第12讲电气发电机及励磁学习

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2011年新员工培训第一讲发电机保护及励磁装置1、继电保护装置定义：继电保护装置是指能反映电力系统中的故障和不正常工作状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置，由于其从前大多由继电器组合而成，故称为继电保护装置。一、继电保护知识简介：由于设备构造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高、运行维护不当、操作错误、设备绝缘老化、风雨雷电及鸟兽灾害等原因，致使电力系统在运行过程中发生故障。最常见的故障是各种类型的短路：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路及发电机和变压器的绕组匝间短路。输电线路的断线也属于故障。2、电力系统的故障及不正常工作状态：a、电力系统电压大幅度下降，使用户的正常工作遭到破坏。b、故障处短路电流很大，形成电弧，烧坏电气设备。c、短路电流的热效应和电动力，使故障电路中电气设备遭到破坏或影响其使用寿命。d、破坏发电机并列运行的稳定性，使系统振荡或瓦解。e、另外电力系统还可能出现各种不正常工作状态，如过负荷、过电压、电力系统振荡等。f、故障和不正常工作状态都能引起人身伤亡和设备的损坏，甚至使系统瓦解。故在电力系统中，除应采取各项措施消除或减少发生故障的可能性外，一旦发生故障，必须迅速而又有选择性的切除故障设备，这是保证电力系统安全运行的最有效方法。这一切的实现均倚赖于继电保护装置。3、故障造成的后果：a、继电保护装置利用正常与故障或异常状况下电气量的变化来鉴别：b、反应电气量增加：过电流、过电压。c、反应电气量减少：低电压保护。d、反应U/I变化：距离保护。e、反应电气元件两端相位或功率的变化：差动保护4、继电保护装置原理:a、选择性：保护动作时仅将故障元件切除，使停电范围尽量缩小。b、速动性：快速切除故障以提高系统并列运行的稳定性。c、灵敏性：要求保护装置对其保护范围内的任何故障和不正常工作状态都能正确反应。d、可靠性：即要求保护在应动作时，不拒动；保护在不应动作时，不误动5、对继电保护装置的基本要求:1、发电机保护模型：二、发电机保护：a、发电机定子绕组相间短路b、发电机定子绕组匝间短路c、发电机定子绕组单相接地短路；d、发电机转子励磁回路一点或两点接地e、失磁（低励）故障。2、发电机的故障类型：a、定子绕组过电流和定子过负荷；b、定子绕组负序过电流和负序过负荷；由于外部不对称短路和不对称负荷引起。c、调速系统惯性较大的发电机突然甩负荷引起的过电压；d、由于主汽门突然关闭引起的发电机逆功率；e、由于励磁回路故障或强行励磁时间过长引起的转子过负荷；f、发电机频率上升或下降3、发电机的不正常工作状态：a、纵联差动保护，反应发电机定子绕组及引出线相间短路；b、定子绕组匝间短路；c、定子单相接地保护（接地电流超过允许值时）；d、过电流保护（外部短路引起）；e、对称过负荷保护；f、励磁回路接地保护g、失磁保护h、失步保护I、转子过负荷保护j、逆功率保护(为了保护汽轮机)k、定子绕组过电压保护L、发电机过励磁保护4、发电机保护配置：三、励磁装置：1、励磁装置的作用：励磁系统是同步发电机的一个重要组成部分，其主要任务是向发电机的转子提供一个可调的励磁直流电源，从而达到控制发电机机端电压恒定，满足发电机正常发电的需要。同时，励磁系统还具有合理分配并联机组无功功率和提高电力系统稳定性的重要作用。应用电磁理论，导体在磁场中切割磁力线产生电动势（电压）：ξ=BLV（B：磁场强度，L：导体长度，V：切割速度）。简单的讲就是：导体在磁场中做切割磁力线运动，就产生感应电动势，当形成闭合回路时，就会感生出电流。2、发电机的电磁原理基本说明：。对于发电机：转子产生的磁场旋转切割定子线圈，在定子线圈上产生电动势（电压），由ξ=BLV可以理解：1、导体长度L相当于匝数乘单圈长度，固定不变；2、假定转速不变，切割速度V=Rω也可以理解为不变；3、电动势（机端电压）只与旋转的转子磁场强度成正比，其他基本不变。无限长载流导体的磁感强度：当转子本身固有特性不变时，转子电流磁场在定子导线处感生的磁场强度B=KI，其中，I是励磁电流值，K是综合系数。3、发电机静态励磁原理图:.4、自并励方式优点：自并励方式的优点是：设备和接线比较简单：由于无转动部分，具有较高的可靠性；造价低；励磁变压器放置自由，缩短了机组长度；励磁调节速度快。但对采用这种励磁方式，以前人们普遍有两点顾虑：第一，发电机近端短路时能否满足强励要求，机组是否失磁；第二，由于短路电流的迅速衰减，带时限的继电保护可能会拒绝动作。国内外的分析和试验以及工程实践表明，目前，这些问题在技术上是可以解决的。自并励方式愈来愈普遍地得到采用。5、无刷励磁：无刷励磁系统中，主励磁机电枢是旋转的，它发出的三相交流电经旋转的二极管整流桥整流后直接送发电机转子回路。由于主励磁机电枢及其硅整流器与主发电机转子都在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环及电刷等转动接触元件。无刷励磁系统中的副励磁机是一个永磁式中频发电机，它与发电机同轴旋转。主励磁机的磁场绕组是静止的，即它是一个磁极静止、电枢旋转的交流发电机。6、无刷励磁方式特点：无刷