发电机励磁系统介绍(内容可做参考,用此模板)_100601

1、 一、一、 励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理二、二、 励磁系统技术与设计励磁系统技术与设计1 1、励磁系统的主要作用、励磁系统的主要作用2 2、励磁系统的控制原理、励磁系统的控制原理1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用（1 1）维持发电机或其他控制点电压在给定水平）维持发电机或其他控制点电压在给定水平u 保证电力系统运行设备的安全。保证电力系统运行设备的安全。u 提高维持发电机电压能力的要求和提高维持发电机电压能力的要求和 提高电力系统稳定性的要求在许多方面提高电力系统稳定性的要求在许多方面 是一致的。是一致的。u 保证发电机运行的经济性。保证发电机运行的经济性。（2 2）控制并联

2、运行机组无功功率的合理分配）控制并联运行机组无功功率的合理分配1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用u 发电机电压调差率发电机电压调差率 在自动励磁调节器调差单元投入、电压给定值固定、在自动励磁调节器调差单元投入、电压给定值固定、功率因数为零的情况下，发电机无功电流从零变化到功率因数为零的情况下，发电机无功电流从零变化到额定时，用发电机额定电压的百分数表示的发电机端额定时，用发电机额定电压的百分数表示的发电机端电压变化电压变化率率 发电机电压调差率按下式计算：发电机电压调差率按下式计算： D(%)=(Ug0-Ug)/UgD(%)=(Ug0-Ug)/Ug100%100% 式中式中 Ug0 -U

3、g0 -发电机无功电流等于发电机无功电流等于零零时的电压时的电压 UgUg - -发电机无功电流等于额定无功电流时的电压发电机无功电流等于额定无功电流时的电压 （2 2）控制并联运行机组无功功率的合理分配）控制并联运行机组无功功率的合理分配1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用u发变组单元高压侧并联：发变组单元高压侧并联： 变压器电抗调差（正调差）变压器电抗调差（正调差）+ + 发电机调差（负调差）发电机调差（负调差）u坑口电站：坑口电站： 长输电线路调差（正调差）长输电线路调差（正调差）+ + 发电机调差（负调差）发电机调差（负调差）u扩大单元接线：扩大单元接线： 发电机正调差，调差率较大

4、发电机正调差，调差率较大UFMUF0K0K0KQCQL01 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性u 静态稳定性静态稳定性u 动态稳定性动态稳定性u 暂态稳定性暂态稳定性u 电压稳定电压稳定（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -静态稳定性静态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用sinqdE VPeX发电机输出电磁功率发电机输出电磁功率发电机功角向量图发电机功角向量图（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -静态稳定性静态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 角是表征电力系统稳定性重要的量，

5、功角失稳指系角是表征电力系统稳定性重要的量，功角失稳指系统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。统中各发电机之间的相对功角失去稳定性的现象。 u 如果系统在运行过程中受到某种干扰，干扰的影响将通如果系统在运行过程中受到某种干扰，干扰的影响将通过互联的电力网络传到各发电机节点，并使发电机的输过互联的电力网络传到各发电机节点，并使发电机的输出电功率相应发生改变，结果是使得在扰动瞬间各发电出电功率相应发生改变，结果是使得在扰动瞬间各发电机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡，出现发机的机械输入转矩和输出的电磁转矩失去平衡，出现发电机转子不同程度的加速或减速，并导致各发电机之间电机转子不同程度的

6、加速或减速，并导致各发电机之间转子相对角的变化。转子相对角的变化。u 如这种转子角度的变化过程是随时间衰减的，并能最终如这种转子角度的变化过程是随时间衰减的，并能最终恢复到扰动出现前的正常值或达到一个新的稳态值，则恢复到扰动出现前的正常值或达到一个新的稳态值，则认为在这种运行方式和扰动形式下系统是功角稳定的。认为在这种运行方式和扰动形式下系统是功角稳定的。（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -静态稳定性静态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用n 电力系统静态稳定性电力系统静态稳定性 (Steady Stability) 电力系统静态稳定性是指电力系统受到小干扰后，

7、不发生非电力系统静态稳定性是指电力系统受到小干扰后，不发生非周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。周期性的失步，自动恢复到起始运行状态的能力。 静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式静态稳定研究的是电力系统在某一运行方式下受到微小干扰时的稳定性问题。假设在电力下受到微小干扰时的稳定性问题。假设在电力系统中有一个瞬时性小干扰，如果在扰动消失系统中有一个瞬时性小干扰，如果在扰动消失后系统能够恢复到原始的运行状态，则系统在后系统能够恢复到原始的运行状态，则系统在该运行方式下是静态稳定的，否则系统是静态该运行方式下是静态稳定的，否则系统是静态不稳定的。不稳定的。（3 3）提高电力系统的稳定性）提

8、高电力系统的稳定性- -静态稳定性静态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对电力系统静态稳定性的判据是发电机输出电磁功率对功角的微分功角的微分dPe/d是否大于是否大于0 。 如左图所示，采用了如左图所示，采用了自动励磁调节的发电机自动励磁调节的发电机静态稳定运行的最大电静态稳定运行的最大电磁功率和最大功率角都磁功率和最大功率角都有提高。有提高。（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -静态稳定性静态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 左图中，横坐标是功左图中，横坐标是功率角，纵坐标是电压放率角，纵坐标是电压放

