断路器同期合闸回路的设计毕业论文

1、题 目 断路器同期合闸回路的设计电气与自动化工程 系电气工程及其自动化摘要在论文断路器同期合闸回路的设计中主要介绍了二次回路基本知识、断路器的相关知识、发电机的励磁回路、同期表计的接线原理、发电机的同期方式等内容。二次回路的基本知识及断路器的相关知识是进行下面设计的做好铺垫的，只要掌握了这两个部分的知识才能够在下面的学习中读懂图中及解释部分一些标号对应的意义，而发电机的励磁回路、同期表计的接线原理、发电机的同期方式是整个论文设计的基础知识，通过它才能进行相关内容的设计。在断路器同期合闸回路的设计论文中，更加注重的是基础知识的介绍，因为它是学习的重点，是设计的前提。SummaryMain in

2、the thesis the chopper the same period match the design of Zha back track introduction two the knowledge with basic back track, the back track of Li Ci, same period form of related knowledge, generator of chopper account of connect the same period way of line principle, generator etc. contents.The b

3、asic knowledge of two back track and the related knowledge of the chopper is to carry on an underneath design of work well cushion, as long as controled this two part of the knowledge then can read to understand diagram in the underneath of the study in and explanation part some mark number rightnes

4、s should of meaning, but the back track of Li Ci, same period form of generator account of connect the same period way of line principle, generator the foundation knowledge for is the whole sis design, pass it then can carry on a related contents of design.In the chopper the same period match the de

5、sign of Zha back track the thesis, more what to pay attention to be the introduction of foundation knowledge, because it is study of point, is design of premise.目录绪论1第一章、二次回路基础知识21、概述22、二次回路的编号23、 屏面布置图34、 端子排图45、屏背面接线图56、二次位置图5第二章、断路器71.断路器的功能72.断路器的作用及原理73结构组成76.断路器的特点87.断路器的分类88.断路器的性能参数8第三章励磁系统：

6、101、励磁系统的要求102励磁方式103、三种励磁系统的强行励磁情况164、三种励磁系统的运行情况17第四章、同期表计的原理及其接线181.同期表计的定义182.同期表计的两种型式183.同期小屏184.电磁式1T1-S型同期表185. MZ10型组合式同期表196.三相式MZ10型组合式同期表的背后接线端子图207. MZ10型组合式同期表的外部接线及工作过程20第五章、发电机同期的方式221、同期并列222、准同期方式223、自同期方式234、准同期并列的基本原理245、同期点及同期方式的设置296、同期电压的引入电路297、同期点断路器的合闸回路368、非同期闭锁37第六章、断路器手动

7、准同期二次回路401. 断路器手动准同期的二次回路电路402.断路器手动准同期的二次回路动作过程41第七章、准同期回路原理接线图（非同期闭锁）421、 原理接线图422、准同期回路原理接线图（非同期闭锁）介绍443、准同期回路（非同期闭锁）操作过程46第八章继电保护发展前景48致谢49参考文献49绪论电力系统在运行中，可能会出现各种故障和不正常运行的状态，这种现象一旦发生将以近似光速影响其他非故障设备，甚至引起新的故障，为了防止系统事故的扩大，保证非故障部分仍能可靠的供电，并维持电力系统运行的稳定性，要求迅速有选择性的切除故障元件，切除故障的时间要求非常短，在这样的短时间里要求运行人员发现故障

8、并将故障排除设备是不可能，所以就要借助继电保护装置实现上述要求，继电保护装置安装在被保护的元件上，可以反应被保护元件的故障以及不正常运行状态并且作用于断路器跳闸以及通过信号继电器等装置发出信号，所以在电力系统中继电保护部分是非常重要的。在这次毕业设计里我研究的课题是断路器同期合闸回路的设计，在电力系统运行过程中经常需要把发电机投入到系统上进行并联运行，这样的操作就需要装同期装置，利用同期装置首先检查发电机电压与系统电压在数值上是否相等，若其差值大于允许值则发出调压脉冲作用于自动调节发电机电压，其次检查发电机与系统的频率差是否小于允许值，若频率差超过允许值，则同期装置发出相应的增速或减速脉冲作用

9、于调速器最后同期装置选择合适的时刻向断路器发出合闸脉冲，这样可以做到断路器合闸瞬间相位角大约等于零，冲击电流很小，所以同期合闸对发电机及系统就不会造成什么损害，进而可以加强电力系统运行的安全性可靠性。在这个课题的研究学习中，需要学习了解同期表计的原理及其接线，发电机同期的方式及其原理等知识，在设计中需要考虑到准同期的条件以及如何实现，结合所有的知识设计一断路器同期合闸回路。同期表计开关有“断开”、“粗调”、“细调”三个置，当开关处于不同的位置的时候，同期表计开关不同触点被接通，同期表计开关处于什么样的位置要根据发电机端电压、频率和系统的电压及频率的关系而定。在设计手动准同期二次回路的时候，考虑

