第四章励磁系统564-643讲述.doc

第四章 600MW发电机励磁系统 同步发电机是电力系统的主要设备，它是将旋转形式的机械功率转换成电磁功率的设备，为完成这一转换，它本身需要一个直流磁场，产生这个磁场的直流电流称为同步发电机的励磁电流。专门为同步发电机提供励磁电流的有关设备，即励磁电压的建立、调整和使其电压消失的有关设备统称为励磁系统。同步发电机的励磁系统是由励磁调节器AER和励磁功率系统组成。励磁功率系统向同步发电机转子励磁绕组提供直流励磁电流。调节器根据端电压变化控制励磁功率系统的输出，从而达到调节励磁电流的目的。 根据我国国家标准GB／T7409.1～7409.3－1997同步电机励磁系统的规定的定义，同步电机励磁系统是提供电机磁场电流的装置，包括所有调节与控制元件，还有磁场放电或灭磁装置以及保护装置。第一节 概 述 早期的汽轮发电机主要采用直流励磁机系统。直流励磁机的容量受机械强度和换向电压等电气参数的影响。其最大功率只能做到600KW，显然，对于励磁功率大于600KW的汽轮发电机已无法采用同轴直流励磁机系统。目前，通常采用它励交流励磁系统，自励或自复励励磁系统。 同步电机励磁系统的分类方法有多种。主要的方法有两种，即按同步电机励磁电源的提供方式分类和同步电机励磁电压响应速度分类两种分类方法。 一、按同步电机励磁电源的提供方式不同，同步电机励磁系统可以分为直流励磁机励磁系统，他励交流励磁机励磁系统和静止励磁机励磁系统。 （一）直流励磁机励磁系统（略） （二）他励交流励磁机励磁系统 他励交流励磁机励磁系统，其励磁功率电源可靠，不受机端短路故障的影响，即励磁功率取自发电机以外的独立的并与其同轴旋转的交流励磁机，故称之为他励。根据交流励磁机的数量以及整流器是旋转的还是静止的，分为以下几种： 1、他励静止硅整流励磁系统 他励静止硅整流励磁系统是一种有刷励磁，适用于励磁（滑环）电流小于8000～10000A的同步发电机。 （1）他励静止硅整流励磁系统，如图4－1－1（a）所示。交流副励磁机输出电压经可控硅整流桥整流后给主励磁机提供励磁，而交流主励磁机输出电压经静止的硅整流桥整流后，通过炭刷给发电机励磁。 图4－1－1他励交流励磁机系统（a）他励静止硅整流励磁系统；（b）他励静止可控硅整流励磁系统； （c）他励旋转硅整流励磁系统；（d）他励旋转可控硅整流励磁系统GS－同步发电机；G－交流励磁机；GLE－同步发电机励磁绕组；AER－调节器； U－可控硅整流桥UF－硅整流桥；－旋转部分；－碳刷（2）他励静止可控硅整流励磁系统，如图4－1－1（b）所示。交流主励磁机输出电压经可控硅整流后，通过炭刷给发电机励磁。而交流副励磁机则采用自励恒压系统维持其端电压。 2、他励旋转硅整流励磁系统 在上述整流设备静止的励磁系统中，同步发电机的励磁电流必须通过转子滑环与炭刷引入转子励磁绕组。目前由于炭刷材料和压力的影响，当励磁（滑环）电流超过8000～10000A时， 就要取消滑环与炭刷，即采用无刷励磁系统。为此，交流励磁机的交流绕组和整流设备随同主轴旋转，而其直流绕组则是静止的，这就构成了他励旋转硅整流励磁系统，其优点是省去了炭刷维护工作。此系统适用于不同容量的发电机，并在现代大型同步发电机励磁系统中，获得广泛的应用。 （1）他励旋转硅整流励磁系统，如图4－1－1（c）所示。 （2）他励旋转可控硅整流励磁系统，如图4－1－1（d）所示。 图4－1－2自励和自复励静止励磁系统 （a）自励可控硅励磁系统（自并励）； （b）相补偿自复励励磁系统； （c）交流侧串联自复励励磁系统； （d）直流侧并联自复励励磁系统；T－相复励变压器 （）自励和自复励静止励磁系统 图4－1－2示出自励和自复励静止励磁系统，其励磁功率电源，采用发电机系统静止的变压器做为电压源，采用发电机系统静止的变流器作为电流源。由电压源或由电流源构成的励磁系统，统称为自励静止励磁系统；由电压源和电流源复合构成的励磁系统，称为自复励静止励磁系统。自复励静止励磁系统的优点是：具有相复励作用，减轻了调节器的负担，增加了快速性；取消了励磁机，加快了调节速度，对提高电力系统稳定性有利；整个系统没有旋转设备，维护简单。根据电压源、电流源的不同连接方式自励和自复励静止励磁系统分为： （1）自励可控硅励磁系统（自并励）如图4－1－2（a）所示。 （2）相补偿自复励励磁系统如图4－1－2（b）所示。 （3）交流侧串联自复励励磁系统如图4－1－2（c）所示。 （4）直流侧并联自复励励磁系统如图4－1－2（d）所示。 二、按同步发电机励磁电压响应速度的不同，同步电机励磁系统可以分为常规励磁系统、快速励磁系统和高起始励磁系统。 1、常规励磁系统 常规励磁系统是指励磁机时间常数在0.5s左右及大于0.5s的励磁系统。直流励磁机励磁