9、大系数。在同一转子功大系数。在同一转子功角下角下,随电磁时间常数随电磁时间常数Te增加增加,为保证发电机为保证发电机稳定运行所允许的电压稳定运行所允许的电压放大系数增加放大系数增加;在同一在同一Te下下,随转子功角随转子功角的增的增加所允许的电压放大系加所允许的电压放大系数减少。数减少。（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -暂态稳定性暂态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用n 电力系统暂态稳定性电力系统暂态稳定性 (Transient Stability) 电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电电力系统暂态稳定是指电力系统受到大干扰后，各同步发电机保

10、持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳定方式的能力。通常指第一或第二振荡周期不失步。常指第一或第二振荡周期不失步。 如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大如果电力系统在某一运行方式下受到某种形式的大扰动，经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态扰动，经过一个机电暂态过程后能够恢复到原始的稳态运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式，则认为系统运行方式或过渡到一个新的稳态运行方式，则认为系统在这种情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在在这种情况下是暂态稳定的。暂态稳定性不仅与系统在扰动前的运行方式有关，而且与扰动的类型、地点及持扰动前

11、的运行方式有关，而且与扰动的类型、地点及持续时间有关。续时间有关。（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -暂态稳定性暂态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。电力系统暂态稳定性的判据是等面积定则。 左图的功率曲左图的功率曲线中，当功率线中，当功率角从角从1变化到变化到2时，时，PT与与P3之间的面积正之间的面积正比于转子动能比于转子动能的变化量。的变化量。（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -暂态稳定性暂态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 等面积定则的具体内容等面积定则的具体内容（3 3）提高电

12、力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -暂态稳定性暂态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 等面积定则的具体内容等面积定则的具体内容 等面积定则：等面积定则： 减速面积和加速面积如图所示。减速面积和加速面积如图所示。 如图（如图（a）减速面积加速面积，临界稳定；）减速面积加速面积，临界稳定； 如图（如图（b）减速面积）减速面积加速面积，稳定；加速面积，稳定； 如图（如图（c）减速面积）减速面积加速面积，不稳定。加速面积，不稳定。 （3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -暂态稳定性暂态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 提高暂态稳定性的方法就要减小加速面

13、积或增大提高暂态稳定性的方法就要减小加速面积或增大减速面积，具体说来有以下三种方法：减速面积，具体说来有以下三种方法： u 加快故障切除时间加快故障切除时间u 提高励磁系统励磁电压响应比提高励磁系统励磁电压响应比u 提高强行励磁电压倍数提高强行励磁电压倍数 （3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -暂态稳定性暂态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 提高暂态稳定性对于励磁系统而言，就是要提高提高暂态稳定性对于励磁系统而言，就是要提高励磁系统励磁电压响应比和提高强行励磁电压倍数。励磁系统励磁电压响应比和提高强行励磁电压倍数。v提高励磁系统励磁电压响应比提高励磁系统励磁电

14、压响应比加快励磁系统电压响应时间，即从施加阶跃信号起，加快励磁系统电压响应时间，即从施加阶跃信号起，励磁电压达到顶值电压与额定励磁电压差的励磁电压达到顶值电压与额定励磁电压差的95%的的瞬间的时间。瞬间的时间。v提高强行励磁电压倍数提高强行励磁电压倍数提高励磁系统电压响应比，即由励磁系统电压响应提高励磁系统电压响应比，即由励磁系统电压响应曲线确定的励磁系统输出电压的增量除以额定磁场曲线确定的励磁系统输出电压的增量除以额定磁场电压。电压。 （3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -动态稳定性动态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用q电力系统动态稳定性电力系统动态稳定性

15、(Dynamic Stability) 电力系统动态稳定是指电力系统受到干扰后，不电力系统动态稳定是指电力系统受到干扰后，不发生振幅不断增长的振荡而失步的能力。发生振幅不断增长的振荡而失步的能力。 扰动后系统在第一或第二振荡周期内不失步扰动后系统在第一或第二振荡周期内不失步(即保即保持了暂态稳定性持了暂态稳定性)，但可能由于自动调节装置的配置，但可能由于自动调节装置的配置不合适或其他因素，后续的振荡周期幅值不断增大并不合适或其他因素，后续的振荡周期幅值不断增大并造成失步。动态稳定问题实际上是指系统在受到小的造成失步。动态稳定问题实际上是指系统在受到小的或大的扰动后，在自动调节装置和自动控制装置

16、的影或大的扰动后，在自动调节装置和自动控制装置的影响下，保持长过程运行稳定性的能力。响下，保持长过程运行稳定性的能力。（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -动态稳定性动态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 电力系统动态稳定性目前的主要问题是对系统低电力系统动态稳定性目前的主要问题是对系统低频振荡的抑制。低频振荡是发生在弱联系的互联电网频振荡的抑制。低频振荡是发生在弱联系的互联电网之间或发电机群与电网之间，或发电机群与发电机群之间或发电机群与电网之间，或发电机群与发电机群之间的一种有功振荡，其振荡频率在之间的一种有功振荡，其振荡频率在0.1-2.5Hz之间。之间。

