第12講電氣發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁學(xué)習(xí)

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2011年新員工培訓(xùn)第一講發(fā)電機(jī)保護(hù)及勵(lì)磁裝置1、繼電保護(hù)裝置定義：繼電保護(hù)裝置是指能反映電力系統(tǒng)中的故障和不正常工作狀態(tài)，并動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的自動(dòng)裝置，由于其從前大多由繼電器組合而成，故稱(chēng)為繼電保護(hù)裝置。一、繼電保護(hù)知識(shí)簡(jiǎn)介：由于設(shè)備構(gòu)造上的缺陷、設(shè)計(jì)和安裝的錯(cuò)誤、檢修質(zhì)量不高、運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)、操作錯(cuò)誤、設(shè)備絕緣老化、風(fēng)雨雷電及鳥(niǎo)獸災(zāi)害等原因，致使電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障。最常見(jiàn)的故障是各種類(lèi)型的短路：三相短路、兩相短路、兩相接地短路、單相接地短路及發(fā)電機(jī)和變壓器的繞組匝間短路。輸電線路的斷線也屬于故障。2、電力系統(tǒng)的故障及不正常工作狀態(tài)：a、電力系統(tǒng)電壓大幅度下降，使用戶的正常工作遭到破壞。b、故障處短路電流很大，形成電弧，燒壞電氣設(shè)備。c、短路電流的熱效應(yīng)和電動(dòng)力，使故障電路中電氣設(shè)備遭到破壞或影響其使用壽命。d、破壞發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)振蕩或瓦解。e、另外電力系統(tǒng)還可能出現(xiàn)各種不正常工作狀態(tài)，如過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、電力系統(tǒng)振蕩等。f、故障和不正常工作狀態(tài)都能引起人身傷亡和設(shè)備的損壞，甚至使系統(tǒng)瓦解。故在電力系統(tǒng)中，除應(yīng)采取各項(xiàng)措施消除或減少發(fā)生故障的可能性外，一旦發(fā)生故障，必須迅速而又有選擇性的切除故障設(shè)備，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法。這一切的實(shí)現(xiàn)均倚賴于繼電保護(hù)裝置。3、故障造成的后果：a、繼電保護(hù)裝置利用正常與故障或異常狀況下電氣量的變化來(lái)鑒別：b、反應(yīng)電氣量增加：過(guò)電流、過(guò)電壓。c、反應(yīng)電氣量減少：低電壓保護(hù)。d、反應(yīng)U/I變化：距離保護(hù)。e、反應(yīng)電氣元件兩端相位或功率的變化：差動(dòng)保護(hù)4、繼電保護(hù)裝置原理:a、選擇性：保護(hù)動(dòng)作時(shí)僅將故障元件切除，使停電范圍盡量縮小。b、速動(dòng)性：快速切除故障以提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。c、靈敏性：要求保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)范圍內(nèi)的任何故障和不正常工作狀態(tài)都能正確反應(yīng)。d、可靠性：即要求保護(hù)在應(yīng)動(dòng)作時(shí)，不拒動(dòng)；保護(hù)在不應(yīng)動(dòng)作時(shí)，不誤動(dòng)5、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求:1、發(fā)電機(jī)保護(hù)模型：二、發(fā)電機(jī)保護(hù)：a、發(fā)電機(jī)定子繞組相間短路b、發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路c、發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地短路；d、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路一點(diǎn)或兩點(diǎn)接地e、失磁（低勵(lì)）故障。2、發(fā)電機(jī)的故障類(lèi)型：a、定子繞組過(guò)電流和定子過(guò)負(fù)荷；b、定子繞組負(fù)序過(guò)電流和負(fù)序過(guò)負(fù)荷；由于外部不對(duì)稱(chēng)短路和不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷引起。c、調(diào)速系統(tǒng)慣性較大的發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的過(guò)電壓；d、由于主汽門(mén)突然關(guān)閉引起的發(fā)電機(jī)逆功率；e、由于勵(lì)磁回路故障或強(qiáng)行勵(lì)磁時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起的轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷；f、發(fā)電機(jī)頻率上升或下降3、發(fā)電機(jī)的不正常工作狀態(tài)：a、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，反應(yīng)發(fā)電機(jī)定子繞組及引出線相間短路；b、定子繞組匝間短路；c、定子單相接地保護(hù)（接地電流超過(guò)允許值時(shí)）；d、過(guò)電流保護(hù)（外部短路引起）；e、對