励磁系统培训.ppt

内蒙古电力科学研究院主要内容电力系统技术研究所第二部分发电机励磁系统基本原理及构成
2.1励磁系统基本原理
导体在磁场中运动、并切割磁场的磁力线时，导体中将会产生电流——这就是最基本的发电机原理。励磁系统就是用来给发电机建立磁场的一套控制系统。
电力系统技术研究所电力系统技术研究所3.1直流励磁机励磁系统
直流励磁机系统的接线有自励式和他励式。在自励式接线中，应用并激直流发电机作为励磁机，利用剩磁自励；在他励式接线中，除主励磁机外，尚有副励磁机，副励磁机供给主励磁机励磁。励磁机、副励磁机大多与主机同轴旋转。励磁回路都装有调节电阻R，改变R的大小，既可改变直流励磁机的电压，从而改变发电机的励磁电流。
3.2三机励磁系统
主励磁机的交流输出，经硅二极管整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。主励磁机的励磁，由永磁副励磁机之中频输出经可控硅整流器整流后供给。自动电压调节器根据汽轮发电机之端电压互感器、电流互感器取得的调节信号，控制可控硅整流器输出的大小，实现机组励磁的自动调节。3.2.1三机励磁系统的优缺点
优点：发电机的励磁电源取自同轴的交流主励磁机，不受电力系统运行的情况影响，工作可靠；高速大容量交流主励磁机的设计制造、运行维护比直流励磁机容易（直流励磁机电枢产生的是交流电势，经过整流子（换向器）的机械整流作用，变成直流电输出，供给发电机励磁。“三机”励磁系统用静止硅整流器代替旋转的机械整流子）；永磁式副励磁机电源独立、工作可靠（只要机组转动，即可为主励磁机提供励磁电流）。
缺点：交流主励磁机是一“时滞”环节（要调节发电机励磁电流，必须先调节交流主励磁机的励磁电流，有“时滞”存在）；副励磁机波形畸变（可控硅整流桥的负载是交流主励磁机转子绕组这一电感性负载。因此，励磁电源副励磁机的输出电压波形将产生畸变，容易出现发电机调节不稳定、无功功率跳动或摆动的情况）。
3.2.2“三机”励磁系统主体设备
1.交流主励磁机（发电机生产厂家制造）1台
2.永磁副励磁机（发电机生产厂家制造）1台
3.硅二极管整流装置1套
4.微机励磁调节装置1套
5.灭磁及转子绕组过电压保护装置1套
6.主励磁机手动备用励磁装置（可不设置）1套
3.3无刷励磁系统
用同轴旋转的交流励磁机作为励磁电源，励磁机的电枢绕组是旋转的而它的励磁绕组是静止的，因此旋转电枢输出的多相交流电与装在同轴轮架上的整流器直接连接，整流器是旋转的，这样整流后的直流电流不经过滑环和电刷，可直接与发电机的励磁绕组相连。
3.3.1无刷励磁系统的优缺点：
优点：没有滑动接触，结构紧凑，占地面积小，成本低；可靠性高，运行维护简单，不会由于励磁电流过大使滑环发生冒火花等现象。
缺点：由于二极管装在旋转圆盘上，因此必须考虑能承受强大离心力的机械强度；由于励磁电源到发电机转子绕组都是旋转的，所以不可能直接测量发电机励磁绕组任何量，也不可能直接对主整流桥进行检测，必须采用间接的特殊测量手段；灭磁时只能将交流励磁机快速灭磁，使发电机磁场电流自然衰减，这样灭磁速度很慢；任一元件故障或需要更换必须是机组停电，无法利用备用励磁。
3.3.2无刷励磁系统的组成
1.交流主励磁机（发电机生产厂家制造）1台
2.永磁副励磁机（发电机生产厂家制造）1台
3.旋转整流器（发电机生产厂家制造）1台
4.微机励磁调节装置1套
5.灭磁及转子绕组过电压保护装置1套
3.4自并激励磁系统
接自汽轮发电机机端的励磁变压器之副边电压，经可控硅整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。自动励磁调节器（AER）控制可控硅整流器输出的励磁电流之大小。自并激励磁系统没有旋转部分，属静态励磁系统。
3.4.1自并激励磁系统优点
1.运行可靠性高。自并激励磁系统为静态励磁，没有旋转部分，运行可靠性高。随着电力电子技术的发展，大功率可控整流装置的可靠性已与不可控整流装置大致相当。
2.可提高机组轴系的稳定性。由于取消了主、副励磁机，缩短了汽轮机发电机组的轴系长度（例如300MW汽轮发电机轴长由原“三机”系统的14922mm缩短至11220mm，减少了3.7m），提高了机组轴系的稳定性、改善了轴系的振动，从而提高了机组安全运行的水平。
3.励磁系统响应快。因为没有主励磁机这一时滞环节，所以自并激励系统是一种高起始的快速响应励磁系统。因而技术指标高，性能参数好。
4.可提高电力系统的稳定水平。在小干扰稳定方面，自并激励磁系统配置PSS（电力系统稳定器）后，小干扰稳定水平较交流励磁机励磁系统有明显的提高；在大干扰稳定方面，电力系统的计算表明，自并激励磁系统的暂态稳定水平与交流励磁机励磁系统相近或略有提高。
5.可提高电厂的经济效益。自并激励磁系统没有旋转部分，运行可靠性高、调整容易、维护简单、检修工作量小，因而可提高发电效益。
6.可节约电厂的基建投资。自并