10、到为了避免运行人员在非同期的情况下将发电机投入系统，在手动同期装置上加装了非同期闭锁回路，这样当待并发电机的电压与系统电压的相位角大于同期检定继电器的整定角时，继电器的常闭触点打开，阻止发出合闸脉冲，从而避免了非同期投入。随着电力系统技术的不断发展，从技术方面看，继电保护的选择性、速动性、灵敏性和可靠性一直是继电保护设计 制造、应用的指导思想。满足了这“四性”，人们往往会乐观地认为继电保护已经发展到了一个不可逾越的水平。其实任何技术都不可能是终结性的，微机保护和电力系统自动化技术也不例外，继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。第一章、二次回路基

11、础知识1、概述发电厂或变电所的电气设备分为一次设备和二次设备两大类。一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的设备，如发电机、变压器、断路器等。一次设备一般属于高电压、大电流的特性，运行人员直接对其进行测量、控制和调节既不安全，也不方便，为此，电力系统常常通过二次设备和由二次设备相互连接构成的二次系统实现对一次设备的测量、控制、监视和保护等功能。二次设备是指对一次设备的工作进行测量、控制、监视和保护，以及为运行人员提供运行工况及其他一些信息所需的低压电气设备，如测量仪表、继电保护及各种自动装置等。二次设备一般属于低压、小电流的设备。由二次设备按照一定的顺序通过导体相互连接起来，构成对一次设备进

12、行测量、控制、监视和保护等功能的电气回路称为二次回路或二次接线。表明二次回路连接关系的图纸称为电气二次图。二次回路包括测量、监察回路，控制、信号回路，继电保护和自动装置回路，以及操作电源回路等2、二次回路的编号2.1 交流回路编号方法电气二次图，交流回路可分为交流电流回路、交流电压回路和交流操作电源回路等。交流电流与电压回路的编号不分奇数与偶数，从电源处开始按顺序编号。电流互感器及电压互感器二次回路编号是按一次接线中电流互感器与电压互感器的编号相对来分组的。展开图中的小母线用粗线条表示，并注以文字符号，在控制和信号回路中的一些辅助小母线和交流电压小母线，除文字符号外，还给予固定的数字编号。交流

13、电流、电压回路编号的一般形式为：其中：文字符号一般用大写的英文字母表示，表示碘盐的相别，如“A”表示A相。第一位数字表示回路性质。如“4”表示交流电流回路，“6”表示交流电压回路第二位数字表示回路所从属的互感器顺序号，如“0”表示该回路从属于互感器TA或TV，“1”表示该回路从属于互感器1TA或1TV，“2”表示该回路从属于互感器2TA或2TV，第二位数字与互感器文字符号中的数字序号相同（当互感器文字符号中没有数字序号时，第二位数字取“0”）第三位数字表示回路的顺序编号。一依次为1、2、3对于一些比较重要的常见回路（例如直流正、负电源回路，跳、合闸回路）都给予了固定的编号。二次回路的编号，根据

14、等电位原则进行。就是在电气回路中接于一点的全部导线都用同一个编号表示。当回路经过开关或继电器触点等隔开后，因为在触点断开时触点两端已不是等电位，所以应给予不同的编号。2.2 直流回路编号方法电气二次回路,直流回路可分为控制回路、保护回路、信号回路和励磁回路等。直流回路编号一般没有文字符号，直流回路编号采用3位（2位）数字表示，直流回路编号的一般形式为：先从正电源出发，以奇数顺序编号，直到最后一个有压降的元件为止。如果最后一个有压降的元件的后面不是直接连在负极上，而是通过连接片、开关或继电器触点接在负极上，则下一步应从负极开始以偶数顺序编号至上述已有编号的结点为止。第一位数字表示回路性质。该回路

15、若为“5”或小于“5”的正整数，则表示该回路为控制回路（事故跳闸音响信号回路一般与控制回路在一张图中），为“0”则表示该回路为保护回路，“6”则表示该回路为励磁回路，为“79”则表示该回路为信号回路。第二、三数字表示顺序编号，需要注意的是，在控制回路编号中，某些编号为专用编号。如第二、三数字“05”（回路编号只有一位时为“5”）为绿灯或合闸回路监视继电器回路专用编号；“35”为红灯或跳闸回路监视继电器回路专用编号，等等2.3 回路编号的目的： 便于了解该回路的性质和用途 便于制造、安装、施工和运行维护 能够区分回路的功能2.4 回路编号的原则： 二次回路编号根据等电位原则进行，连接于同一点的所

