陈小明老师内蒙励磁会议：发电机励磁原理(2)

1、三峡电厂陈小明 Chen_ 励磁调节器原理图励磁调节器原理图 移相触发器原理：UtUk触发脉冲 模拟式移相电路：余弦移相、锯齿波移相 AVR（自动） 恒电压闭环 自动电压调节器 ECRECR（手动）（手动） 恒电流闭环 励磁电流调节器 电压给定Ugref 电流给定Ifref PID调节计算 限制功能 控制电压Uk 恒无功闭环：恒无功闭环：AVR的辅助控制的辅助控制 PSS Ugact Ugref Ifref Ifact Ifreg Ureg Ufreg 励磁调节器功能简介励磁调节器功能简介 无功补偿（调差） 强励电流限制（快 速限制） 过励限制（励磁电 流慢速、反时限） 欠励限制（P-Q） 定

2、子电流限制（过 无功限制） 伏赫限制（V/HZ、 U/F）（过激磁） 软起励功能 PSS功能 电制动功能 PT断线保护 励磁调节器三种控制模式结构励磁调节器三种控制模式结构 励磁系统与其他设备的关系（研究）励磁系统与其他设备的关系（研究） 励磁系统与励磁控制系统运行励磁系统与励磁控制系统运行 Turbine Governor Voltage Regulator Pe PSS Vt It n, P G 3 Turbine - - Vf Vtref Peref h 汽轮发电机调节原理汽轮发电机调节原理 1、调节无功的方法 2、调无功对有功的 影响（瞬时p摆动， 平均P不变） 1、调节有功的方法 2

3、、调有功对无功的 影响（AVR变化小， ECR变化大） 励磁调差原理与应用励磁调差原理与应用 并网产生无功冲击的分析并网产生无功冲击的分析 1、相位不一致产生的冲击电流，属于有功电流。由于机械、相位不一致产生的冲击电流，属于有功电流。由于机械 功率不变，因冲击产生的有功振荡几次后回到原位。功率不变，因冲击产生的有功振荡几次后回到原位。 2、电压不一致产生的冲击电流，属于无功电流，由此产生、电压不一致产生的冲击电流，属于无功电流，由此产生 机组并网时无功的突变，但一般不超过机组并网时无功的突变，但一般不超过5%。 3、由于并网前机端电压一般为、由于并网前机端电压一般为100%，而系统电压不是，而

4、系统电压不是 100%，一旦并网，机端电压几乎就强行的等于系统电压，一旦并网，机端电压几乎就强行的等于系统电压， 此时，除了前述产生的无功冲击外，励磁调节器还按照调差此时，除了前述产生的无功冲击外，励磁调节器还按照调差 系数，将机组无功调整到当前机端电压所对应的无功。系数，将机组无功调整到当前机端电压所对应的无功。 Ug Q 并网 条件 全控桥强励与强减全控桥强励与强减 强励强励=10=100 0 强减强减=150=1500 0 AVR与各限制器关系与各限制器关系 西门子励磁调节器与各限制器关系西门子励磁调节器与各限制器关系 励磁调节器输出脉冲励磁调节器输出脉冲 脉冲变压器作用 隔离 功率匹配

5、 脉冲发展形式 宽脉冲 双脉冲 宽高频脉冲 双高频脉冲 发电机事故灭磁 灭磁的主要目的灭磁的主要目的 在机组故障情况下 断开灭磁开关、导通 灭磁回路(a,b,c,d 4) 快速吸收转子能量 衡量发电机灭磁性能指标有两个：灭磁速度 和灭磁电压。其要求是速度快即灭磁时间短 ，灭磁电压不能超过转子允许电压值。 最优的灭磁系统是灭磁电压较高且在灭磁过 程中保持恒定，只有这样，灭磁电流才能按 线性方式衰减，其灭磁时间才最短。最优的 灭磁系统称为理想灭磁系统 发电机发电机 发电机出口开关发电机出口开关 灭磁电阻灭磁电阻RE 可控硅整流桥可控硅整流桥 c d If, Uf p.u. t t=0 b a 理想

6、灭磁、理想灭磁、SIC灭磁、线性电阻灭磁灭磁、线性电阻灭磁 灭磁开关的种类 灭磁开关分类：灭磁开关分类：单断口、双断口、单断口、双断口、 多断口（主断口、弧断口、放电断口多断口（主断口、弧断口、放电断口 即常闭触头）即常闭触头） 灭磁开关结构选择 1、具有常闭辅助断口的灭磁开具有常闭辅助断口的灭磁开 关最适合放电灭磁方式，也是关最适合放电灭磁方式，也是 专用灭磁开关的标志；专用灭磁开关的标志； 2、双断口灭磁开关比单断口灭双断口灭磁开关比单断口灭 磁开关更加适合励磁回路的应磁开关更加适合励磁回路的应 用，检修试验方便；用，检修试验方便； 3、设置专用的弧触头有利于保设置专用的弧触头有利于保 护