17、其原因有：其原因有：u系统弱阻尼时，受到扰动功率振荡长久不能平息系统弱阻尼时，受到扰动功率振荡长久不能平息u系统负阻尼时，系统发生扰动而振荡或系统发生自系统负阻尼时，系统发生扰动而振荡或系统发生自激激u系统振荡模与某种功率波动的频率相同，且由于弱系统振荡模与某种功率波动的频率相同，且由于弱阻尼，引起特殊的强迫振荡阻尼，引起特殊的强迫振荡u由发电机转速变化引起的电磁力矩变化和电气回路由发电机转速变化引起的电磁力矩变化和电气回路耦合产生的机电振荡耦合产生的机电振荡（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -动态稳定性动态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 励磁控制系统对动

18、态稳定的影响励磁控制系统对动态稳定的影响 电力系统的固有自然阻尼小，而使用快速电力系统的固有自然阻尼小，而使用快速励磁调节器或使用自并激可控硅快速励磁系统，励磁调节器或使用自并激可控硅快速励磁系统，又削弱了系统阻尼，甚至使系统产生负阻尼。又削弱了系统阻尼，甚至使系统产生负阻尼。为了抑制低频振荡，在励磁系统中加入了电力为了抑制低频振荡，在励磁系统中加入了电力系统稳定器（系统稳定器（PSS）。）。 电力系统稳定器电力系统稳定器(PSS)的作用是：利用附的作用是：利用附加控制，产生附加阻尼转矩，增加正阻尼抑制加控制，产生附加阻尼转矩，增加正阻尼抑制低频振荡。低频振荡。 （3 3）提高电力系统的稳定性

19、）提高电力系统的稳定性- -动态稳定性动态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用励磁控制系统对动态稳定的影响励磁控制系统对动态稳定的影响 UtUt=K5+K6Eq=K5+K6Eq当当K5 K5 0 0，MexMex=DAW+KA=DAW+KA可知：可知：u励磁调节器放大倍数越大，励磁调节器放大倍数越大， KAKA越大，越大， MexMex幅值越大，负幅值越大，负阻尼也越大阻尼也越大u励磁调节器响应越快，励磁调节器响应越快，KAKA越大，越大， MexMex幅值越大，负阻尼也越幅值越大，负阻尼也越大大（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -动态稳定性动态稳定性1 励磁系

20、统的主要作用励磁系统的主要作用 电力系统稳定器电力系统稳定器PSS的实现的实现 附加控制输入一个与低频振荡相附加控制输入一个与低频振荡相关的电气量，如关的电气量，如-Pe等。经过超前或滞后等。经过超前或滞后的相位校正，增益放大，叠加到励磁调节的相位校正，增益放大，叠加到励磁调节环节，该附加控制分量在发电机中产生一环节，该附加控制分量在发电机中产生一附加转矩，使与附加转矩，使与同相。从而产生正阻同相。从而产生正阻尼，抑制发电机的低频振荡。尼，抑制发电机的低频振荡。（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -动态稳定性动态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 PSS1A型电

21、力系统稳定器型电力系统稳定器 常用的稳定器输入信号是转速、频率或功率。常用的稳定器输入信号是转速、频率或功率。 T6用于表示了变送器时间常数，稳定器增益用于表示了变送器时间常数，稳定器增益KS，信号冲洗，信号冲洗(Washout 隔直隔直)由时间常数由时间常数T5设置。下一方块中设置。下一方块中A1和和A2允许高频允许高频扭振滤波器（有些稳定器用）的一些低频效应被计入。随后的扭振滤波器（有些稳定器用）的一些低频效应被计入。随后的2个个方块可允许方块可允许2级领前一滞后补偿，用常数级领前一滞后补偿，用常数T1到到T4设置。设置。（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -动态稳定性

22、动态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 PSS2A型电力系统稳定器型电力系统稳定器 常用的稳定器输入信号是转速、频率或功率。南瑞常用的稳定器输入信号是转速、频率或功率。南瑞集团电控公司选用的为功率和频率。集团电控公司选用的为功率和频率。 函数的结构和作用大致与函数的结构和作用大致与PSS1A模型相同。模型相同。（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -动态稳定性动态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用 PSS2A型试验录波曲线型试验录波曲线 （3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -动态稳定性动态稳定性1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作

23、用 PSS2A型试验录波曲线型试验录波曲线（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -电压稳定电压稳定1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用励磁系统维持电压稳定励磁系统维持电压稳定（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -电压稳定电压稳定1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用励磁系统维持电压稳定励磁系统维持电压稳定（3 3）提高电力系统的稳定性）提高电力系统的稳定性- -电压稳定电压稳定1 励磁系统的主要作用励磁系统的主要作用励磁系统维持电压稳定励磁系统维持电压稳定1 1、励磁系统的主要作用、励磁系统的主要作用 2 2、励磁系统的控制策略、励磁系统的控制策略（