16、有导线用同一编号； 在电气二次图中看起来是等电位但运行过程中状态变化时会发生电位不等现象的导线要用不同的编号。如继电器触点两端的导线； 电气图同一单元中的回路编号不能重复； 编号应能区分回路的性质、用途和功能； 在保证能表达清除的情况下，回路编号应力求简单。3、 屏面布置图(1)、屏面布置图是决定屏上各个设备的排列位置及相互间距离尺寸的图纸，要求按一定的比例尺绘制。(2)、屏的型式控制屏台此种屏除直立屏部分外，还在屏前面带有桌式控制台。直立屏直立屏的屏高亦为2360毫米，深550毫米，宽度分为800毫米和600毫米两种，其中宽800毫米者应用较多。直流屏此种屏的外形尺寸与PK-1型相同，专供直

17、流系统用，一般布置在发电厂和变电站主控制室的主环侧面，同期小屏此屏专为装同期表计用，吊挂在主环正面的边屏上，根据需要可以向左、向右旋转90°，型号为PT型。边屏边屏是用于封闭每一排最边上的屏的侧面的。屏高2360毫米，深550毫米，宽分为60毫米和100毫米两种，其中宽100毫米的一种是专为安装同期小屏用的。4、 端子排图4.1、端子排图是表示屏上需要装设的端子数目、类型、排列次序以及端子与屏上设备及屏外设备连接情况的图纸。4.2、端子的类型一般端子用于连接屏内外导线（电缆）试验端子用于需要接入试验仪表的电流回路中连接型试验端子用于在端子上需要彼此连接的电流试验回路中。连接端子端子间

18、进行连接用终端端子用于固定端子或分隔不同安装单位的端子排。标准端子直接连接屏内外导线用。特殊端子用于需要很方便地断开的回路中。隔板在不需要标记的情况下作绝缘隔板，并作增加绝缘强度用。4.3、端子排的设计原则4.3.1、应经过端子排连接的回路如下：（1）屏内设备与屏外设备之间的连接，必须经过端子排。其中交流电流回路应经过试验端子，事故音响信号回路及预告信号回路及其它在运行中需要很方便地断开的回路（例如至闪光小母的回路）应经过特殊端子或试验端子。（2）屏内设备与直接接至小母线的设备（例如附加电阻、熔断器或小刀闸等）的连接，一般应经过端子排。（3）各安装单位主要保护的正电源一般均由端子排引接。保护的

19、负电源应在屏内设备之间接成环形，环的两端应分别接至端子排。其它回路一般均在屏内连接。（4）同一屏上各安装单位之间的连接应经过端子排。（5）为节省控制电缆，需要经本屏转接的回路（亦称过渡回路），应经过端子排。4.3.2、端子排的排列方法如下。每一个安装单位应有独立的端子排。垂直布置时，由上而下；水平布置时，由左至右按下列回路分组顺序地排列：（1）交流电流回路按每组电流互感器分组。同一保护方式的电流回路（例如差动保护）一般排在一起。其中又按数字大小由上而下排列，数字小的在上面，其中再按A、B、C、N排列如A411、B411、C411、N411；A412、B412；A421、B421、C421、N4

20、21；。（2）交流电压回路按每组电压互感器分组。同一保护方式的电压回路一般排在一起。其中又按数字大小排列，再按A、B、C、N、L排列如A611、B600、C611、A613、C613；A710、B710、C710、N710；。（3）信号回路按预告、指挥、位置及事故信号分组。每组按数字大小排列，先是信号正电源701，接着是901、903和951、953；其次是730、732；再其次是94、194、294；最后是负电源702。（4）控制回路按各组熔断器分组：每组里面先排正极性回路（单号），由小到大；再排负极性回路（双号），由大到小如100、101、103、133、142、140、102；201、2

21、03、233、242、240、202；。（5）其它回路按远动装置、励磁保护、自动调整励磁装置的电流和电压回路、远方调整及联锁回路等分组。每一回路又按极性、编号和相序顺序排列。（6）转接回路先排本安装单位的转接端子，再排别的安装单位的转接端子。每一安装单位的端子排应编有顺序号，在最后留25个端子作为备用。当端子排长度许可时，各组端子之间也可适当地留12个备用端子。在端子排两端应有终端端子。正、负电源之间，经常带电的正电源与合闸或跳闸回路之间的端子应不相邻或者以一个空端子隔开，以免在端子排上造成短路及使断路器误动作。一个端子的每一端一般只接一根导线，导线截面一般不超过6平方毫米。特殊情况下个别端子

