同步发电机自动调节励磁装置课件.ppt

1、同步发电机自动调节励磁装置n同步发电机将原动机的机械功率转换成电磁功率。为完成这一转换，必须在发电机内建立一个旋转磁场。即在发电机转子绕组(励磁绕组)通以直流电流，产生相对转子静止的磁场，转子在原动机拖动下旋转，对定子形成旋转磁场。n励磁电流的大小决定了发电机空载电势的大小，直接影响发电机的运行性能。n同步发电机的励磁系统主要由励磁功率单元和励磁调节器（励磁装置AVR）两大部分组成。励磁功率单元是为发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源；励磁调节器根据控制要求的输入信号和给定的调节基准控制励磁功率单元的输出。励磁系统的主要作用n根据发电机的负荷变化，相应调节发电机励磁电流，以维持机端电压为给

2、定值。n控制并列运行发电机间的无功功率分配。n提高发电机并列运行的稳定性。n当发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度。n根据运行要求，对发电机进行最大、最小励磁限制。对励磁系统的基本要求n对励磁调节装置的要求：na有足够的调压范围，能合理分配机组间的无功功率；nb系统故障时能进行强励；nc装置运行维护方便。n对励磁功率单元的要求：a 应有足够的调节容量；b 应有足够的励磁顶值电压和励磁响应速度。励磁系统的暂态性能指标n强行励磁电压倍数（强励倍数强励倍数）强励时所能达到的最高励磁电压与额定励磁电压值比。一般为1.52.0。n励磁电压上升速度（励磁电压响应比）励磁电压上升速度（励磁电压

3、响应比）反应励磁电压的上升速度，指强励刚开始0.1秒内，励磁电压按平均速度上升的数值与额定励磁电压的比值。一般为2，快速励磁系统为67。n励磁电压上升响应时间反映响应速度快慢的指标。励磁电压从额定值上升到95%最大励磁电压的时间。对于励磁电压上升响应时间不大于0.1s的励磁系统通常称为高起始响应励磁系统。励磁系统分类n直流励磁机励磁系统只能用于小容量发电机中。运行维护工作量大。直流发电机最大功率600700kW，励磁电流2000A左右。600MW汽轮发电机的励磁电流可达5000A。本厂#1、#2发电机额定励磁电流5308A，最高励磁电流（强励电流）11400A，强励时间10s，最高励磁电压10

4、60V。交流励磁机系统-他励励磁系统n交流励磁机经静止二极管整流有刷励磁，适用于励磁电流（滑环）电流小于8000A10000A的同步发电机。励磁响应速度较慢，在一般电力系统中仍有广泛应用。n交流励磁机经旋转二极管整流-无刷励磁系统静止硅整流励磁系统中，励磁电流通过转子滑环和碳刷引入发电机励磁绕组，受碳刷材料和压力的限制，励磁电流过大时，则此方式不适应。交流励磁机与通常的交流发电机结构不同其直流励磁绕组（磁极）是在定子上，而三相交流绕组与硅二级管整流器和主发电机的励磁绕组装在同一转轴上。因此，交流励磁机的输出经整流后可直接送至发电机励磁绕组，无需滑环和电刷等接触元件，实现无刷励磁。取消碳刷和滑环

5、，采用无刷励磁系统。交流励磁机的交流绕组和整流设备随主轴一起旋转，而其直流绕组是静止的。省去了碳刷的运行维护工作，也不必考虑碳刷电流的分配问题。广泛应用于大广泛应用于大型同步发电机中。型同步发电机中。有副励磁机的：安徽平圩电厂进口西屋公司600MW机组和哈尔滨电机厂生产的600MW机组采用这种励磁系统。无副励磁机的：北仑港电厂#2机。缩短了发电机主轴长度，节省投资。n交流励磁机经静止可控硅整流励磁调节直接作用于发电机主磁场回路，励磁响应速度较快，可实现逆变灭磁。用于对稳定性要求较高的系统。要求励磁机容量大一些。n交流励磁机经旋转可控硅整流其特点是将可控硅的触发脉冲以无触点的方式可靠且准确传送到

6、转子上。理想的励磁系统。响应速度快，无刷励磁。静止励磁系统全静态励磁系统，自励励磁系统n自并励励磁方式 只有励磁变压器并联在发电机出口。600MW及以上更大容量机组的励磁系统用得最多是：他励无刷励磁（旋转硅整流）和自并励两种方式。我国从日立、东芝、ABB公司购进的600MW汽轮发电机组均配置自并励励磁系统。自并励励磁系统优点：取消了励磁机，缩短了机组长度，提高了可靠性。励磁响应速度快，可实现逆变灭磁。应用：北仑港电厂#1机600MW、石洞口二电厂600MW机组、托电#1、#2机等。本厂励磁变容量3*2333KVA，电压为22/0.97kV，瑞士ABB生产。灭磁开关额定电流6000A，最大断流容

7、量90kA，ABB公司。可控硅6*6只。电刷正常更换量1年两次。双AVR结构，即双通道A、B，正常运行时一个工作，另一个备用。双AVR所输入的发电机电压取自不同的TV。每个通道设有手动、自动两种调节方式。发电机的启励电源取自本机220V直流，向发电机提供。15%30%ue时，通过励磁变励磁；40%ue时，自动切除启励电源。n自复励励磁方式 与发电机定子电流回路串联的励磁变流器（或串联变压器）+励磁变压器。这种励磁系统有多种形式。自动调节励磁装置（AVR）概述n分类：自动装置元器件的不断更新，经历机电型、电磁型、半导体型、微机型(数字型)。n半导体自动调节励磁装置原理n装置的基本构成框图半导体自

8、动励磁调节器（AVR）n励磁系统中的整流电路n三相桥式不可控整流电路输出电压平均值Uav1.35Up_pn三相半控桥式整流电路输出电压平均值Uav1.35Up_p（1+cosa）/2n三相全控桥式整流电路输出电压平均值Uav1.35Up_pcosa能实现逆变灭磁。一般控制角a要求900a1500。n1）调差单元（无功补偿单元）n作用：使发电机的调压特性具有必要的调差系数，以保证并列运行机组间无功功率稳定合理的分配。输出补偿后的交流电压送至测量比较单元。n2）测量比较单元n作用：测量发电机电压并转变为直流电压信号，与给定的基准电压进行比较，得出电压偏差信号。正序电压滤过器的作用是在发电机电压不平衡时，输出一个对称的反映电压水平的正序电压，供调节器作为判别电压水平的准则，以提高测量单元的灵敏度。n3）综合放大单元 作用：对测量单元输出的信号和其他辅助单元的输入信号进行综合放大。n4）移相触发单元 作用：根据输入的控制电压信号的大小，改变输出到可控硅的触发脉冲相位，即改变控制角，从而改变可控整流电路的输出，以调节发电机的励磁电流。n励磁调节器的静态工作特性