24、1 1）PIDPID算法及其实现算法及其实现2 励磁系统的控制策略励磁系统的控制策略 PID调节及其算法调节及其算法 按偏差的比例、积分和微分进行控制的按偏差的比例、积分和微分进行控制的PID调节器调节器, 是连续系统控制中技术成熟、是连续系统控制中技术成熟、应用最为广泛的一种调节器。应用最为广泛的一种调节器。 比例调节可以减小控制系统惯性时间常比例调节可以减小控制系统惯性时间常数，但相对稳定性降低，而且不能消除稳态数，但相对稳定性降低，而且不能消除稳态误差；误差； 积分调节可以消除稳态误差；积分调节可以消除稳态误差； 微分调节可以提高控制系统的稳定性，微分调节可以提高控制系统的稳定性，相应可

25、以增加比例调节放大倍数。相应可以增加比例调节放大倍数。（1 1）PIDPID算法及其实现算法及其实现2 励磁系统的控制策略励磁系统的控制策略 并联并联PID控制调节控制调节以上为输入输出之间微分方程以上为输入输出之间微分方程Kp 一比例系数一比例系数 Ti 一积分时间常数一积分时间常数Td 一微分时间常数一微分时间常数tdttdeKddtteKiteKptY0)()()()(（1 1）PIDPID算法及其实现算法及其实现2 励磁系统的控制策略励磁系统的控制策略并联式并联式PID算法算法 对于计算机控制对于计算机控制,必须将式子离散化必须将式子离散化,用用差分方程代替微分方程。采用梯形积分来逼差

26、分方程代替微分方程。采用梯形积分来逼近积分近积分,采用后向差分来逼近微分采用后向差分来逼近微分,可得可得PID数字控制算法。数字控制算法。 离散系统全量式差分方程为：离散系统全量式差分方程为：)()()()()(0TKTeKTeTKdTJTeKiKTeKpKTYKJ)()()()(0TKTeKTeTTdJTeTiTKTeKpKJ（1 1）PIDPID算法及其实现算法及其实现2 励磁系统的控制策略励磁系统的控制策略 串联串联PID控制调节控制调节串联串联PID传递函数传递函数sTbsTcsTbsTcKpsEsYsGc21211111)()()(数字化控制系统中数字化控制系统中,应使用离散法将上式

27、转化为差应使用离散法将上式转化为差分方程分方程 ：)2()2)(1(21)(2211)(TKTYTbTTbTTbTbTKTYTbTTbTbTTbKTY)()2)(1() 1(2)2( 1)()2)(1()2)(1(TKTeTbTTbTTcTTcTcTTcKpKTeTbTTbTTcTTcTKp)2()2)(1(21TKTeTbTTbTTcTcKp（1 1）PIDPID算法及其实现算法及其实现2 励磁系统的控制策略励磁系统的控制策略 PID算法的幅频特性示意图算法的幅频特性示意图Tb1约为约为Tc1的的510倍倍 Tb2约为约为Tc2的的15110 （2 2）转子电压软反馈）转子电压软反馈2 励磁

28、系统的控制策略励磁系统的控制策略 早期比例式自动电压调节器采用了转子电压软早期比例式自动电压调节器采用了转子电压软负反馈负反馈 。自动电压调节器。自动电压调节器(AVR)为了保证发电机有为了保证发电机有足够的调压精度，必须采用较大的足够的调压精度，必须采用较大的Kp但但Kp增大将增大将造成励磁控制回路的不稳定，在发电机空载运行时造成励磁控制回路的不稳定，在发电机空载运行时可能导致发电机电压振荡。可能导致发电机电压振荡。（3 3）转子电压硬反馈）转子电压硬反馈2 励磁系统的控制策略励磁系统的控制策略 火电三机励磁系统中，交流励磁机的时间常数火电三机励磁系统中，交流励磁机的时间常数较大，影响励磁系

29、统的调节速度。为了提高强行励较大，影响励磁系统的调节速度。为了提高强行励磁时励磁系统的响应比，采用励磁机输出电压或励磁时励磁系统的响应比，采用励磁机输出电压或励磁机励磁电流硬负反馈，以减小励磁机时间常数磁机励磁电流硬负反馈，以减小励磁机时间常数 。FBEBEEKKKKKK1EEKKBFBEKKKK1BEFBEEEKTKKKTT1一、一、 励磁系统的作用与原理励磁系统的作用与原理 二、二、 励磁系统的技术与设计励磁系统的技术与设计1 1、励磁系统的相关标准、励磁系统的相关标准2 2、励磁调节器的硬件配置、励磁调节器的硬件配置3 3、励磁调节器的软件控制功能、励磁调节器的软件控制功能4 4、功率柜