22、允许最多接两根导线。当一根电缆同时接至屏上两侧端子排时，一般不经过过渡端子。5、屏背面接线图绘制步骤如下：(1)、首先根据屏面布置图，按在屏上的实际安装位置把各设备的背视图画出来。设备形状应尽量与实际情况相符。不要求按比例尺绘制，但要保证设备间的相对位置正确。各设备的引出端子，应按实际排列顺序画出。设备的内部接线简单的，像电流表、电压表等，不必画出，复杂的则应画出。屏背面接线图中在各个设备图形的上方应加以标号。(2)、将端子排图布置在屏的一侧或两侧，给端子加以编号，并根据订货单位提供的小母线布置图，在端子排的上部，标出屏顶的小母线，并标出每根小母线的名称。(3)、采用“相对编号法”，根据展开接

23、线图对屏上各设备之间的连接线及屏上设备至端子排间的连接线进行标号。所谓“相对编号法”就是，如甲、乙两个端子应该用导线连接起来，那么就在甲端子旁标上乙端子的号，在乙端子旁标上甲端子的号。6、二次位置图二次位置图简称位置图，是根据二次原理图进行设计的。位置图包括屏面布置图和小母线布置图。屏面布置图是成套厂家加工屏、柜壳体的依据，也是成套厂家设计屏接线图的依据之一。小母线布置图是安装单位现场安装小母线的依据。(1) 屏面布置图屏面布置图是一种表示二次设备在屏面上布置的位置图，屏面布置图采用简化的图形符号(方框符号或一般符号)表示二次设备。设计屏面布置图必须在完成原理图的设计并确保正确后才能进行。屏面

24、布置图不需要考虑具体的二次原理接线，只需要根据原理图中设备材料表表明的、装设在该屏的所有设备及其型号规格进行合理布置。屏面布置图作图的基本要求：采用简化的图形符号表示具体的二次设备，图形符号要按照所表示的阿二次设备的具体尺寸按一定的比例绘制。为了表示清除，个别尺寸过小的设备，其图形符号可适当放大；各设备的具体位置和相互间的距离要按照实际情况按照一定的比例绘制；设备间的距离要考虑到安装接线和维护检修的要求；同一块屏中有两个或两个以上安装单位时，各安装单位要对称布置，且各安装单位间的分界要按纵向划分；控制屏屏面设备布置的相对位置自上而下依次为测量指示仪表、光字牌、辅助切换开关和按钮、信号指示灯、控

25、制和调节开关；保护屏屏面设备布置的相对位置自上而下依次为：电流、电压继电器和中间继电器等，体积相对较大的差动、重合闸继电器等，信号继电器，实验盒，连接片和切换片；控制屏要绘制相关一次接线的简图（模拟图）(2) 小母线布置图小母线的种类很多，如：为控制、保护和信号系统提供直流电源的直流电源小母线；由电压互感器供电的交流二次电压小母线；同期系统的同期小母线及其他各种小母线。每块屏所需的各种小母线的数量和种类各不相同，在进行小母线布置图设计时，首先应根据原理图统计每块屏所需的各种小母线数量和小母线名称，然后再进行绘制。需要注意的是：一起拼屏安装的各块屏中的相同名称的小母线的位置要求一致。小母线一般布

26、置在屏的顶部，小母线布置图比较简单第二章、断路器1.断路器的功能断路器是电力系统中控制和保护用的电工设备。其功能主要有：控制功能。根据运行需要，用断路器把一部分电力设备和线路投入或退出运行。保护功能。在电力设备或线路发生故障时，通过电流互感器和继电保护系统发出的分闸信号，使断路器自动分断，将故障部分迅速切除，保证电力系统无故障部分的正常运行。断路器与其他开关器件的功能比较见表。2.断路器的作用及原理断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断

27、路器必须解决的问题。    吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。 3结构组成 断路器由导电回路、可分触头、灭弧装置、绝缘部件、底座、传动机构、操动机构等组成。导电回路用来承载电流；可分触头是使电路接通或分断的执行元件;灭弧装置则是用来迅速、可靠地熄灭电弧，使电路最终断开。与其他开关相比，断路器的灭弧装置的熄弧能力最强，结构也比较复杂。触头的分合运动是靠操动机构作功并经传动机构传递力来带动的。其操作方式可分为手动、电动、气动和液压等。有些断路器（如油断路器、六氟

28、化硫断路器等）的操动机构并不包括在断路器的本体内，而是作为一种独立的产品提供断路器选配使用。 4.断路器的选择 断路器的选择必须按正常的工作条件进行选择，并且按断路情况校验其热稳定和动稳定。此外，还应考虑电器安装地点的环境条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件时，应采取有效措施。 5.对高压断路器的要求对高压断路器有以下几个方面的要求，这些要求在断路器的基本技术参数上得到体现。(1)断路器在额定条件下（额定电压、额定电流）可以长期工作。(2)应有足够的开断能力，并保证有足够的热稳定和动稳定（开断电流、额定关合电流、极限通过电流、热稳定电流

