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合理分配发电机间的无功负荷;
提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性,所以对励磁系统必须满足以下要求:
1、正常运行时,能按负荷电流和电压的变化调节(自动或手动)励磁电流,以维持电压在稳定值水平,并能稳定地分配机组间的无功负荷。
2、应有足够的功率输出,在电力系统发生故障,电压降低时,能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值(即顶值),以实现发动机安全、稳定运行。
强励的作用:
在负荷极大或外部短路,造成电压剧降时,强励动作,一是力图抬高电压维持电网稳定防止失步或瓦解;
二是向短路点提供足够大的短路电流,使继电保护能可靠动作,以防止半死不活的状态。
当系统电压大大降低,发电机的励磁电源会自动迅速增加励磁电流,这种作用叫做强行励磁,强行励磁主要有以下几个方面的作用:
1.增加电力系统的稳定性
2.在短路切除后,能使电压迅速恢复
3.提高带时限的过流保护动作的可靠性
4.改善系统故障时电动机的自起动条件
强励倍数,即强行励磁电压与励磁机额定电压Ue之比,对于空气冷却励磁绕组的汽轮发电机,强励电压为2倍额定励磁电压,强励允许时间为50S;
对于水冷和氢冷励磁绕组的汽轮发电机,强励电压为2倍额定励磁电压,强励允许时间为10~20S。
强行励磁动作后,应该对励磁机的碳刷进行检查,看有无异常,另外要注意电压恢复后短路磁场电阻的继电器接点是否已经打开,是否发生过该接点粘住的现象
强励动作后,应对励磁机的整流子,炭刷进行一次检查,看有无烧伤痕迹。
另外要注意电压恢复后短路磁场电阻的继电器接点是否已打开。
3、励磁装置本身应无失灵区,以利于提高系统静态稳定,并且动作应迅速,工作要可靠,调节过程要稳定。
交流励磁机供电的励磁方式:
1.三机励磁方式
现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。
交流励磁机也装在发电机大轴上,它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁,此时,发电机的励磁方式属他励磁方式,又由于采用静止的整流装置,故又称为他励静止励磁,交流副励磁机提供励磁电流。
交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。
为了提高励磁调节速度,交流励磁机通常采用100~200HZ的中频发电机,而交流副励磁机则采用400~500HZ的中频发电机。
这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内,转子只有齿与槽而没有绕组,像个齿轮,因此,它没有电刷,滑环等转动接触部件,具有工作可靠,结构简单,制造工艺方便等优点。
缺点是噪音较大,交流电势的谐波分量也较大。
2.无刷励磁:
交流励磁机供电的励磁方式还有一种就是无刷励磁,是一种采用旋转整流器的励磁系统,它的副励磁机是永磁发电机,其磁极是旋转的,电枢是静止的,而交流励磁机正好相反,其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转,不需任何滑环与电刷等接触元件,这就实现了无刷励磁。
无刷励磁优点:
无滑环和碳刷,不需要进行这方面的维护工作,也不会发生这方面的故障,不仅减少了维修的时间和工作量,更提高了运行的可靠性。
没有碳刷粉末和铜末引起的电机线圈污染,故绝缘寿命长。
无刷励磁系统缺点:
无刷励磁机组的轴系长,振动大,找平衡困难;
旋转半导体无刷励磁方式对硅元件的可靠性要求高,且国产的元件目前只有少数厂家过关,旋转整流元件造价高。
整流元件本身的重量及配重对机组振动至关重要,整流元件故障后更换困难,据统计故障平均修复时间为36小时,是静止励磁系统的4倍。
不能采用传统的灭磁方式进行灭磁,只能靠发电机本身的自然灭磁。
转子电流、电压和温度不能测量。
整个系统的检修需要一定的专业知识,一般由专业厂家处理。
无刷励磁的造价略高于目前广泛应用的自(并)激励磁系统,一般说来价格相差20~30%。
直流励磁机供电的励磁方式:
是自励励磁方式的励磁系统。
发电机转子绕组由专用的直流励磁机供电,调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。
直流发电机供电的励磁方式这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机,这种专用的直流发电机称为直流励磁机,励磁机一般与发电机同轴,励磁电流通过换向器和电刷供给发电机转子磁电流,形成有碳刷励磁。
这种励磁方式具有励磁电流独立,工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点,是过去几十年间发电机主要励磁方式,具有较成熟的运行经验。
缺点是励磁调节速度较慢,维护工作量大,同时直流励磁机存在整流环,功率过大时制造有一定困难,故在10MW以上的机组中很少采用。
直流机励磁方式又可分为自励式和它励式。
无励磁机的励磁方式:
(自并励)
在励磁方式中不设置专门的励磁机,而从发电机本身取得励磁电源,经整流后再供给发电机本身励磁,称自励式静止励磁。
自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。
自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流,经整流后供给发电机励磁,这种励磁方式具有结简单,设备少,投资省和维护工作量少等优点。
自复励磁方式除没有整流变压外,还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。
