電保護(hù)動(dòng)作的靈敏度 電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，勵(lì)磁裝置進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)，可增大發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)，使短路

3、電流加大使短路電流加大，從而提高保護(hù)的靈敏性?？焖贉绱?發(fā)電機(jī)變壓器組內(nèi)部故障時(shí)內(nèi)部故障時(shí)，保護(hù)快速動(dòng)作，將發(fā)變組從系統(tǒng)中切除； 勵(lì)磁裝置快速滅磁，使轉(zhuǎn)子繞組的磁場(chǎng)盡快減弱快速滅磁，使轉(zhuǎn)子繞組的磁場(chǎng)盡快減弱到最小程度到最小程度，從而降低故障造成的損害。 改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件 改善異步電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)條件 為發(fā)電機(jī)異步運(yùn)行創(chuàng)造條件 重負(fù)荷跳、合閘時(shí)，減少電壓的波動(dòng)直流勵(lì)磁機(jī)供電的勵(lì)磁方式采用直流勵(lì)磁機(jī)向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路提供勵(lì)磁電流。勵(lì)磁電流過(guò)大時(shí)，換向困難，維護(hù)量大使用在100MW以下機(jī)組交流勵(lì)磁機(jī)經(jīng)整流供電的勵(lì)磁方式交流勵(lì)磁機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)也是一臺(tái)交流同步發(fā)電機(jī)，其輸出的交流電壓經(jīng)大功率整流后供給發(fā)

4、電機(jī)的輸出的交流電壓經(jīng)大功率整流后供給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路。轉(zhuǎn)子回路。它勵(lì)靜止可控硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)它勵(lì)靜止晶體管（硅）整流勵(lì)磁系統(tǒng)它勵(lì)旋轉(zhuǎn)可控硅整流勵(lì)磁系統(tǒng)它勵(lì)旋轉(zhuǎn)晶體管（硅）整流勵(lì)磁系統(tǒng)二極管（硅）可控硅適用于勵(lì)磁（滑環(huán)）電流小于800010000A的同步發(fā)電機(jī)。 二極管（硅）可控硅適用于勵(lì)磁（滑環(huán)）電流大于于800010000A的同步發(fā)電機(jī)靜止勵(lì)磁系統(tǒng) 勵(lì)磁系統(tǒng)中沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部分，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁功率取自發(fā)電機(jī)機(jī)端，經(jīng)勵(lì)磁變壓器降壓、經(jīng)勵(lì)磁變壓器降壓、可控硅整流橋整流后，供給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子可控硅整流橋整流后，供給發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路。回路。靜止勵(lì)磁系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： （）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、造價(jià)低、維護(hù)量??； （）沒(méi)

5、有勵(lì)磁機(jī)，縮短了機(jī)組主軸的長(zhǎng)度，可減少電廠造價(jià)； （）直接用可控硅控制轉(zhuǎn)子電壓，可獲得很快的勵(lì)磁電壓響應(yīng)速度。 起勵(lì)方式起勵(lì)方式殘壓起勵(lì)：殘壓通過(guò)勵(lì)磁變壓器供給發(fā)電機(jī)初始勵(lì)磁。發(fā)電機(jī)只要有剩磁，一般情況下均能自勵(lì)建壓。他勵(lì)起勵(lì)：當(dāng)發(fā)電機(jī)剩磁不足或沒(méi)有剩磁時(shí)，需要他勵(lì)起勵(lì)來(lái)建立起發(fā)電機(jī)的電壓。起勵(lì)電源來(lái)自廠用直流電源，或由廠用交流電源降壓整流后供給。勵(lì)磁變壓器勵(lì)磁變壓器 勵(lì)磁變壓器通常不設(shè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)。高壓側(cè)可加裝高壓熔斷器，也可不加。 對(duì)于大容量的勵(lì)磁變壓器，通常采用三個(gè)單相干式變壓器組合而成。通常采用接線組別。 大功率整流裝置大功率整流裝置 整流裝置均采用三相橋式接法。其優(yōu)點(diǎn)是半導(dǎo)體元件承受的電