29、）。(3)具有尽可能短的开断时间，这对减少电网的故障时间，减轻故障设备的损害，提高系统稳定性都是有利的。 (4)结构简单、价格低廉、体积小、重量轻、便于安装。6.断路器的特点 下面是几种常用断路器的特点：    (1).多油断路器实现简单、价格便宜，但由于用油量大、体积大、检修工作量大、且易发生爆炸和火灾现象，一般情况下不采用。    (2).少油断路器用油少、油箱结构小而坚固，具有节省材料、防爆防火特点。少油断路器使用安全，使配电装置大大简化，体积小、便于运输、目前被大量采用。    (3).空气断路器

30、断路能力大、动作时间快、尺寸小、重量轻、无火灾危险，但结构复杂、价格贵、需要装设压缩空气系统等，主要用于110KV及以上对电气参数及断路时间有较高要求的系统中。    (4).SF6电气性能好、断口电压可较高。设备的操作维护和检修都很方便、检修周期长而且它的开断性能好、占地面积小、特别是发展SF6封闭组合电器可大大减少变电所的占地面积。SF6断路器广泛应用于90年代，目前我国已成功生产和研制了220、330、500KV的SF6断路器。 7.断路器的分类断路器按其使用范围分为高压断路器，和低压断路器，高低压界线划分比较模糊，一般将3kv以上的成为高压电器。 低压断路

31、器又称自动开关，它是一种既有手动开关作用，又能自动进行失压、欠压、过载、和短路保护的电器。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，一获得了广泛的应用。 分类：       按操作方式分有：电动操作、储能操作和手动操作。       按结构分有：万能式和塑壳式。       按使用类别分有：选择型和非

32、选择型。       按灭弧介质分有：油浸式、真空式和空气式。       按动作速度分有：快速型和普通型。       按极数分有：单级、二级、三级和四级等。      按安装方式分有：插入式、固定式和抽屉式等。高压断路器(或称高压开关)是变电所主要的电力控制设备,具有灭弧特性,当系统正常运行时,它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流;当系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围.因此,高压断路

33、器工作的好坏,直接影响到电力系统的安全运行；高压断路器种类很多，按其灭弧的不同，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等8.断路器的性能参数 断路器性能参数主要有以下 8个： 额定电压:断路器名牌上的标称电压，三相系统为相间（即线）电压，其值由国家标准中规定。 最高工作电压:断路器允许长期工作的最高电压。其值通常超过额定电压的1015。在国际电工委员会IEC标准中，把这一最高电压即称为额定电压。 额定电流：指断路器在额定频率下，长期通过此电流时无损伤，且各部分发热不导致超过长期工作时最大允许温升。 额定短路分断电流：在规定条件下，

34、断路器能保证正常分断的最大短路分断电流。 额定短路接通电流：在额定电压、规定使用条件和性能条件下，断路器能保证正常接通的最大短路接通电流（峰值）。 额定短时耐受电流：在规定的使用和性能条件下，以及在确定的短时间内（例如2秒），断路器在闭合位置所能承载的电流有效值。此值通常与额定短路分断电流相同。 额定峰值耐受电流：在规定的使用和性能条件下，断路器在闭合位置所能承受额定短时耐受电流第一个大半波的峰值电流。 分断时间：从断路器接到断开指令瞬间起至燃弧时间结束时止的时间间隔。第三章励磁系统：1、励磁系统的要求：励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两

35、部分组成：（如图一所示）一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；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：图 一(1)、常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自动或

36、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。(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。2励磁方式：下图所示为某热电分厂现共有三期工程，5台同步发电机采用了3种励磁方式:(1)、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。图 二(2)、图三为二期两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。图 三(3)、图四为三期一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图图 四(

37、一)、三种发电机励磁系统的组成一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。如图二所示，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。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示，发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE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。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。(二)、励磁电流的产生及输出一期

38、励磁系统原理图如图五所示。其中主励磁机的励磁图 五 励磁系统原理图电源由永磁机的定子绕组经三相可控硅整流桥或三相不可控硅整流桥提供，同时直流稳压单元的交流电源也取自永磁机。发电机端电压的变化通过调差单元、放大单元后去控制可控硅的导通角，以此来调节主励磁机的磁场电流，达到是发电机稳定运行的目的。另外，为了提高主励磁机供电的可靠性还设有手动控制，通过调整调压器来调节整流桥的输出直流电压达到调整磁场电流的小的目的。两种控制方式通过DZA、DZB来进行切换。二期励磁系统如图六所示。整流励磁机与发电机同轴，由剩磁建立电压，通过整流子整流经电刷送出。手动状态下经磁场变阻器、KFD-3励磁调节器、碳刷、滑环