30、的技术与设计、功率柜的技术与设计5 5、灭磁柜的技术与设计、灭磁柜的技术与设计6 6、励磁系统技术的发展、励磁系统技术的发展 GB755-2000 GB755-2000旋转电机定额和性能旋转电机定额和性能 IEC2A- IEC2A-汽轮发电机励磁系统技术条件汽轮发电机励磁系统技术条件 IEC- IEC-关于同步电机励磁系统的若干规定关于同步电机励磁系统的若干规定 GB/T7409.3- GB/T7409.3-大中型同步发电机励磁系统技术条件大中型同步发电机励磁系统技术条件 DL/T650-1998 DL/T650-1998大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件大型汽轮发电机自并励静止励磁系统

31、技术条件 GB6450-86 GB6450-86干式电力变压器干式电力变压器 GB/T7064-2002 GB/T7064-2002透平型同步电机技术要求透平型同步电机技术要求 SD270-88 SD270-88汽轮发电机技术条件汽轮发电机技术条件 GB4208-93 GB4208-93外壳防护等级（外壳防护等级（IPIP代码）代码） JB/T7828-1995 JB/T7828-1995继电保护及其装置包装贮运技术条件继电保护及其装置包装贮运技术条件1 励磁系统的相关标准励磁系统的相关标准励磁系统的相关标准励磁系统的相关标准1 1、励磁系统的相关标准、励磁系统的相关标准2 2、励磁调节器的硬

32、件配置、励磁调节器的硬件配置3 3、励磁调节器的软件控制功能、励磁调节器的软件控制功能4 4、功率柜的技术与设计、功率柜的技术与设计5 5、灭磁柜的技术与设计、灭磁柜的技术与设计 6 6、励磁系统技术的发展、励磁系统技术的发展励磁系统方式及原理图示励磁系统方式及原理图示四通道配置含独立手动四通道配置含独立手动高性能硬件配置高性能硬件配置全面的软件控制及通讯全面的软件控制及通讯 电磁干扰通过严酷电磁干扰通过严酷4 4级级 励磁系统方式及图示励磁系统方式及图示功率柜信号功率柜信号功率柜 1功率柜 n功率柜 2初励、灭磁初励、灭磁磁场断路器磁场断路器通道A通道A通道B通道B模拟量板模拟量板开关量板开

33、关量板CPU板CPU板系统电源板系统电源板同步电压板同步电压板脉冲放大板脉冲放大板脉冲电源板脉冲电源板G G负负荷荷开开关关系统PT系统PT励励磁磁变变压压器器转子电流CT转子电流CT励磁PT励磁PT定定子子电电流流C CT T（1 1）励磁调节器总体配置励磁调节器总体配置四通道配置含纯手动四通道配置含纯手动高性能硬件配置高性能硬件配置全面的软件控制及通讯全面的软件控制及通讯 电磁干扰通过严酷电磁干扰通过严酷4 4级级2 励磁调节器的硬件配置励磁调节器的硬件配置EX01EX02EX03EX04EX05EX06EX07EX08脉冲电源板系统电源板CPU板模拟量板同步电压板开关量板扩展开关量板脉冲

34、放大板全金属屏蔽机箱全金属屏蔽机箱前插式板件结构前插式板件结构板件外壳自散热板件外壳自散热2 励磁调节器的硬件配置励磁调节器的硬件配置（2 2）励磁调节器硬件介绍）励磁调节器硬件介绍表面贴装表面贴装6 6层印制电路板层印制电路板铝合金压铝合金压铸模件铸模件2 励磁调节器的硬件配置励磁调节器的硬件配置（2 2）励磁调节器硬件介绍）励磁调节器硬件介绍自动通道自动通道CPUCPU手动通道手动通道CPUCPUFPGAFPGA主机板主机板多通道多通道1616位位ADAD转换器转换器2 励磁调节器的硬件配置励磁调节器的硬件配置（2 2）励磁调节器硬件介绍）励磁调节器硬件介绍嵌入式嵌入式3232位微处理器位

35、微处理器主频高达主频高达180MHz180MHz处理速度高达处理速度高达200MIPS200MIPS自动通道自动通道CPUCPU通讯功能强大通讯功能强大励磁程序控制励磁程序控制周期周期3.3ms3.3ms2 励磁调节器的硬件配置励磁调节器的硬件配置（3 3）励磁调节器硬件特点）励磁调节器硬件特点手动通道手动通道CPUCPU纯手动纯手动 集集DSPDSP和和MCUMCU多种功能于一体多种功能于一体 自带自带ADAD采集单元采集单元 独立脉冲输出通道独立脉冲输出通道2 励磁调节器的硬件配置励磁调节器的硬件配置（3 3）励磁调节器硬件特点）励磁调节器硬件特点现场可编程现场可编程大规模逻辑门阵列大规模

36、逻辑门阵列FPGAFPGA提高脉冲提高脉冲控制精度控制精度和可靠性和可靠性 超大规模门阵列器件超大规模门阵列器件 高集成度和高可靠性高集成度和高可靠性 丰富的内部互连资源丰富的内部互连资源2 励磁调节器的硬件配置励磁调节器的硬件配置（3 3）励磁调节器硬件特点）励磁调节器硬件特点低功耗低功耗高精度高精度高分辨率高分辨率六通道并行采样六通道并行采样高转换速率高转换速率多通道多通道ADAD转换器转换器采样精度采样精度1/1/测量响应时间测量响应时间3.3ms10001000条条3 励磁调节器的软件控制功能励磁调节器的软件控制功能（3 3）励磁调节器监控软件）励磁调节器监控软件 故障日志模块故障日志

