发电机励磁系统

1、发电机励磁系统,焦 雄 飞,同步发电机,中性点柜,汽轮机,励磁变压器,什么是励磁系统？,同步发电机是将旋转形式的机械功率转换为三相交流电功率特定的机械设备。为了完成这一个转换，它本身需要一个直流磁场，产生这个磁场的直流电流就是发电机的励磁电流，也是转子电流。而与励磁电流有关的元件和设备，我们统称为励磁系统。,励磁系统的构成,同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成，励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流，即励磁电流，励磁调节器根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出，整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈闭环控制系统。,励磁系统的作

2、用,提供励磁电流（励磁功率单元完成） 调节励磁电流（自动调节励磁装置完成）： （1）调节电压； （2）调节无功功率； （3）提高电力系统运行的稳定性； （4）改善电力系统运行条件。,励磁系统的简单分类,他励系统 他励旋转硅整流 他励静止硅整流 自励系统： 采用接于发电机出口的变压器（称为励磁变压器）作为励磁电源，经硅整流后供给发电机励磁，因励磁电源取自发电机本身或发电机所在的电力系统，故这种励磁方式称为自励硅整流励磁系统，简称为自励系统 。,自励系统的优缺点,优点：取消了励磁机，缩短了机组长度，结构简单，因而提高了可靠性。 缺点：发电机出口端短路时，将会导致励磁电源降低或消失。,鸿山热电励磁系

3、统简介,我公司发电机励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套进口ABB公司原装产品，型号为UNITROL 5000。,励磁系统主要由机端励磁变压器、可控硅整流装置、自动电压调节器、灭磁和过电压保护装置、启励装置及必要的监测、保护、报警辅助装置等组成,励磁变压器采用全连式离相封闭母线与发电机出口T接于主封母。励磁变电源直接取自发电机出口，启励电源取自汽机1C（2C）MCC段380V交流电源。,发电机的启励方式,发电机转子通常有剩磁存在，因此在转动起来后便会在定子回路感应出一定的残压。一般情况下，只要整流柜输入不低于1020V即可满足发电机残压起励要求。 如果在几秒内残压起励失败，则起动备用起

4、励回路，在机端电压达到发电机电压的10%时，备用起励回路自动退出，即开始软起励过程并建压到预定的电压水平。,发电机静态励磁系统原理简图,励磁变,启励,灭磁,启励装置由启励变、二极管模块、接触器及限流电阻、电容组成。作用是在发电机额定转速时，利用厂用380V交流电源，短时向发电机转子绕组提供励磁，使之建立空载电压。当DAVR检测到发电机端电压到达10%（也有相关材料上说是60%）时，立刻断开接触器，AVR输出脉冲触发可控硅整流桥并使之输出电流，使发电机电压连续上升并达到设定值。,接触器二极管启励变,灭磁过程：1）取消可控硅整流桥的全部触发脉冲，2）触发灭磁可控硅，3）切断励磁电源开关41E。,4

5、1E,灭磁可控硅灭磁电阻,触发脉冲,DAVR设计了双通道+独立备用手动通道，其中双自动通道中又含有手动回路，运行时，双自动通道都工作（按PID调节或恒无功/恒功率因数任选），但其中一个自动通道脉冲被闭锁。当有脉冲输出的通道故障时，自动无扰切换到另一个的自动通道且封闭本通道脉冲（不允许切换到本通道的手动回路）。如果此时备用通道也处于在故障状态，则切换到备用的独立手动通道（BFCR）并按PI调节。此种设计自动通道与手动通道完全独立而备用。,基本限制与保护： 过励磁限制（OEL）：防止长期过励，损害转子绕组和铁芯 低励磁限制（MEL）：防止进相运行，失稳，定子端部发热 V/H限制器（VFL）：防止铁

6、芯饱和过热（原因：自励磁、误强励、误调节、铁磁谐振、分接头位置不当、低转速起励、停机时灭磁开关拒动） 其他功能 系统电压补偿器（LDC）：自动补偿系统电压下降 电力系统稳定器（PSS）： (Power system stabilizer)抑制系统低频振荡和提高电力系统动态稳定性而设置的。 发电机定子电流限制器（SCL）：防止定子电流过负荷（1.05) 交叉电流补偿器（CCC）(该功能不用) 转子保护： 转子接地 轴电压吸收（轴电压是指发电机在全速旋转时, 在发电机转子两侧形成的电位差。轴电压的形成可以是: 发电机空气间隙磁不对称; 转子偏心、绕组不对称或转子短路接地等;汽机叶片产生静电; 有源

