自动装置-第五章-同步发电机自动调节

1、第五章 同步发电机自动调节励磁第一节 概述一、励磁系统 1、概念：供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备 2、组成：励磁机（或其它励磁供电设备）L（ZB、GLH） 手调励磁装置RC 自动电压调节器ZTL 自动灭磁装置MK 自动调节励磁装置 强行励磁装置QLC 强行减磁装置QJC 二、自动调节励磁装置的作用（略讲） 1、保持端电压于定值（f独立运行） P U iL U U恒定 负反馈 2、维持系统电压，实现无功分配（f联网运行） Ux iL Q Ux Ux恒定 U Q合理分配（Kdc） 3、利于系统静态稳定（小扰动） 功角特性：Pe=sin 其中：Pe发电机传送有功功率 与（系统母线电压）相位

2、差 或各发电机转子空间位置 =+j 有励磁调节：=Ed不变，<<xd，dPe/d（整步功率系数），Pemax（功率极限） 4、提高系统暂态稳定（大扰动） 如图：1事故前 2事故中 3事故后（无励磁） 事故后（有励磁） abcd加速面积s1 def减速面积s2 减速面积s3 s1>s2 失步 s1=s3 稳定运行在新的平衡点i 5、机组甩负荷，强行减磁，限制过压 机组内部故障，迅速灭磁三、组成 自动电压调节器（ZTL）、强励、强减、灭磁四、对ZTL的基本要求 第二节 小型水轮发电机的励磁方式一、励磁方式 1、分类： 相复励（移相电抗分流） （1）自励自并励、自复励（可控硅） 谐

3、波励磁（三次谐波） 特点：由发电机本身提供励磁电流 优点：运行维护简单 缺点：受系统影响大 直流励磁机（2）它励 交流励磁机 特点：由发电机本身以外的电源供电 优点：可靠性高，受系统影响小 缺点：造价高，运行维护复杂 2、常用励磁方式：（1）直流励磁机励磁系统（它励） iL=iZTL+iZL 励磁电源：L 调节方法：手调RC； 自动调节iZTL（U） 优点：励磁电源可靠 缺点：碳刷、换向器维护麻烦，调节速度慢，容量受限制（100MW以下机组）， 机组长度增加（2）交流励磁机励磁系统（它励） a、静止整流器励磁系统 励磁电源：L 调节方法：ZTL 优点：维护简单，无换向器 缺点：仍有滑环、碳刷

4、b、旋转整流器励磁系统（无刷励磁） 如上图，红色虚框为旋转部分 优点：无碳刷、换向器，维护简单 缺点：励磁回路无法监测； 整流装置需承受较大离心力； 灭磁慢 3、自并励可控硅静止励磁系统 励磁电源：ZB 调节方法：ZTL 优点：无碳刷、换向器磨损及环火 缺点：强励性能取决于机端电压 4、直流侧并联的自复励可控硅静止励磁系统 励磁电源：ZB（电压源）； GLH（电流源） 复励电流取决于：定子电流i； iZTL 空载：i=0（GLH无输出），由ZB提供iL 负载：ZB iL GLH 短路：IdGLH提供强励iL 开机：ZB、GLH无输出，设起励装置 优点：强励电流大； 两个励磁电源互为备用，避免失

5、励 5、交流侧串联自复励可控硅静止励磁系统 励磁电源：ZB； GLH铁芯带气隙的电抗变压器 合成电势可控硅整流iL （反映Uf、If、cos大小，相复励特性） 优点：相复励特性（相位补偿）cosUf补偿（IL） 缺点：GLH激磁电抗大，效率低 6、三次谐波（自励恒压）励磁系统 励磁电源：发电机定子槽中一组独立谐波绕组 优点：自动调节性能（P谐波电压UiLU）； 强励性能（短路谐波电压UiLU）复习提问：1、励磁系统概念、作用对象及组成2、自励、它励区别3、自并励、自复励区别4、相复励箱位补偿含义第三节 继电强行励磁和强行减磁一、强励的作用 概念：系统电压急剧下降时迅速将发电机励磁电流增至最大值

6、的自动装置 作用：P79二、强励性能的衡量指标 1、励磁电压上升速度 定义：强励时第一个0.5s时间内测得的强励电压上升平均速度，用额定励磁电压倍数表示 = （一般=0.81.2 1/s） 2、强励顶值电压倍数 定义：强励时最高励磁电压与额定励磁电压之比 KQ=ULm/ULe （一般KQ =1.82倍） 3、强励允许时间 1min左右三、继电强行励磁装置 1、原理接线图 a、组成： 1YJ、2YJ、1YZJ、2YZJ、XJ、QLC（QLC接点为常开，图中有误） b、原理： UF8085%Ue 强励动作RC短接； 发信号 UF恢复强励复归 c、接线特点： 1YJ、2YJ串接：防1YH（2YH）熔

7、断器熔断，强励误动作 DL1辅助触点：F起动、事故跳闸时闭锁QLC（退出） BK切换开关：投切QLC d、保证最大动作机率 并列运行各机组，其低压元件接于不同的相间电压上 （而每台机中的两个低压元件应接于同一相间电压上） e、与复励调节器配合 考虑ZTL对某些故障丧失强励能力，依靠继电强励 f、采用正序滤过器 提高强励装置灵敏度可反映各种不对称短路 g、确保低电压继电器动作 两YH箱位不同时，应确保两YJ反映同一故障四、继电强行减磁装置（仅用于水轮发电机） 1、减磁的作用 a、机组甩负荷 b、机组内部故障，灭磁引起的励磁机甩负荷 2、强减的取得方式 a、ZTL负反馈 b、继电器、直流接触器等（