37、模块直观显示参考曲线直观显示参考曲线直观显示当前工况直观显示当前工况四点拟合曲线设置四点拟合曲线设置3 励磁调节器的软件控制功能励磁调节器的软件控制功能（3 3）励磁调节器监控软件）励磁调节器监控软件 过欠励设置过欠励设置2424通道高速采集通道高速采集实时波形显示实时波形显示图形分析功能图形分析功能3 励磁调节器的软件控制功能励磁调节器的软件控制功能（3 3）励磁调节器监控软件）励磁调节器监控软件 采样示波器采样示波器多种变量循环录波多种变量循环录波具备自动分析功能具备自动分析功能自动存储录波数据自动存储录波数据3 励磁调节器的软件控制功能励磁调节器的软件控制功能（3 3）励磁调节器监控软件

38、）励磁调节器监控软件 在线录波分析在线录波分析 4 4、功率柜的技术与设计、功率柜的技术与设计1 1、励磁系统的相关标准、励磁系统的相关标准2 2、励磁调节器的硬件配置、励磁调节器的硬件配置 5 5、灭磁柜的技术与设计、灭磁柜的技术与设计3 3、励磁调节器的软件控制功能、励磁调节器的软件控制功能6 6、励磁系统技术的发展、励磁系统技术的发展 4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计功率系统概述功率系统概述（1）散热器的选用）散热器的选用铝散热器铝散热器 最小热阻做到最小热阻做到0.035 K/W-0.04 K/W(0.035 K/W-0.04 K/W(风速风速5 5米米/ /秒秒) )左右，在

39、停风状态下，最小能做到左右，在停风状态下，最小能做到0.15K/W-0.25K/W 0.15K/W-0.25K/W ，在，在停风后仍能维持较大的出力。停风后仍能维持较大的出力。 铜散热器铜散热器 热阻最小能达到热阻最小能达到0.03K/W0.03K/W，同样风速同样热阻时，同样风速同样热阻时，铜散热器的体积较铝散热器要小，因此对空间紧张的布置铜散热器的体积较铝散热器要小，因此对空间紧张的布置环境用铜散热器较好。缺点是重量大、造价较高，且停风环境用铜散热器较好。缺点是重量大、造价较高，且停风后远不如铝散热器的小，一般要大后远不如铝散热器的小，一般要大2-32-3倍。倍。 热管散热器热管散热器 在

40、强迫风冷条件下热阻较铝和铜要小得多，在强迫风冷条件下热阻较铝和铜要小得多，自冷时的热阻较铝和铜也小，特别适应于停风运行场合。自冷时的热阻较铝和铜也小，特别适应于停风运行场合。缺点是体积大，需要有较宽松的环境。缺点是体积大，需要有较宽松的环境。 4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计功率系统概述功率系统概述（2）功率柜出力设计）功率柜出力设计 可控硅整流桥出力可控硅整流桥出力IdId的限制的限制条件是：整流桥中的各元件在运条件是：整流桥中的各元件在运行中的结温不超过行中的结温不超过125125。 影响结温影响结温TjTj的因素：元件的的因素：元件的发热功率发热功率P P；元件的结壳之间的；元件

41、的结壳之间的热阻热阻RjcRjc；壳与散热器之间的热；壳与散热器之间的热阻阻RchsRchs，散热器的热阻，散热器的热阻RhsRhs，环，环境温度境温度TATA，各参数之间的关系：，各参数之间的关系： 其中发热功率其中发热功率P P，与整流桥输，与整流桥输出的总电流出的总电流IdId，元件的门槛电压，元件的门槛电压VOVO，元件的斜率电阻，元件的斜率电阻r r有关，即有关，即P= fP= f（VOVO，r r，IdId）。）。PRjcRchsRhsTjTA 主回路交直流主回路交直流侧设置隔离刀侧设置隔离刀闸，便于测试闸，便于测试及维护并可在及维护并可在线故障检修线故障检修4 功率柜的技术与设计

42、功率柜的技术与设计晶闸管整流装置主回路晶闸管整流装置主回路FLZ 双冗余风机双冗余风机 双电源双风机操作回路双电源双风机操作回路SCRSCR阻容吸收阻容吸收4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计FLZFLZ整流装置：正视图整流装置：正视图直流侧母排安装位置直流侧母排安装位置 直流出线刀闸直流出线刀闸分流计分流计交流进线刀闸交流进线刀闸快熔快熔( (板后板后) )交流侧母排安装位置交流侧母排安装位置4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计FLZFLZ整流装置：背视图整流装置：背视图 晶闸管组件晶闸管组件串联布置串联布置风机风机高效铝型材散热器高效铝型材散热器冷却风道截面冷却风道截面0.2m0.