6、壓低，勵(lì)磁變壓器的利用率高。 三相橋式電路可采用半控或全控橋方式。 兩者增強(qiáng)勵(lì)磁的能力相同； 但在減磁時(shí)，半控橋只能把勵(lì)磁電壓控制到零，而全控橋在逆變運(yùn)行時(shí)，可產(chǎn)生負(fù)的勵(lì)磁電壓，把勵(lì)磁電流急速下降到零，把能量反饋到電網(wǎng)。自并勵(lì)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)中多采用全控橋多采用全控橋?？煽毓枵鳂?對(duì)于大型勵(lì)磁系統(tǒng)，為保證足夠的勵(lì)磁電流，多采用數(shù)個(gè)整流橋并聯(lián)。并聯(lián)支路數(shù)一般為個(gè)橋。 為保證發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁的整流橋個(gè)數(shù)，當(dāng)一個(gè)整流橋因故障退出時(shí)，不會(huì)影響勵(lì)磁系統(tǒng)的正常勵(lì)磁能力。 勵(lì)磁控制裝置勵(lì)磁調(diào)節(jié)器起勵(lì)控制回路 1.按結(jié)構(gòu)分類(lèi)按結(jié)構(gòu)分類(lèi) 機(jī)電型、電磁型、半導(dǎo)體型、微機(jī)型2.按調(diào)節(jié)原理分類(lèi)按調(diào)節(jié)原理分類(lèi)1）按電壓偏差

7、比例調(diào)節(jié)）按電壓偏差比例調(diào)節(jié) 當(dāng)機(jī)端電壓上升時(shí)，調(diào)節(jié)器控制勵(lì)磁功率單元，輸出勵(lì)磁電流減小，使機(jī)端電壓下降；反之，則增大勵(lì)磁電流，使機(jī)端電壓上升。 不論產(chǎn)生電壓偏差的原因是什么，只要機(jī)端電壓變化，都能進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電壓維持在給定水平上運(yùn)行。2.按調(diào)節(jié)原理分類(lèi)按調(diào)節(jié)原理分類(lèi)1）按電壓偏差比例調(diào)節(jié)）按電壓偏差比例調(diào)節(jié)2）按定子電流、功率因數(shù)補(bǔ)償調(diào)解 按照機(jī)端電壓受定子電流和功率因數(shù)變化的影響進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)勵(lì)磁功率單元的要求 （）勵(lì)磁功率單元應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)容量應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)容量，以適應(yīng)電力系統(tǒng)各種工況的要求。 （）勵(lì)磁功率單元應(yīng)具有較大的強(qiáng)勵(lì)能力和快應(yīng)具有較大的強(qiáng)勵(lì)能力和快速響應(yīng)能力，速響應(yīng)能力，以改

8、善電力系統(tǒng)運(yùn)行條件，提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求 （）電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能反映發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓，維持發(fā)電機(jī)電壓在給定水平，并有足夠的電壓調(diào)節(jié)范圍。 （）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能穩(wěn)定分配機(jī)組之間的無(wú)功負(fù)荷。 （）調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)無(wú)失靈區(qū)，以保證發(fā)電機(jī)在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。 （）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)能迅速反應(yīng)電力系統(tǒng)故障，具備強(qiáng)行勵(lì)磁等控制功能。 需要對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)勵(lì)時(shí)，調(diào)節(jié)器能以最快的速度提供最大的勵(lì)磁電流（或頂值電壓）。 對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求對(duì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的要求 （）應(yīng)具有較高的靈敏度、較快的反應(yīng)速度，能迅速響應(yīng)輸入信息的變化。以利于提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定。 （）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有

9、高度的可靠性，并且運(yùn)行穩(wěn)定。 在調(diào)節(jié)勵(lì)磁的過(guò)程中，調(diào)節(jié)器本身不應(yīng)產(chǎn)生自激磁作用和不衰減的振蕩。調(diào)節(jié)器本身的不穩(wěn)定，會(huì)破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 （7）應(yīng)根據(jù)運(yùn)行要求，實(shí)行最大勵(lì)磁限制及最小勵(lì)磁限制。 （8）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)具有良好的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。 （9）勵(lì)磁調(diào)節(jié)器應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)方便。一、三相橋式整流電路1、電路組成 、的陰極連接在一起，構(gòu)成共陰極連接； 、的陽(yáng)極連接在一起，構(gòu)成共陽(yáng)極連接。 2、自然換相點(diǎn) 個(gè)二極管均為自然換向?qū)?，每個(gè)工頻周期內(nèi)： 共陰極組自然換向次，自然換向點(diǎn)為t1、t3、t5； 共陽(yáng)極組自然換向次，自然換向點(diǎn)為t、t、t。 3、輸出電壓瞬時(shí)值 輸出電壓瞬時(shí)值：UA

