自動裝置-第五章-同步發(fā)電機自動調節(jié)

1、第五章 同步發(fā)電機自動調節(jié)勵磁第一節(jié) 概述一、勵磁系統(tǒng) 1、概念：供給同步發(fā)電機勵磁電流的電源及其附屬設備 2、組成：勵磁機（或其它勵磁供電設備）L（ZB、GLH） 手調勵磁裝置RC 自動電壓調節(jié)器ZTL 自動滅磁裝置MK 自動調節(jié)勵磁裝置 強行勵磁裝置QLC 強行減磁裝置QJC 二、自動調節(jié)勵磁裝置的作用（略講） 1、保持端電壓于定值（f獨立運行） P U iL U U恒定 負反饋 2、維持系統(tǒng)電壓，實現(xiàn)無功分配（f聯(lián)網(wǎng)運行） Ux iL Q Ux Ux恒定 U Q合理分配（Kdc） 3、利于系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定（小擾動） 功角特性：Pe=sin 其中：Pe發(fā)電機傳送有功功率 與（系統(tǒng)母線電壓）相位

2、差 或各發(fā)電機轉子空間位置 =+j 有勵磁調節(jié)：=Ed不變，<<xd，dPe/d（整步功率系數(shù)），Pemax（功率極限） 4、提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定（大擾動） 如圖：1事故前 2事故中 3事故后（無勵磁） 事故后（有勵磁） abcd加速面積s1 def減速面積s2 減速面積s3 s1>s2 失步 s1=s3 穩(wěn)定運行在新的平衡點i 5、機組甩負荷，強行減磁，限制過壓 機組內部故障，迅速滅磁三、組成 自動電壓調節(jié)器（ZTL）、強勵、強減、滅磁四、對ZTL的基本要求 第二節(jié) 小型水輪發(fā)電機的勵磁方式一、勵磁方式 1、分類： 相復勵（移相電抗分流） （1）自勵自并勵、自復勵（可控硅） 諧

3、波勵磁（三次諧波） 特點：由發(fā)電機本身提供勵磁電流 優(yōu)點：運行維護簡單 缺點：受系統(tǒng)影響大 直流勵磁機（2）它勵 交流勵磁機 特點：由發(fā)電機本身以外的電源供電 優(yōu)點：可靠性高，受系統(tǒng)影響小 缺點：造價高，運行維護復雜 2、常用勵磁方式：（1）直流勵磁機勵磁系統(tǒng)（它勵） iL=iZTL+iZL 勵磁電源：L 調節(jié)方法：手調RC； 自動調節(jié)iZTL（U） 優(yōu)點：勵磁電源可靠 缺點：碳刷、換向器維護麻煩，調節(jié)速度慢，容量受限制（100MW以下機組）， 機組長度增加（2）交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（它勵） a、靜止整流器勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：L 調節(jié)方法：ZTL 優(yōu)點：維護簡單，無換向器 缺點：仍有滑環(huán)、碳刷

4、b、旋轉整流器勵磁系統(tǒng)（無刷勵磁） 如上圖，紅色虛框為旋轉部分 優(yōu)點：無碳刷、換向器，維護簡單 缺點：勵磁回路無法監(jiān)測； 整流裝置需承受較大離心力； 滅磁慢 3、自并勵可控硅靜止勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：ZB 調節(jié)方法：ZTL 優(yōu)點：無碳刷、換向器磨損及環(huán)火 缺點：強勵性能取決于機端電壓 4、直流側并聯(lián)的自復勵可控硅靜止勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：ZB（電壓源）； GLH（電流源） 復勵電流取決于：定子電流i； iZTL 空載：i=0（GLH無輸出），由ZB提供iL 負載：ZB iL GLH 短路：IdGLH提供強勵iL 開機：ZB、GLH無輸出，設起勵裝置 優(yōu)點：強勵電流大； 兩個勵磁電源互為備用，避免失