43、2m 冷却风速冷却风速5.5m/s5.5m/s额定额定2500A2500A时时SCRSCR结温结温9595全压全压400Pa400Pa噪声噪声65dB65dB流量流量4000m4000m/h/h热阻热阻0.035K/W0.035K/W4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计FLZFLZ整流装置设计：散热设计整流装置设计：散热设计4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计 自主设计自主设计SMCSMC模压件模压件固定散热器固定散热器整流桥直流侧整流桥直流侧同极并排布置同极并排布置进口聚碳酸脂进口聚碳酸脂板材间隔散热板材间隔散热器、风道内壁器、风道内壁耐压水平达耐压水平达15000V15000V脉冲

44、变压器脉冲变压器主回路耐电压主回路耐电压AC10000VAC10000V电气绝缘距离电气绝缘距离满足标准设计满足标准设计4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计FLZFLZ整流装置设计：耐电压设计整流装置设计：耐电压设计安装检修方便安装检修方便: : 阻容和可控硅均能沿导轨拉出；每台风机可以单独更换，阻容和可控硅均能沿导轨拉出；每台风机可以单独更换，位置便于拆装；可以在并联母线带电时完成部分检修工作。位置便于拆装；可以在并联母线带电时完成部分检修工作。 绝缘性能优良绝缘性能优良: : 装置内部三相电源间采用高性能高强度阻燃聚碳酸脂板装置内部三相电源间采用高性能高强度阻燃聚碳酸脂板与环氧树脂（与

45、环氧树脂（EPEP）玻璃纤维层压板隔离；共阴极组正极和共）玻璃纤维层压板隔离；共阴极组正极和共阳极组负极分上下层布置，相临部分同电位；与大地间采用阳极组负极分上下层布置，相临部分同电位；与大地间采用SMC (SMC (不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料不饱和聚酯玻璃纤维增强模塑料) )模压件，聚碳酸脂板，模压件，聚碳酸脂板，以及空气距离隔离。所用主要绝缘材料阻燃性均能达到以及空气距离隔离。所用主要绝缘材料阻燃性均能达到UL94V-0UL94V-0级（阻燃自熄），耐热等级均能达到级（阻燃自熄），耐热等级均能达到E E级（范围超过级（范围超过- -4040C C到到+120+120C C）。）。 功率柜

46、工艺结构特点功率柜工艺结构特点4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计 并联阻容过电压吸收回路并联阻容过电压吸收回路高压低损耗防火防爆电容高压低损耗防火防爆电容吸收回路置于冷却风道内吸收回路置于冷却风道内阻容元件采用金属结构件电气连接阻容元件采用金属结构件电气连接专用专用SaberSaber软件用于全工况过电压吸收仿真校核软件用于全工况过电压吸收仿真校核4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计FLZFLZ整流装置设计：过电压吸收回路设计整流装置设计：过电压吸收回路设计 电路配置和走线保证对称均衡电路配置和走线保证对称均衡晶闸管元件参数严格筛选晶闸管元件参数严格筛选l并联元件的通态伏安特性偏差并

47、联元件的通态伏安特性偏差l并联元件开通时间参数并联元件开通时间参数采用门极强触发及增加触发脉冲的宽度采用门极强触发及增加触发脉冲的宽度 均流系数均流系数0.90.9数字均流措施数字均流措施FLZFLZ整流装置设计：均流设计整流装置设计：均流设计4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计以某机组为例，晶闸管元件额定电压选择以某机组为例，晶闸管元件额定电压选择 ：2,2.7524083RRMDRMVVUV晶闸管反压：晶闸管反压：5200V5200V晶闸管额定电流：晶闸管额定电流：2760A2760A4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计功率柜计算功率柜计算- -晶闸管元件额定电压晶闸管元件额定电压

48、以某机组为例，六柜并联运行时晶闸管元以某机组为例，六柜并联运行时晶闸管元件结温计算件结温计算 ：最大连续运行工况单只晶闸管损耗最大连续运行工况单只晶闸管损耗PTMPTM计算计算: : 通态电流通态电流ITMITM = 1028.96A = 1028.96A 通态损耗通态损耗总损耗总损耗六桥并联时连续运行最高结温六桥并联时连续运行最高结温23IT M * V T O + IT M * R TP F M4 2 2 .4 WP T M = P F M + P o n M + P o ffM = 5 9 2 .4 WT jM = T a m b +P T M1 0 0 0* Z th0 0 4 功率柜

49、的技术与设计功率柜的技术与设计功率柜计算功率柜计算- -晶闸管元件结温晶闸管元件结温晶闸管元件结温计算晶闸管元件结温计算 ： 单桥单桥2500A2500A连续输出最高结温：连续输出最高结温：9595 C C 三桥并联时连续运行最高结温：三桥并联时连续运行最高结温： 83.883.8 C C 六桥并联时连续运行最高结温：六桥并联时连续运行最高结温： 63.763.7 C C4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计功率柜计算功率柜计算- -晶闸管元件结温晶闸管元件结温晶闸管快熔选择计算晶闸管快熔选择计算 ：快熔额定电流快熔额定电流I IrnrnKKririI Id d/3/30.50.5=(1.2