10、B、 UAC 、UBC、 輸出電壓UMN在每個(gè)工頻周期內(nèi)有6個(gè)均勻波頭，各相差60。輸出電壓平均值：UMN1.35UP-P=2.34UPUP-P勵(lì)磁變壓器二次線電壓UP勵(lì)磁變壓器二次相電壓1、電路組成二極管、構(gòu)成共陽(yáng)極連接共陽(yáng)極連接。 可控硅管SO、SO、SO構(gòu)成共陰極連接共陰極連接；V7為續(xù)流二極管；L、R為感性負(fù)載。 1、電路組成 共陽(yáng)極組的二極管是陰極電位最低者導(dǎo)通，在自然換相點(diǎn)依次換流； 共陰極組的可控硅管是陽(yáng)極電位為正、而又接受觸發(fā)信號(hào)的可控硅管導(dǎo)通，在觸發(fā)脈沖送出的時(shí)刻觸發(fā)換流。 每周期內(nèi)的六次換流中，只有三次自然換流，另有三次觸發(fā)換流。2、控制角、控制角的概念的概念 各觸發(fā)脈沖離

11、對(duì)應(yīng)的自然換向點(diǎn)的電角度。3對(duì)控制觸發(fā)脈沖的對(duì)控制觸發(fā)脈沖的要求要求同步問(wèn)題同步問(wèn)題：任一相可控硅的觸發(fā)脈沖，應(yīng)在控制角為0180區(qū)間的發(fā)出；并且觸發(fā)脈觸發(fā)脈沖應(yīng)與可控硅的交沖應(yīng)與可控硅的交流電源保持同步流電源保持同步 。3對(duì)控制觸發(fā)脈沖的要求對(duì)控制觸發(fā)脈沖的要求順序問(wèn)題：順序問(wèn)題：可控硅的觸發(fā)脈沖，應(yīng)按相序應(yīng)按相序VSO1、VSO3、VSO5的順序的順序，間隔間隔120 電度角依次發(fā)出。4. 輸出電壓 = 0時(shí)輸出電壓波形 = 30時(shí) = 0時(shí) = 90時(shí) = 0時(shí)輸出電壓與控制角之間的關(guān)系2cos135. 1PPavUU當(dāng)控制角從 0增大到180時(shí)，輸出電壓平均值從1.35UP-P減小到0

12、?？梢?jiàn)，改變控制角改變控制角的大小，的大小，可以改變整流回路輸出的電壓，可以改變整流回路輸出的電壓，滿足勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置對(duì)可控硅的滿足勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置對(duì)可控硅的控制要求控制要求。電路組成個(gè)整流元件均為可控硅。 對(duì)控制觸發(fā)脈沖的要求對(duì)控制觸發(fā)脈沖的要求 觸發(fā)脈沖應(yīng)與相應(yīng)的交流電源電壓同步 觸發(fā)脈沖的發(fā)出區(qū)間： 0180 三相觸發(fā)脈沖的相序VSO1VSO6 間隔間隔60電度角電度角 對(duì)控制觸發(fā)脈沖的對(duì)控制觸發(fā)脈沖的要求要求 觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)大于60、小于120，一般取80100 也可以采用“雙脈沖觸發(fā)”的方式，即本元件被觸發(fā)的同時(shí)，還送一觸發(fā)脈沖給前一元件， 工作過(guò)程= 60 在控制角控制角60的情況下，

13、共陰極組輸出的陰極電位在每一瞬間都高于共陽(yáng)極組的陽(yáng)極電位，故輸輸出電壓的瞬時(shí)值都大于零，出電壓的瞬時(shí)值都大于零，波形是連續(xù)的。波形是連續(xù)的。= 80當(dāng)當(dāng)60后后，輸出電壓的瞬時(shí)輸出電壓的瞬時(shí)值將出現(xiàn)負(fù)的部分。值將出現(xiàn)負(fù)的部分。這主要是由于電感性負(fù)載產(chǎn)生的反電勢(shì)，維持負(fù)載電流連續(xù)流通而產(chǎn)生的。 當(dāng)60后，輸出電壓Ud將交替出現(xiàn)正、負(fù)部分。 正的部分正的部分表示交流線電壓產(chǎn)生負(fù)載電流，交流電源向負(fù)交流電源向負(fù)載供電載供電； 負(fù)的部分負(fù)的部分表示電感性負(fù)載中的感應(yīng)電勢(shì)維持負(fù)載電流的流通，將原電感中貯存的能將原電感中貯存的能量釋放量釋放一部分。 = 90輸出電壓平均值為零= 120輸出電壓平均值為負(fù) 整流工作狀態(tài)：整流工作狀態(tài)：= 090時(shí)，輸出電壓平均值為正，將交流轉(zhuǎn)變成直流 逆變工作狀態(tài)：逆變工作狀態(tài)：=90180時(shí)，輸出電壓平均值為負(fù)，將直流轉(zhuǎn)變成交流