5、勵 5、交流側串聯(lián)自復勵可控硅靜止勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：ZB； GLH鐵芯帶氣隙的電抗變壓器 合成電勢可控硅整流iL （反映Uf、If、cos大小，相復勵特性） 優(yōu)點：相復勵特性（相位補償）cosUf補償（IL） 缺點：GLH激磁電抗大，效率低 6、三次諧波（自勵恒壓）勵磁系統(tǒng) 勵磁電源：發(fā)電機定子槽中一組獨立諧波繞組 優(yōu)點：自動調節(jié)性能（P諧波電壓UiLU）； 強勵性能（短路諧波電壓UiLU）復習提問：1、勵磁系統(tǒng)概念、作用對象及組成2、自勵、它勵區(qū)別3、自并勵、自復勵區(qū)別4、相復勵箱位補償含義第三節(jié) 繼電強行勵磁和強行減磁一、強勵的作用 概念：系統(tǒng)電壓急劇下降時迅速將發(fā)電機勵磁電流增至最大值

6、的自動裝置 作用：P79二、強勵性能的衡量指標 1、勵磁電壓上升速度 定義：強勵時第一個0.5s時間內測得的強勵電壓上升平均速度，用額定勵磁電壓倍數(shù)表示 = （一般=0.81.2 1/s） 2、強勵頂值電壓倍數(shù) 定義：強勵時最高勵磁電壓與額定勵磁電壓之比 KQ=ULm/ULe （一般KQ =1.82倍） 3、強勵允許時間 1min左右三、繼電強行勵磁裝置 1、原理接線圖 a、組成： 1YJ、2YJ、1YZJ、2YZJ、XJ、QLC（QLC接點為常開，圖中有誤） b、原理： UF8085%Ue 強勵動作RC短接； 發(fā)信號 UF恢復強勵復歸 c、接線特點： 1YJ、2YJ串接：防1YH（2YH）熔

7、斷器熔斷，強勵誤動作 DL1輔助觸點：F起動、事故跳閘時閉鎖QLC（退出） BK切換開關：投切QLC d、保證最大動作機率 并列運行各機組，其低壓元件接于不同的相間電壓上 （而每臺機中的兩個低壓元件應接于同一相間電壓上） e、與復勵調節(jié)器配合 考慮ZTL對某些故障喪失強勵能力，依靠繼電強勵 f、采用正序濾過器 提高強勵裝置靈敏度可反映各種不對稱短路 g、確保低電壓繼電器動作 兩YH箱位不同時，應確保兩YJ反映同一故障四、繼電強行減磁裝置（僅用于水輪發(fā)電機） 1、減磁的作用 a、機組甩負荷 b、機組內部故障，滅磁引起的勵磁機甩負荷 2、強減的取得方式 a、ZTL負反饋 b、繼電器、直流接觸器等（

8、同強勵） c、滅磁開關輔助觸點（MK跳開，自動接入強減電阻） 3、繼電強行減磁裝置的原理接線圖 與強勵的區(qū)別： （1）接線 強減 強勵 1YJ、2YJ YJ （低電壓繼電器） （過電壓繼電器） （2）強勵：RIL 強減：RIL 相同之處：改變勵磁回路阻值改變勵磁大小 原理：U>1.15Ue 強減動作Rjc接入； 發(fā)信號 UUe 返回 第四節(jié) 復式勵磁和相位復式勵磁復習： 發(fā)電機外特性曲線：iL恒定，Uf=f（If） （比較cos=0.9，0.8，0.7曲線特點) 發(fā)電機調節(jié)特性曲線：Uf恒定，iL=f（If） （比較cos=0.9，0.8，0.7曲線特點)一、復式勵磁 1、特點：根據(jù)發(fā)電

9、機定子電流If的變化而自動調節(jié)勵磁 2、接線：P85圖4-16 組成元件：電流互感器LH 復勵變壓器FZB（變壓、隔離交、直流） 復勵整流橋FZL 復勵調節(jié)電阻Rft 復勵開關FK 3、原理：iL=iZL+ifL（1）ifL=0 ifL=0 iL=iZL（調節(jié)Rc的大小來滿足空載額定電壓的需要）（2）ifL1020%Ie（ifL較?。?ifL=0 iL=iZL（整流橋的輸出電壓被“封鎖”）（3）ifL>1020%Ie iL=iZL+ifL（IfifL） 復勵特性及裝有復勵的發(fā)電機外特性如圖4-17所示 只有A、B兩點能保持Uf=Ue 4、功率因數(shù)cos的影響 iL只反映If大小，不反映c