50、5=(1.25 1.54)2500/1.7321.54)2500/1.732 = 1804.27 = 1804.272222.86A2222.86A 选取值为选取值为1800A/1500V1800A/1500V。 4 功率柜的技术与设计功率柜的技术与设计功率柜计算功率柜计算- -晶闸管快熔选择晶闸管快熔选择 5 5、灭磁柜的技术与设计、灭磁柜的技术与设计 4 4、功率柜的技术与设计、功率柜的技术与设计1 1、励磁系统的相关标准、励磁系统的相关标准2 2、励磁调节器的硬件配置、励磁调节器的硬件配置 3 3、励磁调节器的软件控制功能、励磁调节器的软件控制功能6 6、励磁系统技术的发展、励磁系统技术

51、的发展（1 1）灭磁系统概述）灭磁系统概述5 灭磁柜的技术与设计灭磁柜的技术与设计 同步发电机安全可靠的灭磁，不仅关系到励磁系统本同步发电机安全可靠的灭磁，不仅关系到励磁系统本身安全，而且直接关系到整个电力系统安全运行。身安全，而且直接关系到整个电力系统安全运行。 发电机组正常停机时：逆变灭磁。发电机组正常停机时：逆变灭磁。 发电机组事故停机时：事故停机灭磁，即当发电机发发电机组事故停机时：事故停机灭磁，即当发电机发生内部故障，在继电保护动作切断主断路器时，要求迅速生内部故障，在继电保护动作切断主断路器时，要求迅速地灭磁；地灭磁； 在发电机发生电气事故时，灭磁系统应迅速切在发电机发生电气事故时

52、，灭磁系统应迅速切断发电机励磁回路，并将储藏在励磁绕组中的磁场能量快断发电机励磁回路，并将储藏在励磁绕组中的磁场能量快速消耗在灭磁回路中。速消耗在灭磁回路中。（2 2）灭磁系统的性能要求）灭磁系统的性能要求5 灭磁柜的技术与设计灭磁柜的技术与设计灭磁时间应尽可能地短暂；磁时间应尽可能地短暂；灭磁反电压不超过规定的倍数；灭磁反电压不超过规定的倍数；灭磁装置的电路和结构型式应简单可靠；灭磁装置的电路和结构型式应简单可靠；灭磁开关应有足够的分断发电机转子电流能力；灭磁开关应有足够的分断发电机转子电流能力；灭磁系统要有足够的能容。灭磁系统要有足够的能容。（3 3）灭磁的分类及原理）灭磁的分类及原理5

53、灭磁柜的技术与设计灭磁柜的技术与设计 耗能型灭磁耗能型灭磁 灭弧栅的电弧电压灭弧栅的电弧电压Ud在很广的电流范围内保持恒定，在很广的电流范围内保持恒定，即：即： Ud=Ukn=const 其中其中Uk为灭弧栅中邻近二片板间的短弧电压为灭弧栅中邻近二片板间的短弧电压(如为如为金属板时金属板时Uk=(2530v), n为灭弧栅中的间隔数。为灭弧栅中的间隔数。5 灭磁柜的技术与设计灭磁柜的技术与设计（3 3）灭磁的分类及原理）灭磁的分类及原理直流开关灭磁直流开关灭磁 MKdxSCRMKRSCRKRUUU5 灭磁柜的技术与设计灭磁柜的技术与设计（3 3）灭磁的分类及原理）灭磁的分类及原理交流开关灭磁交

54、流开关灭磁 XKRUUU1XKRUUU25 灭磁柜的技术与设计灭磁柜的技术与设计（3 3）灭磁的分类及原理）灭磁的分类及原理RdLdZ1Z2SCRCrowBar跨接器灭磁跨接器灭磁 5 灭磁柜的技术与设计灭磁柜的技术与设计（4 4）灭磁电阻特性及分类）灭磁电阻特性及分类5 灭磁柜的技术与设计灭磁柜的技术与设计（5 5）灭磁柜设计原则）灭磁柜设计原则1、灭磁系统设计考虑工况、灭磁系统设计考虑工况2、灭磁系统设计需要考虑的问题、灭磁系统设计需要考虑的问题 灭磁容量的计算灭磁容量的计算 灭磁阀片的选择灭磁阀片的选择 灭磁电阻的残压灭磁电阻的残压 非线性电阻的均能非线性电阻的均能 5 灭磁柜的技术与设计灭磁柜的技术与设计（5 5）灭磁柜设计原则）灭磁柜设计原则2、灭磁系统设计需要考虑的问题、灭磁系统设计需要考虑的问题 灭磁开关的选择灭磁开关的选择 灭磁开关额定工作电压：灭磁开关额定工作电压： 应大于转子上的最大工作电压应大于转子上的最大工作电压 ； 灭磁开关额定工作电流：灭磁开关额定工作电流： 应大于转子最大长期连续工作电流；应大于转子最大长期连续工作电流； 灭磁开关开断电流能力：灭磁开关开断电流能力： 应大于转子强励电流和短路电流；应大于转子强励电流和短