39、给转子提供励磁电流。三期采用双微机单模拟的励磁控制系统，取消了励磁机。期励磁系统原理图如图七所示。发电机的励磁电流由机端励磁变压器经可控硅整流桥提供。其可控硅的导通角可由微机或模拟方式控制，在正常情况下，只有一台微机处于在线状态，能发出控制信号，其它则处于离线热备用状态，其给定值、在线参数、控制信号均处于跟踪工作状态。在线通道一旦故障，其发出的控制信号将被闭锁转为离线通道；离线通道自动投入转为在线状态，发出信号，当两套微机通道均出现故障，在正常运行情况下，只有一台微机处于在线状态，其给定值、在线参数、控制信号均处于跟踪工作状态。在线通道一旦故障，其发出的控制信号将被闭锁转为离线通道；离线通道自

40、动投入转为在线状 图 六 KFD-3 快速励磁调节器原理图图 七 HWLT-4励磁系统原理图态，发出控制信号，当两套微机通道均出现故障时，模拟通道自动投入。为了保证励磁电源的可靠性，采用了电力专用电源为调节器提供24VDC电源，每个电源由交、直流两路输入。它们分别来自三种独立的电源：厂用220VAC、厂用220VDC、自用电220VAC，同时采用厂用电380VAC经三相桥式整流为发电机提供励磁电流，以便发生故障时有足够的调节容量及较高的响应速度。(三)、励磁系统的控制部分一期的自动励磁调节器由可控硅整流功率单元、移相触发单元、直流放大单元、电压反馈单元、调差单元、直流电源单元和电源监视单元组成

41、。整流功率单元采用的是三相桥式全控整流电路，主要是将交流电压变成直流电供给励磁机的励磁绕组；移相触发单元由六个完全相同的触发器插件组成，其构成环节如下图所示：本单元根据输入控制信号Usm的大小，改变晶闸管的控制角，以控制整流电路的输出，从而调节发电机的励磁电流；直流放大单元由两级直流放大器组成，是PID放大器和综合放大器。其调节的过程是指当发电机受到无功扰动电压产生变化的开始瞬间，PID便输出一个与变化率（dv/dt）成正比的信号去改变励磁，以阻止电压的变化。由于PID放大器自身带负荷的能力较差，故还需在PID和触发器之间设一综合放大器，对PID放大器的输出信号进行反相和功率放大；无功调差单元

42、是指当发电机并联运行时能使个机组间无功电流分配稳定，当发电机经升压变压器与电网并联时，能克服升压变压器的电抗压降；无功调差单元是将发电机端电压的变化转变为一交流电压信号，而PID的输入端要直流电压反馈信号，因此在此二单元之间加一电压反馈单元，将交流电压信号转为直流电压信号；直流电源单元为励磁调节器提供+24V直流电压；本调节器所选用的集成元件工作电源为15V，故需设15V的稳定电源；电源监视单元起对两套工作电源进行监视的作用，当任一组电源发生故障时均能报警。二期所采用的是KFD3型快速励磁调节器。如图六所示。调节器由电流互感器及电压互感器供电，包括可控相复励变压器和电压校正器。可控相复励变压器

43、BKF是调节器的主要元件，它是一个有直流磁化的、双初级绕组的变压器或磁放大器。第一个串联绕组由电流互感器LH供电；第二个并联绕组由电压互感器YH供电。次级绕组的感应电势是这两个绕组磁化安匝的感应电势的几何和。次级电流经过输出整流器组ZC整流后输送至励磁机励磁绕组。电压校正器由三相测量变压器BC及磁放大器FC组成，三相测量变压器BC由电压互感器YH经调整自藕变压器TBZ供电。他是一个三相饱和变压器，初级电流具有非线性的特性，而次级电流是线性的，在经非线性整流器ZFL、线性整流器ZXL整流后而输出至磁放大器FC的两个极性相反的直流控制绕组，磁放大器输出电流的大小由这两个电流差来控制。当发电机电压增

44、加时，测量机构输出的线性与非线性电流差迅速增加，相应地磁放大器的输出电流也急剧增加，因此由测量机构与磁放大器所组成的电压校正器具有反接的特性。在正常工作时，校正器由一定的磁化电流送至BKF的控制绕组，使BKF的铁芯工作于较饱和的程度从而控制BKF的输出，达到控制发电机励磁的目的。三期所采用的是HWLT-4型微机励磁调节器。它提高了发电机运行的自动化程度。各功能均实现了模块化，通过不同功能的组合来满足不同用户的要求。在硬件方面，该调节器由两套独立的微机通道和一套独立的模拟通道组成。每个微机通道分为：电压环和电流环。模拟通道为电流环。电压环是取自机端电压信号进行闭环的，亦称为自动环；电流环是取转子

