同步电机微机励磁系统研究.pdf

同步电机微机励磁系统研究 王万中编写 专门为同步电机提供励磁电流的设备（及与发电机转子电压的建立、调整 以及必要时使其消失（灭磁）的有关设备）统称为同步发电机的励磁系统。它 由励磁调解单元AER 和励磁功率单元两大部分组成。 励磁系统的主要任务： 同步发电机励磁励磁控制系统的任务：向发电机励磁绕组GLE 提供一个可 调的直流电流（电压）以满足发电机正常发电和电力系统安全运行的需要。 1. 控制发电机机端电压 根据电机学原理：发电机的空载电势 E =4.44f w k φ 0 1 1 dp1 φ =I L f E =4.44f w k I L =f (I ) 0 1 1 dp1 f f I 发电机励磁电流。φ 发电机励磁磁通。这样改变发电机转子的励磁 f 电流I 就可以得到不同的励磁磁通φ ，也就得到了不同的发电机空载电势 f E 。 0 曲线E0 =f (If )成为发电机的空载特性曲线。（发电机组投运前的空载升压试 验就是要取得发电机的空载特性曲线。） 2. 调节机组间无功功率的分配 3. 提高系统的稳定性 4. 改善电力系统的运行条件 励磁系统的术语、定义及技术条件： 1. 静止整流励磁系统及装置：是用静止整流器（可控硅整流器或二极管整流 器）将交流电源整流成直流电源，供给同步发电机可调励磁电流的系统或 装置。它包括交流电源（电压源或电压与电流源，交流励磁机）功率单元、 自动励磁调节器、手动控制部分、灭磁、保护、监视装置和仪表等。 2. 起励：凡是自励的励磁系统，无论是直接自励还是间接自励，在起始时， 均需外界施加一个直流量建立磁场，使得机端建立一个电压，而励磁系统 需要靠这个初始电压来建立一个稳定的电压。外界施加直流量的过程称之 为起励。起励电源通常是用 220V 厂用直流电。但大型机组也有用 380V 厂用交流电降压整流后提供。 3. 灭磁：将励磁绕组中的能量快速释放，使发电机失去磁场的过程称为灭磁。 通常有灭磁开关灭磁（断开励磁电源同时接通灭磁电阻）和通过控制三相 全控整流桥的导通角，将励磁绕组中的能量释放到交流侧的逆变灭磁两种 方式。逆变灭磁有两个显著的优点①逆变灭磁速度快；②逆变灭磁不产生 电弧，可以提高灭磁开关的使用寿命。因此，正常停机时，一般先逆变灭 磁，再断开灭磁开关。但是非正常状态下主要靠断开灭磁开关灭磁。灭磁 开关主触头通常为两开一闭；两开主触头起接通和断开励磁回路和转子绕 组，闭触头在灭磁开关断开时断开时接通灭磁电阻。使励磁绕组的能量得 到释放。 4. 逆变灭磁的两个条件：①发电机从系统中断开，及发电机出口断路器跳闸。 ②发电机电流为零。 5. 在电力行业标准 DL/T 583-1995 《大中型水轮发电机静止整流励磁系统及 装置技术条件》中对灭磁的要求如下： ① 励磁系统应装设自动灭磁装置及开关，在任何需要灭磁的工况下（包 括发电机空载强励的情况下）自动灭磁开关都必须保证可靠灭磁，灭磁 时间要短。 ② 采用氧化锌非线性电阻的灭磁装置在灭磁过程中，励磁绕组反向电压 一般不低于出厂试验时绕组对地试验电压的30%，不高于50% ；非线性 电阻的负荷率不大于 60% ；非线性系数β ＜0.1 ；最严重工况下，需要 非线性电阻承受的耗能容量不超过其工作容量的 80% ，同时当装置内 20% 的组件退出运行时，应仍能满足最严重灭磁工况的要求；除机组内 部故障或误强励灭磁外，其他工况下允许连续灭磁两次；非线性元件使 用寿命不少于 10 年，一般不限制灭磁次数；对磁场断路器非线性电 阻灭磁系统的最小断流能力不大于额定励磁电流的6%，不小于额定励 磁电流的300% ③ 灭磁开关在强励情况下允许持续工作时间在励磁系统2 倍额定电流的 情况下为10—20S ④ 采用碳化硅非线性电阻的灭磁装置参照此规定。 6. 给定