这种互感器的作用是在发生短路时,给发电机提供较大的励磁电流,以弥补整流变压器输出的不足。
这种励磁方式具有两种励磁电源,通过整流变压器获得的电压电源和通过串联变压器获得的电流源。
自并励主要优点:
没有旋转部件,运行可靠性高,调整、维护简单,检修方便;
自并励方式取消了励磁机,缩短了的汽轮机——发电机轴系长度可提高机组轴系的稳定性,提高机组安全运行的水平;
因励磁调节直接在转子回路中,没有主励磁机时滞环节,属快速响应励磁系统,技术指标高,响应快,性能参数好。
自并励方式的缺点:
整流装置电源电压取自发电机端,系统故障时,随着极端电压下降,影响励磁系统的强磁能力;
有碳刷增加了维护量;
发电机近端短路时,因机端电压突然降低很多时可能不满足强励要求,强励减弱时,短路电流迅速衰减,而造成出口带时限继电器拒动,使故障扩大,需加有记忆功能继电器;
起励时,发电机剩磁不足以提供可控硅的导通电压,发电机不能自励,需要另外配置起励电源。
(第15页)
调节器型号的含义:
UNITROL®
5000(Q5S-O/U231-D3200)
Q:
四通道,双自动通道加两个独立的手动通道。
5:
5000系列微处理器
S:
标准设计,即可控硅为N-1冗余
0:
没有附加功能
U2:
UNL13300可控硅桥
3:
3个并联可控硅
1:
可控硅桥臂数为1,即每桥无串并联元件
D:
直流灭磁开关
3200:
灭磁开关额定电流3200A
励磁变压器
型号:
ZSCB9-3200/20
额定容量:
3200kVA
额定电压:
20000/720V额定电流:
92.4/2566A
接线方式:
Yd11短路电压:
Vd=8.19%
励磁调节器:
顶值电压(80%Ug)Ucelling:
664V额定连续励磁电流Ien:
2992.2A
防护等级:
IP54(整流柜IP31)
(17页)
过励限制:
最大励磁电流限制
为了防止转子绕组过热而损坏,当其电流越过一定的值时,该限制起作用,通过AVR综合放大回路输出一减小励磁的调节信号。
低励限制:
最小励磁电流限制防止发电机失磁
发电机低励运行期间,其定、转子间磁场联系减弱,发电机易失去静态稳定。
为了确保一定的静态稳定裕度,励磁控制系统(AVR)在设计上均配置了低励限制回路,即当发电机一定的有功功率下,无功功率滞相低于某一值或进相大于某一值时,在AVR综合放大回路中输出一增加机端电压的调节信号,使励磁增加。
过激磁限制:
(V/Hz触发器)
当发电机出口V/f值较高时,电压过高或者转速下降,主变和发电机定子铁芯将过激磁,从而产生过热、损坏。
为了避免这种现象的发生,当V/f超过整定值时,通过过激磁限制器向AVR综合放大回路输出一降低励磁的调节信号。
定子电流限制器
该限制其用于防止发电机定子过热,在过励和欠励侧均有效。
定子电流限制器分欠励侧和过励侧两部分,其限制量均为定子电流的平均值。
当发动机电流进入限制区,如果此时发电机运行在进相状态,则限制器动作,增加励磁电流,如果此时发电机运行在滞相状态,,则限制其动作,减少励磁电流,总之通过检测负载的功率因数,可保证定子电流限制器双方向(过励和欠励)动作的正确性。
定子电流限制器调整是发电机的励磁电流,所以只能调整发电机的无功功率,使发电机电流回到限制区以内运行。
显然,定子电流限制器不能影响发电机的有功电流分量。
如果发电机的有功电流分量高于定子电流限制器的限制值,为避免误动作,限制器会自动将发电机无功功率调整为零。
P/Q限制器:
发电机运行点在超出其稳定极限时,失磁保护动作,跳发电机。
利用功率圆图上的五个点设定保护曲线。
保护曲线与P/Q限制器的限制曲线相似。
但P/Q保护曲线在P/Q限制曲线基础上左移5%到10%。
由于同步发电机的稳定极限与机端电压有关,P/Q保护曲线也与发电机端电压成比例校正。
发电机工作点超过保护曲线时,触发定时器,经过可整定的延时后发出跳发电机命令。
定时器延时启动信号也可用于报警。
P/Q限制器本身是一个欠励限制器,防止发电机进入不稳定的运行区域,该限制器的限制曲线有对应五个有功功率(P=0%、P=25%、P=50%、P=75%、P=100%)的五个无功功率设定值确定,该限制曲线与发电机的定子电压水平有关,发电机电压变化是,限制曲线随之偏移。
恒无功功率调节和恒功率因数调节:
发电机在并网以及励磁系统在自动方式下,可切换励磁系统到恒无功功率调节或恒功率因数调节,恒无功功率调节或恒功率因数调节是电压调节器的上位调节器(叠加调节),对运行工况做出缓慢反应。
当电网发生短路故障时,仍然是电压调节器起作用而不是叠加调节器起作用,恒无功功率调节或恒功率因数调节有各自的给定值,当叠加调节退出时,其给定值总是跟踪当前恒无功功率调节或恒功率因数的实测值,所以在电压调节切换到叠加调节瞬间,发电机的运行工况不会改变,可以实现无扰动的叠加投入,在叠加调节投入后,可通过增减磁命令调整叠加调节的给定值,改变无功功率或者功率因数。
恒无功和恒功率因数,为保持系统无功平衡,励磁系统自动保持电机功率因数为恒定,主要用于电网有考核的方式下运行,或减少无功附加的功率损耗模式
PSS:
用于阻尼发电机转子或电网的低频振荡。
主控板:
(COB)
是励磁调节器的核心,集成了自动电压调节、各种限制、保护和控制功能,其所用的CPU是增强型的微处理器,
负责所有的调节和控制功能,还包括可控硅的脉冲产生。
每一块COB包括以下主要产品功能:
自动电压调节器(自动控制)
励磁电流调节器(手动控制)
具有时间可调的软启动功能
自动运行通道和自动备用通道之间的自动跟踪
自动和手动通道的双向自动跟踪
恒无功或恒功率因素的控制
PSS电力系统稳定器
自诊断功能、故障录功能。
测量单元板(MUB):
由数字
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- 系统 培训 讲义