45、电流信号进行闭环的，亦称为手动环。为了保证调节的快速性，系统连续采样即在一个工频周期内完成各种运算，其操作回路的动作由工业控制机和继电器共同完成的。在软件上调节器的控制方式分为四种： （1）、自动电压调节(AVR)（2）、磁场电流调节(FCR)（3）、恒无功调节（4）、恒功率因数调节在正常情况下，可由AVR方式手动切换至FCR方式，在故障情况下自动切换。后两种控制方式只能在AVR方式下投入使用。另外，本调节器还具有四种限制功能:（1）、定子电流限制（2）、磁场电流限制（3）、欠励限制（4）、伏特赫兹限制调节器通过控制功能、限制功能及其它的一些辅助功能来控制发电机的励磁电流，使发电机工作在最佳状

46、态。 3、三种励磁系统的强行励磁情况三种励磁系统均具有强励功能。一期强励是由电子开关和PID放大器一起控制的。电子开关原理图如图所示。在运算放大器FD2图八 电子开关原理图反相端输入一个负电压VR-8V,当反馈电压|Vi|<8V时（反馈电压8V相当于机端电压85%）FD2输出为正电位，二极管D3截止，场效应管导通，积分电容C2被短接，使PID放大器失去积分功能；当|Vi|>|Vr|时，FD2输出为负电位场效应管截止，使PID恢复积分功能。通过PID的有差积分调节可维持电压恒定不变，即当发电机电压出现偏差时，如负的偏差，积分调节逐渐给一个强励信号，使发电机电压回升，这时负偏差减小，输

47、出信号减小,减小强励信号直到电压恒定不变。出现正偏差时，其过程和上相反。二期的励磁系统还采用了继电强行励磁装置。当机端电压下降到额定电压的8085时，强行励磁装置动作，短接磁场变阻器的部分电阻使励磁电流猛增到最大值，励磁电压升到额定值的1.82倍，实现继电强行励磁。三期强励主要是通过软件来实现的。由高可靠智能励磁调节器完成励磁系统所需的各种功能。在自动电压调节下，对于自并励励4、三种励磁系统的运行情况一期发电机无刷励磁系统运行正常，自动励磁调节器经常投入而且维护量很小。二期发电机直流励磁系统多次发生故障。两台机调试时均发生过转子滑环处短路事故，严重的影响了生产运行，且在正常运行时需经常检查和调

48、整滑环及更换整流子碳刷，运行维护工作量很大，费用很高，其自动励磁调节器由于不能长期稳定运行而经常退出不用。随着对二期运行经验的积累及运行维护的加强还是能保证正常运行的。三期采用了微机控制励磁调节系统。该调节系统自投运以来运行稳定可靠，性能优良，特别是全部汉化的人机界面，为现场运行检修人员提供了方便。通过对这三期发电机励磁系统结构、原理和运行情况的比较可以看出：一期的无刷励磁系统运行可靠，维护量和检修量大大优于二期直流励磁系统，但是一期的励磁系统在开机调试时比二期难。三期采用了静止励磁系统，由HWLT-4微机励磁调节器进行控制，取消了励磁机，缩短了主轴长度，降低了制造费用和土建费用，且微机控制是

49、工业发展的趋势，其生产技术水平逐渐成熟，是未来励磁系统发展的主流。第四章、同期表计的原理及其接线 1.同期表计的定义：通常将频差表（或者两只频率表）、压差表（或者两只电压表）和同期表统称为同期表计。2.同期表计的两种型式：一种是同期小屏，它装有五只测量仪表，即两只电压表、两只频率表、一只电磁式（1T1-S型）同期表；另一种是组合式同期表（通常采用MZ-10型），它包括一只频率表、一只压差表和一只同期表3.同期小屏：同期小屏上的五只测量仪表呈对称布置，以便运行人员观察比较，装两只频率表的目的是为了同时显示系统与待并系统的频率，如果待并系统的频率低于或高于系统频率，则需要调整待并系统的原动机（汽轮

50、机或水轮机）转速，直到两侧频率满足要求为止，装两只电压表的目的也是为了及时显示系统与待并系统的电压，如果待并系统电压低于或者高于系统电压，则需要调整待并系统的励磁电流，直至两侧电压满足要求为止，同期表用来观察两侧电压的相角差。4.电磁式1T1-S型同期表： 电磁式1T1-S型同期表是目前广泛采用的一种同期表，根据产生的旋转磁场的不同，它可分为两线圈交叉成90°和两线圈交叉成60°两种，电磁式1T1-S型同期表是两线圈在空间夹角为90°的电磁式同期表，其外形及内部电路如图11所示：图111T1S型同期表外形及内部电路（a）外形；（b）电路图1T1S型同期表的工作原理

51、是以待并系统电压向量为基准，并假定其固定在同期点上，而运行系统电压向量相对而变化，即指针表示运行系统电压（）向量。当运行系统频率高于待并系统频率，即（）大于零时，指针向逆时针（“慢”）方向旋转；当运行系统频率低于待并系统频率，即小于零时，指针向顺时针（“快”）方向旋转。指针旋转的角频率等于队。在等于零的情况下：当运行系统电压超前待并系统电压的角度为时，指针向逆时针（“慢”）的方向偏转角；反之，指针向顺时针 （“快”）的方向偏转角。5. MZ10型组合式同期表：图12MZ10型组合式同期表外形图MZ10型组合式同期表是目前广泛适用的组合式同期表，MZ10型组合式同期表有三相式和单相式两种类型，两