10、os大小 cosUf（復勵特性與調節(jié)特性偏移較大） 5、手動調節(jié)Rft Rft作用：If、cos變化時，維持Uf恒定； 平滑退出復勵 Rft對發(fā)電機外特性的影響見圖4-19（b） 另：調節(jié)Rc也可維持Uf恒定，但Rc位置在使用復勵時一般不變 Rc對發(fā)電機外特性的影響見圖4-19（a） 6、短路時的工作情況 IdifL具有一定強勵特性（但受鐵芯飽和限制）二、相位復式勵磁 1、接線 P87圖4-20 XFB：相復勵變壓器 2、原理： = = （其中： ） 取|、|為定值，以為cos的函數(shù)作出矢量圖 P88圖4-21 3、特點： （1）相復勵的輸出電流與、和cos三者有關 （2）cos|相位補償 （

11、cos=1|最小 cos=0|最大） （3）電壓互感器YH斷開復式勵磁 （4）空載或負荷電流較小“電壓源”保證一定的電流輸出 （5）DK作用：正常運行或靠近機端短路時，限制“電流源”在WV回路中的汲出電流，增加在W2回路中的輸出電流三、小結 1、復勵與相復勵均能反映定子電流的變化自動調節(jié)勵磁，并有一定的強勵性能； 但前者僅反映定子電流絕對值，而后者則反映定子電流絕對值及端電壓和cos，具有較好的補償特性。 2、單獨使用復勵與相復勵均不能維持端電壓恒定，須與電壓校正器配合。 3、相復勵必須采用DK，若無DK，則正常運行時復勵環(huán)節(jié)作用甚微；且機端短路將失去強勵能力。復習提問：1、復勵裝置中下列元件

12、的作用： FZB、FK2、Rft、RC作用3、復勵特點，與相復勵相同與不同之處介紹復勵與相復勵的工作特點：復勵：IfUf IfILUf 補償相復勵：IfUf IfILUf cosUf 補償 cosILUf結論：單獨使用均不能保證Uf恒定與可控硅靜止勵磁裝置的比較：可控硅勵磁：Uf-Ue=U調節(jié)IL 調節(jié)效果好，考慮了引起U變化的各種因素影響，包括If、cos等 復習提問：1、強勵性能的兩個衡量指標、意義2、繼電強勵、強減相同與不同之處3、繼電強勵接線特點（同一機組、不同機組）4、繼電強勵接線DL輔助接點作用 第五節(jié) 可控硅靜止勵磁裝置的基本電路一、可控硅靜止勵磁裝置的組成（結合框圖講解）（一）

13、基本工作單元： 測量變壓器 Ue 測量比較 If、Uf、cosU 電流調差 綜合放大 UUK 移相觸發(fā) UKUg（） 勵磁電源 功率輸出 可控硅橋式整流 Ug（）UL（iL） 保護附加回路（二）輔助工作單元： 起勵 手動、自動切換 低勵（最小勵磁限制） 過勵（電流限制）二、種類 TKL型：適用100010000KW水輪發(fā)電機 TKL-11：自并列 ZTL（ZB） 小型機組 TKL-21：自復勵 復勵+ZTL 大型機組 （GLH）（ZB）三、可控硅靜止勵磁裝置功率輸出電路 勵磁電源 可控硅整流電路 保護附加回路（一）勵磁電源 1、自并列 TKL-11：ZB UL=1.35U 其中：U半控橋三相對

14、稱線電壓（ZB副邊） 控制角 2、自復勵 TKL-21：ZB 3040%ILe GLH 6070%ILe 空載：IL0=IZTL 負載：IL1=IZTL1+IFL1 如圖：復勵太強調節(jié)器失去作用 復勵太弱調節(jié)器負擔過重復習提問：1、可控硅靜止勵磁裝置的組成及作用2、TKL-11、TKL-21勵磁電源的差別（二）可控硅整流電路 1、三相半控橋式整流電路 三只可控硅共陰極組； 三只二極管共陽極組 可控硅導通條件：陽極電位高于陰極（正向陽極電壓） 控制極加入正觸發(fā)脈沖 可控硅截止條件：陽極與陰極間加反向電壓 （或通過電流小于維持電流） 整流二極管導通條件：陰極電位最低 控制角：可控硅在正向電壓下不導通的角度范圍 （未加觸發(fā)脈沖的角度） =0可控硅在剛進入正向電壓瞬間加觸發(fā)脈沖 導通角：可控硅在正向電壓下導通的角度范圍 自然換向點：三相瞬時電壓的交點 移相：改變加入觸發(fā)脈沖的時刻以改變