水电站励磁系统原理讲义.pptVIP

水电站励磁系统培训教材 　　　　　　 主讲人：刘义 ;同步电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流，建立励磁磁 场。相应的，将供给励磁电流的整个装置称为励磁系统 建立发电机机端电压：发电机内电势 Eq=BLV 最主要功能：维持发电机机端电压恒定、稳定，并根据发电机所 带负荷情况，相应的调整励磁电流 在并列运行的发电机间合理分配无功功率 增加发电机的阻尼转矩，提高电力系统的运行稳定性 不同工况下，对发电机实行过励磁限制和欠励限制等;同步发电机的工作原理： 原动机带动转子旋转后，给转子通直流电，形成旋转 磁场，旋转磁场的磁力线切割定子绕组，产生感应电动势， 建立起机端电压，当发电机并网与负载相连时产生电流， 发出电能。 励磁设备的基本任务: 给发电机转子提供直流电流形成磁场。;励磁系统的主要技术要求; 采用可靠性高、控制性能强的励磁系统，是保证发电机安全稳定运行并提高电力系统稳定性的经济而有效的措施。;第2部分 励磁系统的几种主要类型;交流励磁机励磁系统：80、90年代，直流励磁机制造容量有限，大型机组采用。俗称三机励磁。;无刷励磁系统：这种励磁方式没有专门的励磁机，而是从发电机本身获取励磁电流，经整流后再供发电机励磁，因此又称为自励式静止励磁 自励式静止励磁又可分为自并励和自复励两种方式 最具代表性的当属自并励励磁方式，通过接在发电机出口的整流变压器（亦称为并联变压器T）取得励磁电流，经整流后供发电机励磁;自并励励磁系统：自并励静止励磁系统取代直流励磁机和交流励磁机励磁系统是技术发展的必然。国内所有的新建水电站和大部分的火电厂都使用自并励励磁系统。; 自并励励磁系统是当今主流励磁系统。已在大、中型 发电机组中普遍采用。其主要技术特点： 接线简单、结构紧凑，维护方便； 取消励磁机，发电机组长度缩短，减小轴系振动，节约成本； 调节性能优越，通过附加PSS控制可以有效提高电力系统稳定性。 缺点：在发电机或系统发生短路时，由于电压的大幅下降或消失，导致励磁电流的下降或消失，而此时本应大大增加励磁（即强行励磁）来维持电压的。考虑到现代大型电网多采用封闭母线，且高压电网一般都装有快速保护（0.1s内切除短路故障），认为有足够的可靠性，故采用自并励的机组较多。 ;3.1 自并励励磁系统的主要组成部分;3.2 励磁变压器;3.3 可控硅整流桥;三相全控桥电路结构;Ud=1.35U2cosa，a为整流桥触发控制角 I2＝0.816Id Ud、Id－－直流输出侧电压、电流； U2、I2－－交流输入侧线电压、相电流；;三相全控桥电路的三种典型波形;可控硅流过电流，会在可控硅两端产生电压降（一般1～2V），造成可控硅发热，温度升高。可控硅内部的最大承受结温（PN结）是125℃。 可控硅散热方法：可控硅压装散热器，并启动冷却风机进行风冷散热。;3.4 灭磁系统;灭磁系统的构成原理图; 发电机正常运行中，励磁电压比较小，控制单 元不能触发可控硅开通，灭磁电阻回路中没有电流 通过 。 当灭磁开关分断后进行灭磁时，转子电感两端 出现较大的反向电压，同时控制单元快速接通反向 可控硅触发回路，把灭磁电阻接入、灭磁电阻回路 开通，转子电流就可以快速转移到灭磁电阻回路， 通过灭磁电阻把电流转换为热量释放。; ;线性电阻，汽轮发电机励磁系统经常采用；灭磁时间较长。 氧化锌ZnO非线性电阻，国内生产，应用普遍；灭磁时间短，较为理想。 SiC非线性电阻，国外生产，经常采用英国MI公司的产品，超大型机组应用较多，比如：三峡、龙滩、拉西瓦等；灭磁时间适中。 水轮发电机要求快速灭磁，普遍采用非线性电阻灭磁方案。 单片ZnO阀片的工作能容量是15KJ，而单片SiC阀片的工作能容量为62.5KJ。在超大型水轮发电机组中，灭磁能量很大，比如10MJ，需要几百片非线性电阻阀片串、并联连接。并联均能或并联均流问题突出。 SiC阀片容量大、其伏安特性更适合并联，所以，在超大型发电机的励磁系统中普遍使用。;逆变灭磁：正常停机时采用。不需要分断灭磁开关，控制可控硅整流桥处于逆变状态，使转子绕组中能量通过励磁变反送到发电机端电源侧及回路电阻中消耗，实现灭磁。在自并励励磁系统中，由于在逆变灭磁过程中，发电机端电压也在不断减小，吸收能量不断减小，所以，逆变灭磁的时间比较长。空载额定状态下，逆变灭磁时间一般达到10s。 灭磁系统灭磁：在发电机事故、过压或系统故障情况下停机时，励磁电流较大，希望能快速灭磁，消除故障、防止事故扩大化，采用分断灭磁开关的方法将能量转移到灭磁电阻中实现快速灭磁。灭磁系统灭磁的时间一般在5s以下。;3.