52、种类型的外观没有什么区别,图12为MZ10型组合式同期表的外形图 。 MZ10型组合式同期表内部有三只表计：频率差表、电压差表、同期表。图中左边位置的Hz是频率差表，用来反映待并系统与运行系统的频率差，频率差的测量机构为直流流比计，当待并系统与运行系统的频率相同时，即（）等于零时，作用在流比计指针上的总力矩等于零，则指针不偏转，而停留在零（水平）)位置上。当待并系统频率大于运行系统频率，即（）大于零时，指针向正方向偏转；反之，当待并系统频率小于运行系统频率，即（）小于零时，指针向负方向偏转。图中右边位置的V是电压差表，用来反映待并系统与运行系统的电压绝对值差，电压差表的测量机构为磁电式微安表。

53、整流电路将待并系统和运行系统的交流电压变换成直流电流，并流入微安表进行比较。两个电流相等时，其差值等于零，微安表指针不偏转，即停留在零（水平）位置上；当待并系统电压大于运行系统电压，即U（UUGUS）大于零时，微安表指针向正方向偏转；反之，当待并系统电压小于运行系统电压，即U（UUGUS）小于零时，指针向负方向偏转。指针偏离水平位置越大，则电压相差越大。图中中间位置的S是同期表，用来反映待并系统与运行系统的同期位置，通常也是以运行系统电压向量为基准，并假定其指向12点钟时固定不动，待并系统电压向量相对于而变化，即指针不再表示运行系统电压向量，而是表示待并系统电压向量。当运行系统频率高于待并系统

54、频率，即（）小于零时，指针向顺时针方向旋转；反之，当大于零时，指针向逆时针方向旋转。指针旋转的角频率等于。在等于零的情况下：当运行系统超前待并系统电压的角度为时，指针向顺时针方向偏转角；反之，指针向逆时针方向偏移角。指针旋转的快慢表示两个系统频率差的大小，旋转越快表示频率差越大。6.三相式MZ10型组合式同期表的背后接线端子图：7. MZ10型组合式同期表的外部接线及工作过程：图中SSM1为手动准同期开关，共有“退出”、“粗略”、和“精确”三个位置，当处于“退出”位置时，所有触点都断开，组合式同期表不工作。当SSM1处于“粗略”位置时，触点34、78、1112、1516接通，其余触点都断开，待

55、并系统同期电压（WSTa、WATAc小母线上的电压）经过触点34、1112引入同期表的A、C端子，而运行系统的同期电压（WOSa小母线上的电压）经过触点15-16引入同期表的Ao的端子,另外公共相(B相)电压(WVBb小母线上的电压)经过触点78引入同期表的B、Bo、Bo端子，组合式同期表中的频率差表和电压表开始工作，为电气运行人员调节待并系统的电压和频率提供参考。当SSM1处于“精确”位置时，触点34、78、1112、1516断开，其余触点接通，组合式同期表A、C、Ao、B、Bo、Bo端子各自引入与“粗略”时相同的电压，引入过程完全相同（注意：12与34等为并联连接，其余类似）。此外，运行系

56、统的同期电压（WOSa小母线上的电压）除引入组合式同期表的Ao端子，还通过触点1718引入组合式同期表的Ao端子，组合式同期表中的同期表S开始工作，为电气运行人员铺捉同期位置（相位差为零的位置）合闸提供参考，当SSM1处于“精确”位置时，频率差表和电压差表仍然处于工作状态。第五章、发电机同期的方式1、同期并列：1.1、同期并列操作： 将一台单独运行的同步发电机投入到运行中的电力系统参加并列运行的操作称为同步发电机的并列操作；将两个单独运行的电力系统通过将两者间的联络断路器合闸，从而使这两个原来单独运行的电力系统并列在一起运行的操作，称为电力系统的并列操作。由于进行电力系统并列操作的断路器两侧具有不同的电源，盲目地进行并列操作，将会产生很大的冲击电流，引起电力系统的振荡，严重时甚至会发生重大的事故，造成设备的损坏，因此，并列操作必须满足一定的同期条件，通过同期的方式进行。通过同期的方式，满足同期条件进行的并列操作称为同期并列操作。任何不满足的并列操作（无论采用何种并列操作方式）都属于非同期并列操作。电气运行人员应杜绝发生非同期并列操作。1.2、同期并列的条件： 两个单独运行的电力系统并列瞬间（待并发电机在并列前，从广义