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷保護(hù)；f、勵(lì)磁回路接地保護(hù)g、失磁保護(hù)h、失步保護(hù)I、轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)j、逆功率保護(hù)(為了保護(hù)汽輪機(jī))k、定子繞組過(guò)電壓保護(hù)L、發(fā)電機(jī)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)4、發(fā)電機(jī)保護(hù)配置：三、勵(lì)磁裝置：1、勵(lì)磁裝置的作用：勵(lì)磁系統(tǒng)是同步發(fā)電機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其主要任務(wù)是向發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子提供一個(gè)可調(diào)的勵(lì)磁直流電源，從而達(dá)到控制發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓恒定，滿足發(fā)電機(jī)正常發(fā)電的需要。同時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)還具有合理分配并聯(lián)機(jī)組無(wú)功功率和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要作用。應(yīng)用電磁理論，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中切割磁力線產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（電壓）：ξ=BLV（B：磁場(chǎng)強(qiáng)度，L：導(dǎo)體長(zhǎng)度，V：切割速度）。簡(jiǎn)單的講就是：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)形成閉合回路時(shí)，就會(huì)感生出電流。2、發(fā)電機(jī)的電磁原理基本說(shuō)明：。對(duì)于發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)切割定子線圈，在定子線圈上產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)（電壓），由ξ=BLV可以理解：1、導(dǎo)體長(zhǎng)度L相當(dāng)于匝數(shù)乘單圈長(zhǎng)度，固定不變；2、假定轉(zhuǎn)速不變，切割速度V=Rω也可以理解為不變；3、電動(dòng)勢(shì)（機(jī)端電壓）只與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，其他基本不變。無(wú)限長(zhǎng)載流導(dǎo)體的磁感強(qiáng)度：當(dāng)轉(zhuǎn)子本身固有特性不變時(shí)，轉(zhuǎn)子電流磁場(chǎng)在定子導(dǎo)線處感生的磁場(chǎng)強(qiáng)度B=KI，其中，I是勵(lì)磁電流值，K是綜合系數(shù)。3、發(fā)電機(jī)靜態(tài)勵(lì)磁原理圖:.4、自并勵(lì)方式優(yōu)點(diǎn)：自并勵(lì)方式的優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備和接線比較簡(jiǎn)單：由于無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，具有較高的可靠性；造價(jià)低；勵(lì)磁變壓器放置自由，縮短了機(jī)組長(zhǎng)度；勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度快。但對(duì)采用這種勵(lì)磁方式，以前人們普遍有兩點(diǎn)顧慮：第一，發(fā)電機(jī)近端短路時(shí)能否滿足強(qiáng)勵(lì)要求，機(jī)組是否失磁；第二，由于短路電流的迅速衰減，帶時(shí)限的繼電保護(hù)可能會(huì)拒絕動(dòng)作。國(guó)內(nèi)外的分析和試驗(yàn)以及工程實(shí)踐表明，目前，這些問(wèn)題在技術(shù)上是可以解決的。自并勵(lì)方式愈來(lái)愈普遍地得到采用。5、無(wú)刷勵(lì)磁：無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，主勵(lì)磁機(jī)電樞是旋轉(zhuǎn)的，它發(fā)出的三相交流電經(jīng)旋轉(zhuǎn)的二極管整流橋整流后直接送發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路。由于主勵(lì)磁機(jī)電樞及其硅整流器與主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子都在同一根軸上旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)及電刷等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件。無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中的副勵(lì)磁機(jī)是一個(gè)永磁式中頻發(fā)電機(jī)，它與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)。主勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)繞組是靜止的，即它是一個(gè)磁極靜止、電樞旋轉(zhuǎn)的交流發(fā)電機(jī)。6、無(wú)刷勵(lì)磁方式特點(diǎn)：無(wú)刷