7、的转子励磁如可控硅励磁。轴电压的幅值过大时, 轴承油膜将被破坏。在轴承对地绝缘不良的情况下, 轴电压产生的电流会引起轴颈表面和轴瓦的电烧伤。） 转子过电压,励磁系统本身可能引起机组跳闸的回路逻辑:,整流柜两台风机全停 四组可控硅桥中有三组可控硅桥中有保险熔断,励磁系统的一些相关注意事项,励磁系统是维持发电机运行的核心，其作用不仅在于在发电机正常运行时，为发电机转子提供基本的磁场能量，也在于当电力系统发生突然短路或突加负荷、甩负荷时，自动对发电机进行强行励磁（发电机出口附近故障，发电机机端电压急剧下降）或强行减磁（减小发电机定子电压，减小故障电流），以提高电力系统运行稳定性和可靠性，也在于当发电

8、机内部出现短路时，对发电机励磁系统绕组进行灭磁，以避免事故的扩大。因此，要求发电机运行时励磁调节器必须投入自动通道，不允许使用恒流电源或手动通道。否则，可能导致事故的发生。,励磁系统的一些相关注意事项,对于启动过程中的发电机，当机组达到额定转速并且调速系统运行正常之前，绝对禁止对发电机进行励磁升压。对于额定转速下已经升压等待并网、已经解列准备停机或进行其他试验等情况下空载运行的发电机，如出现转速下降的情况，应立刻分断磁场开关强行灭磁。 发电机强励过程也是转子过载(发热)的过程。所以当发电机误强励或正常强励后不能正常返回，并且转子过负荷保护又不能正常投入时，必须在短时间内强行灭磁(过励限制定值是

9、1820倍额定励磁电流时，强励10s，发电机转子强励通常不允许超过30s)。,励磁系统的投运条件：,AVR无故障； 发变组出口保护无动作； 汽轮发电机转速大于2950转/分； 励磁调节器投入处于热备用状态运行,励磁系统的一些相关注意事项,每次起机前要进行转子绝缘测试,空载励磁电流: 1792.7A 空载励磁电压：153V 额定励磁电流：4366A 额定励磁电压：398V,重要的监视参数,励磁系统的一些相关注意事项,运行注意事项,1、 当任一台功率柜故障后，其它功率柜将承担其工作电流，满足强励和1.1倍励磁电流要求。两台功率柜故障后，励磁电流限制器设定值将自动减少，不能进行强励。如果三台功率柜故

10、障则自动切断励磁。 2、 运行中严禁打开功率柜柜阀，否则，该功率柜将自动退出运行 3、当发电机电压低于90%额定电压时，调节器强励10秒，强励电流9540A。,励磁系统运行中的一些可能的不正常现象,1.失磁 危害： 从系统中吸收大量无功功率，使系统电压降低，可能导致系统不稳定； 发电机失磁进入异步运行状态，转子表面感应差频电流，引起转子过热； 定子过电流； 异步运行后，发电机转矩、有功功率剧烈波动。 现象： 发电机转子电压降低或指示为零； 转子电流指示为零或指示异常，无功反向指示，功率因数指示进相； 发电机有功指示降低，定子电压指示降低，电流指示增大并摆动； “失磁”保护动作信号发出。,励磁系

11、统运行中的一些可能的不正常现象,处理： 如果发电机失磁保护动作，机组跳闸，按发电机跳闸处理，同时对励磁回路进行检查。 如果发电机失磁保护未投入或未动作，应立即将发电机解列，并检查厂用电备用电源 自投情况，如自投不成功，则立即手动投入。 发电机失磁时，自动励磁调节器必须立即停用，其它运行机组的自动励磁调节器必须投入运行，并允许这些发电机按短时事故过负荷运行。 尽快查明和消除失磁原因，通知检修处理。 恢复发电机励磁后，按调度令将失磁机组与电网并列。 如失磁保护未动的话，失磁后在60s内将发电机的负荷降至60的额定负荷；失磁运行的持续时间不得超过15分钟，如在15分钟内未能恢复励磁，将失磁机组与电网解列。,励磁系统运行中的一些可能的不正常现象,2.起励时升不起电压 原因分析：对自并励系统，起励时升不起电压的原因主要有：1)发电机剩磁过低；2)外加启励电源容量不够；3)启励回路不能正确动作；4)启励电源的极性与可控硅整流桥输出电压的极性相反；5)可控硅触发回路故障；6)可控硅损坏或快熔断。 处理对策：对于第一个原因，应检查启励回路的动作正确性或者投入否。如是第二个原因，则应加大启励电源容量或减小启励回路中串联