8、同强励） c、灭磁开关辅助触点（MK跳开，自动接入强减电阻） 3、继电强行减磁装置的原理接线图 与强励的区别： （1）接线 强减 强励 1YJ、2YJ YJ （低电压继电器） （过电压继电器） （2）强励：RIL 强减：RIL 相同之处：改变励磁回路阻值改变励磁大小 原理：U>1.15Ue 强减动作Rjc接入； 发信号 UUe 返回 第四节 复式励磁和相位复式励磁复习： 发电机外特性曲线：iL恒定，Uf=f（If） （比较cos=0.9，0.8，0.7曲线特点) 发电机调节特性曲线：Uf恒定，iL=f（If） （比较cos=0.9，0.8，0.7曲线特点)一、复式励磁 1、特点：根据发电

9、机定子电流If的变化而自动调节励磁 2、接线：P85图4-16 组成元件：电流互感器LH 复励变压器FZB（变压、隔离交、直流） 复励整流桥FZL 复励调节电阻Rft 复励开关FK 3、原理：iL=iZL+ifL（1）ifL=0 ifL=0 iL=iZL（调节Rc的大小来满足空载额定电压的需要）（2）ifL1020%Ie（ifL较小） ifL=0 iL=iZL（整流桥的输出电压被“封锁”）（3）ifL>1020%Ie iL=iZL+ifL（IfifL） 复励特性及装有复励的发电机外特性如图4-17所示 只有A、B两点能保持Uf=Ue 4、功率因数cos的影响 iL只反映If大小，不反映c

10、os大小 cosUf（复励特性与调节特性偏移较大） 5、手动调节Rft Rft作用：If、cos变化时，维持Uf恒定； 平滑退出复励 Rft对发电机外特性的影响见图4-19（b） 另：调节Rc也可维持Uf恒定，但Rc位置在使用复励时一般不变 Rc对发电机外特性的影响见图4-19（a） 6、短路时的工作情况 IdifL具有一定强励特性（但受铁芯饱和限制）二、相位复式励磁 1、接线 P87图4-20 XFB：相复励变压器 2、原理： = = （其中： ） 取|、|为定值，以为cos的函数作出矢量图 P88图4-21 3、特点： （1）相复励的输出电流与、和cos三者有关 （2）cos|相位补偿 （

11、cos=1|最小 cos=0|最大） （3）电压互感器YH断开复式励磁 （4）空载或负荷电流较小“电压源”保证一定的电流输出 （5）DK作用：正常运行或靠近机端短路时，限制“电流源”在WV回路中的汲出电流，增加在W2回路中的输出电流三、小结 1、复励与相复励均能反映定子电流的变化自动调节励磁，并有一定的强励性能； 但前者仅反映定子电流绝对值，而后者则反映定子电流绝对值及端电压和cos，具有较好的补偿特性。 2、单独使用复励与相复励均不能维持端电压恒定，须与电压校正器配合。 3、相复励必须采用DK，若无DK，则正常运行时复励环节作用甚微；且机端短路将失去强励能力。复习提问：1、复励装置中下列元件

12、的作用： FZB、FK2、Rft、RC作用3、复励特点，与相复励相同与不同之处介绍复励与相复励的工作特点：复励：IfUf IfILUf 补偿相复励：IfUf IfILUf cosUf 补偿 cosILUf结论：单独使用均不能保证Uf恒定与可控硅静止励磁装置的比较：可控硅励磁：Uf-Ue=U调节IL 调节效果好，考虑了引起U变化的各种因素影响，包括If、cos等 复习提问：1、强励性能的两个衡量指标、意义2、继电强励、强减相同与不同之处3、继电强励接线特点（同一机组、不同机组）4、继电强励接线DL辅助接点作用 第五节 可控硅静止励磁装置的基本电路一、可控硅静止励磁装置的组成（结合框图讲解）（一）

13、基本工作单元： 测量变压器 Ue 测量比较 If、Uf、cosU 电流调差 综合放大 UUK 移相触发 UKUg（） 励磁电源 功率输出 可控硅桥式整流 Ug（）UL（iL） 保护附加回路（二）辅助工作单元： 起励 手动、自动切换 低励（最小励磁限制） 过励（电流限制）二、种类 TKL型：适用100010000KW水轮发电机 TKL-11：自并列 ZTL（ZB） 小型机组 TKL-21：自复励 复励+ZTL 大型机组 （GLH）（ZB）三、可控硅静止励磁装置功率输出电路 励磁电源 可控硅整流电路 保护附加回路（一）励磁电源 1、自并列 TKL-11：ZB UL=1.35U 其中：U半控桥三相对

14、称线电压（ZB副边） 控制角 2、自复励 TKL-21：ZB 3040%ILe GLH 6070%ILe 空载：IL0=IZTL 负载：IL1=IZTL1+IFL1 如图：复励太强调节器失去作用 复励太弱调节器负担过重复习提问：1、可控硅静止励磁装置的组成及作用2、TKL-11、TKL-21励磁电源的差别（二）可控硅整流电路 1、三相半控桥式整流电路 三只可控硅共阴极组； 三只二极管共阳极组 可控硅导通条件：阳极电位高于阴极（正向阳极电压） 控制极加入正触发脉冲 可控硅截止条件：阳极与阴极间加反向电压 （或通过电流小于维持电流） 整流二极管导通条件：阴极电位最低 控制角：可控硅在正向电压下不导通的角度范围 （未加触发脉冲的角度） =0可控硅在刚进入正向电压瞬间加触发脉冲 导通角：可控硅在正向电压下导通的角度范围 自然换向点：三相瞬时电压的交点 移相：改变加入触发脉冲的时刻以改变