发电机励磁系统原理

发电机励磁系统原理及运行(发电机励磁系统图：)励磁系统构成及优缺点：励磁电源由励磁变引自发电机机端，通过可控硅整流元件直接控制发电机的励磁，这种励磁方式即为自并励可控硅整流励磁，其特点如下：因采用可控硅整流器和无需考虑同轴励磁机时间常数的影响，故可获得较高的电压响应速度。励磁变压器接到发电机端不受厂用电压的影响，但需起励电源。缺点：其一整流输出的直流顶值电压受发电机或电力系统短路故障形式和故障点远近的影响，缺乏足够的强励能力。其二由于自并励可控硅整流励磁系统的发电机短路电流衰减较快，对发电机带延时的后备保护可靠动作不利。为此，过流保护可采用电流启动记忆，由复合电压或低电压闭锁的延时保护。发电机励磁装置：励磁装置组成：并联励磁变、可控整流装置、励磁调节器、灭磁及转子过电压保护、起励回路。并联励磁变压器：型号:SCLLB-1800KVA/容量:1800kVA一次电压15.75KV二次电压:0.6kv接线Y/A-11自并励励磁系统的励磁变压器不设自动开关，只设有隔离刀闸。励磁变装设过流保护，该保护动作引跳出口油开关及灭磁开关。励磁变接在主变底压侧，不受系统及厂用电影响。（3）可控硅整流回路：（整流回路原理图：）以单相半波整流电路为例说明可控硅整流电路的工作原理。要使可控硅导通，必须在可控硅的阳极及控制极同时加正向电压，并且使流过可控硅的阳极电流大于它的维持电流。当阳极加反响电压，或流过可控硅阳极的电流小于维持电流时，可控硅截止。从可控硅承受正向电压开始，到可控硅导通为止，这一段区间为控制角。改变控制角的大小，可调整可控硅输出电压的大小。可控硅整流电路可输出连续可调的直流电压。主整流器采用三相全控桥,2个功率柜并列运行。整流元件采用品闸管整流，每个功率柜额定功率输出2000A。整流柜为强迫风冷式。风机设有主、备用电源,互为备用（主、备用电源:均用机旁III段电源）。风机任一电源中断，自动切换至第二电源供电。但当电源恢复后，不能自动切换至正常运行方式，需人为切换。每个功率柜低压侧装设有浪涌吸收器，吸收功率柜输出的尖峰电压。运行中功率柜遇快速熔断器熔断或风机停运，功率柜不能自动退出，需人为退出运行。当功率功一柜退出时不影响运行。可控硅元件的保护：在功率柜交流侧、直流侧均装有快速熔断器，保护整流元件本身及直流侧短路。（4）同步电机灭磁及转子过压保护：机组正常停机时，可控硅全控桥逆变灭磁；发变电气事故时，跳开灭磁开关投入非线性电阻灭磁。灭磁开关双断口。可控全桥逆变灭磁是把可控硅的控制角a退到最小逆变角，使整流桥由整流状态过渡到逆变状态灭磁。转子过压保护：转子过电压一般由于下列几个原因产生：发电机端或主变高压侧短路、同步发电机失磁异步运行、非同期合闸、同步发电机故障切除后电压恢复过程中转子过电压、灭磁过程中转子过电压。励磁系统配置限压二极管串非线性电阻并接于励磁绕组作为过压保护。（5）自并励励磁发电机的起励励磁变压器接在发电机机端，当机组起动后，电机转速接近额定值时,机端电压为残压其值比较低，励磁调节器中的触发电路，由于同步电压太低不能工作，可控硅不触发，不能送出励磁电流使发电机建压。需他励起励,他励电源由蓄电池供给直流电源。（6）励磁调节器：（励磁调节器原理图：）励磁调节器由基本单元和辅助单元组成。其中基本单元包括测量比较（机端电压测量并与给定电压比较。电压测量、电压给定、电流调差）、综和放大、移相触发（将综合放大单元来的信号形成脉冲并改变相位去调节可控硅的控制角a）。辅助单元（过励单元、低励单元、低压触发、电流环调节、自动跟踪等）。励磁调节器采用微机励磁调节器。励磁调节器采用完全独立的A、B、C三套5个通道，自动互为热备用。（7）调节器电源：操作电源：由百流电源引来，开机后由交流变直流供之使用。脉冲信号：励磁变低压侧，两个并列互为备用。调节器电压信号：A套：励磁用2YH。B、C套:专用3YH。