7、主触头，维护工作量少；护主触头，维护工作量少； 4、采用短电弧栅灭弧原理，即采用短电弧栅灭弧原理，即 采用金属灭弧栅灭弧罩，吸热采用金属灭弧栅灭弧罩，吸热 好，电弧稳定；电磁吹弧简单好，电弧稳定；电磁吹弧简单 DMX和和 CEX灭磁灭磁 开关结构开关结构 最好、是最好、是 专业灭磁专业灭磁 开关，推开关，推 荐使用荐使用 灭磁电阻的种类 v线性电阻线性电阻1（大功率）（慢）（大功率）（慢） v非线性电阻（低场强大电流非线性电阻（低场强大电流） 碳化硅灭磁电阻碳化硅灭磁电阻2 （SiC） （稍快）（稍快） 氧化锌灭磁电阻氧化锌灭磁电阻3 （ZnO）（最快）（最快） 灭磁电阻伏安特性曲线灭磁电阻伏

8、安特性曲线 灭磁方式种类 串联灭串联灭 磁、并磁、并 联灭磁联灭磁 电路原电路原 理比较理比较 LP UZ + - MK + UK - IK - + UL RV LQ IL u IRV v灭磁换流公式 vUk Uz UL v整流：Uk Uz UL ，Uk要求高，不推荐使用； v逆变：Uk Uz UL ，Uk要求低，直流灭磁推荐； v封脉冲： Uk Uz UL， Uz交变，交流灭磁推荐。 a90Uz波形 KA+ KA- LB IA IB IC MKA MKB MKC KB+ KB- KC+ KC- U LQ IL RV 灭磁换流公式： Uk Uz UL KA+ KA- LB IA IB IC M

9、KA MKB MKC KB+ KB- KC+ KC- U LQ IL RV A -A B C -C -B 导通周期120 60 不切脉冲灭磁过程简述： 1、KA+、KB+导通时分开关； 2、MKB分断； MKA和MKC无法 关断，电弧燃烧； 3、KB+不导通，KA+无法关断； 4、KA-导通、KC-被关断； 5、KA+和KA-导通，电流续流； 6、 MKA 、MKC关断。 SCR关断条件 脉冲顺序 1 1、在交流灭磁过程中，如果能够切除脉冲，、在交流灭磁过程中，如果能够切除脉冲， 励磁变二次侧交流电压的负半波就会引导励磁励磁变二次侧交流电压的负半波就会引导励磁 电流进入灭磁电阻，使得交流灭磁开

10、关安全分电流进入灭磁电阻，使得交流灭磁开关安全分 断，快速灭磁任务完成。断，快速灭磁任务完成。 2 2、在脉冲正常的条件下进行交流灭磁，会造、在脉冲正常的条件下进行交流灭磁，会造 成励磁电流经同相可控硅短路，尽管交流灭磁成励磁电流经同相可控硅短路，尽管交流灭磁 开关也可以安全分断，但灭磁电阻无法投入工开关也可以安全分断，但灭磁电阻无法投入工 作，放电灭磁变为续流灭磁，达不到快速灭磁作，放电灭磁变为续流灭磁，达不到快速灭磁 的目的。的目的。 1、转子过电压保护配置：非线性电阻、跨接器、 阻容保护、一体化阻容保护、阻断式阻容保护； 2、跨接器原理接线、BOD元件原理； 3、压敏电阻、可控硅阻容保护

11、等配置原则。 转子结构不同：空心与实心转子结构不同：空心与实心 灭磁要求就不同：快速与慢速灭磁要求就不同：快速与慢速 转子绕组：转子绕组： 励磁绕组、阻尼绕组、励磁绕组、阻尼绕组、 阻尼绕组作用阻尼绕组作用 UgUg IfIf tt t 水轮机快速灭磁 t 汽轮机快速灭磁 重要励磁录波图重要励磁录波图自动起励试验录波图自动起励试验录波图 重要励磁录波图重要励磁录波图 自动逆变试验录波图自动逆变试验录波图 重要励磁录波图重要励磁录波图 甩负荷跳灭磁开关录波图甩负荷跳灭磁开关录波图 重要励磁录波图重要励磁录波图 甩负荷甩负荷 甩负荷灭磁甩负荷灭磁 UNITROL5000 瑞士瑞士ABB公司（上海公司（上海ABB、广科院、东方电机厂、广科院、东方电机厂、哈尔滨电机厂哈尔滨电机厂） 旋转旋转 NES5000自并励励磁系统框图 EXC-9000自并励励磁系统框图 GS 模拟量总线板900E 开关量总线板900H Channel A Channel B Channel C 900C DSPCPUI/O 接 口 板 900A DSPCPUI/O 接 口 板 900A A/DD/A 900P 900N 人 机 接 口 900J 900K CANBUS QFG PULSE BUS 900K 900M LCD Q80 SA02 SA01 T0