调节器面板上有转子过流、PT断线、整流柜停风、熔丝熔断、调节器停风、强励限制、过励限制动作、欠励限制、v/f限制故障灯。调节器基本单元功能：本调节器采用PID励磁校正电路：按偏差值的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行调节控制。积分环节作用是将机端电压偏差量(AU)按一定时间积累进行调节。当机端电压升高PID把偏差i(AU)按时间积累起来，输出一控制信号，减少励磁电流。微分环节作用：能预测电压变化趋势控制励磁进行调节，当机端电压与整定电压偏差小时，输出的控制信号小。电压环和电流环间自动跟踪，A、B、C三套之间的自动跟踪及自动切换。运行中电流环与电压环间，A、B、C间可无扰动切换。移相触发单元为可控硅主电路提供同频率触发脉冲，该脉冲与主电路有一定相位关系。系统电压跟踪：机组并网时自动跟踪系统电压。软件数字式整定和比较功能：数子式电位器实现增、减磁。发电机停机后，调节器自动复归到空载位置。v/f限制：也即空载最大磁通限制。发电机空载转速降低时，防止发电机或主变磁通密度过分增大，铁芯过热。按发电机或主变提供的V/HZ容量曲线。过励磁限制：发电机过励磁延时限制。欠励延时限制：当发电机进相运行时，为了放止发电机励磁电流降低到稳定运行时所要求的限制值之下，也就是一定有功功率下最大进相无功电流需要加以限制。强励反时限限制：当强励动作一段时间后，按发电机励磁绕阻在其电流超过额定值后，所允许的过载时间t随励磁电流I的增大而减小构成强励反时限限制。最大电流瞬时限制：辟免励磁电流超过允许的强励倍数。空载过电压保护：将发电机的励磁电流限定在对应于额定转速下的空载励磁电流附近，防止电压上升过程中的超调量。可控硅整流柜快速熔断器熔断，部分柜退出时励磁电流限制。励磁用YH断线的检查和保护：电源、硬件、软件故障自检和处理能力，与计算机间通信能力。3励磁调节器运行、操作4.3.1励磁调节器的电源4.3.1.1励磁调节器A、B通道同步交流220V电源均取自励磁变低压侧，直流220V电源取自灭磁开关柜直流控制电源I段；交、直流电源通过稳压装置并列运行，开机前仅直流起作用，开机后交直流互作备用。4.3.1.2励磁调节器电源投退顺序：投入时，先投灭磁开关柜直流电源FU61、FU62，再投调节器面板直流电源SA02、交流电源SA01，检查工控机启动正常，退出顺序与此相反。4.3.2励磁调节器通道切换4.3.2.1励磁调节器具有A、B、C三个完全独立的调节通道，其中A、B为自动通道，自动通道均有自动和手动两种方式，在自动方式中，调节器保证发电机机端产生恒定电压，在手动方式中，发电机励磁电流保持恒定，C为独立的手动调节通道。在通道之间非运行通道总是跟踪运行通道；在同一通道内手动方式总是跟踪自动方式，反之，自动方式跟踪手动方式。4.3.2.2A套调节器电压信号取自机组2YH；B、C套调节器电压信号均取自机组3YH。正常情况下必须选择A通道作为主通道，B通道为第一备用通道，C通道为第二备用通道；若A通道有故障，则选择B通道为主通道，C通道为备用通道；若A、B通道均有故障，只能选择C通道为运行通道，此时将无备用通道。4.3.2.3调节器自动切换4.3.2.3.1在自动方式下检测到PT故障，调节器自动先切换到故障通道的手动方式，再切换到备用通道运行，当故障消除后需先在人机界面上取消故障通道的“手动运行”选项，再人工切回。4.3.2.3.2当运行通道发生调节器电源、调节器软硬件及脉冲等故障，调节器自动切换到备用通道运行，当故障消除后需人工切回。4.3.2.4调节器手动切换4.3.2.4.1自动通道的手、自动切换可以在任何时间进行，通过人机界面的“手动运行”选项进行切换；A、B、C通道之间的切换可以在任何时间进行，切换前应首先确认人机界面运行通道和备用通道的控制信号已经一致或相当接近，避免出现扰动。4.3.2.4.2运行