【正文】 第二節(jié) 勵(lì)磁系統(tǒng)的作用 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù) ? 1．電壓控制 在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行工況下，勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)維持發(fā)電機(jī)端電壓（或升壓變壓器高壓側(cè)電壓）在給定水平。 實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的母線不會(huì)是無(wú)窮大母線，這時(shí)改變勵(lì)磁將會(huì)使發(fā)電機(jī)的端電壓和輸出無(wú)功都發(fā)生改變。 所謂發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)差率是指在自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器調(diào)差單元投入 ， 電壓給定值固定 ， 發(fā)電機(jī)功率因數(shù)為零的情況下 ， 發(fā)電機(jī)的無(wú)功負(fù)載從零變化到額定值時(shí) ， 用發(fā)電機(jī)端電壓百分?jǐn)?shù)表示的發(fā)電機(jī)端電壓變化率 ， 通常由下式計(jì)算： %100( % ) 0 ???GNGrGUUUD發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù) ? 3．提高同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性 ? 暫態(tài)穩(wěn)定是指電力系統(tǒng)在受到大擾動(dòng)，例如高壓輸電網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生短路，或一臺(tái)主要發(fā)電機(jī)被切除，此時(shí)系統(tǒng)將發(fā)生較強(qiáng)烈的振蕩，一些同步發(fā)電機(jī)也可能失步。 ? 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定則是指電力系統(tǒng)受干擾后（包括小干擾和大干擾），在考慮了各種自動(dòng)控制裝置的作用情況下，長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性問(wèn)題。 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù) ? 5． 快速滅磁 當(dāng)發(fā)電機(jī)或升壓變壓器（采用單元式接線）內(nèi)部故障時(shí)，為了降低故障所造成的損害，要求這時(shí)發(fā)電機(jī)能快速滅磁。 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的任務(wù) ?6．改善電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件 前面已談到，維持發(fā)電機(jī)端電壓的恒定有利于維持電力系統(tǒng)的電壓水平。 在電力系統(tǒng)運(yùn)行中 ， 發(fā)電機(jī)依靠勵(lì)磁電流的變化進(jìn)行系統(tǒng)電壓和本身無(wú)功功率的控制 。因此，在勵(lì)磁系統(tǒng)中勵(lì)磁頂值電壓和電壓上升速度是兩項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。 5％。 ? （ 5） 具有較小的時(shí)間常數(shù) ， 能迅速響應(yīng)輸入信息的變化 。 ? （ 8） 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)應(yīng)盡可能小 ， 響應(yīng)速度快 。 因此 ， 自六 、 七十年代開始 ， 較大容量的發(fā)電機(jī)都不再采用直流勵(lì)磁機(jī)而改用交流勵(lì)磁機(jī) 。 因勵(lì)磁電源系取自發(fā)電機(jī)自身或是發(fā)電機(jī)所在的電力系統(tǒng) ， 故這種勵(lì)磁方式稱為自勵(lì)整流器勵(lì)磁系統(tǒng) ， 簡(jiǎn)稱自勵(lì)系統(tǒng) 。 如果除了并聯(lián)的勵(lì)磁變壓器外還有與發(fā)電機(jī)定子電流回路串聯(lián)的勵(lì)磁變壓器 （ 或串聯(lián)變壓器 ） ， 二者結(jié)合起來(lái) ， 則構(gòu)成所謂自復(fù)勵(lì)方式 。 ② 自并勵(lì)方式取消了勵(lì)磁機(jī)，縮短了的汽輪機(jī) ?發(fā)電機(jī)軸系長(zhǎng)度可提高機(jī)組軸系的穩(wěn)定性、提高機(jī)組安全運(yùn)行的水平。 ③ 發(fā)電機(jī)近端短路時(shí)，因機(jī)端電壓突然降低很多時(shí)可能不滿足強(qiáng)勵(lì)要求，強(qiáng)勵(lì)減弱時(shí)，短路電流迅速衰減，而造成出口帶時(shí)限繼電器拒動(dòng)，使故障擴(kuò)大，須加有 記憶功能 繼電器。 ?高壓側(cè)每相提供 3組套管 CT，兩組用于保護(hù)（過(guò)流、過(guò)負(fù)荷、差動(dòng)），一組用于測(cè)量（電壓、電流）。 ? 整流裝臵的每個(gè)功率元件都裝有快速熔斷器保護(hù)，以便及時(shí)切除短路故障，并發(fā)出信號(hào)。 第二節(jié) 可控硅整流器 ? 運(yùn)行中嚴(yán)禁打開功率柜的門，否則，該功率柜將自動(dòng)退出運(yùn)行。當(dāng)兩臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī)都退出運(yùn)行時(shí)，該整流柜退出運(yùn)行。其主要作用是監(jiān)控風(fēng)機(jī)、溫度和熔絲。 GDI: 門極驅(qū)動(dòng)器 將脈沖放大到晶閘管觸發(fā)所必須的水平。為此必須采取措施，先給發(fā)電機(jī)以初始勵(lì)磁，使發(fā)電機(jī)建立一定的電壓，這一過(guò)程稱為起勵(lì)。 1. 他勵(lì)起勵(lì) ? 顯然所謂他勵(lì)起勵(lì)，即是另設(shè)起勵(lì)回路，由另外的電源供給初始勵(lì)磁電流。 第三節(jié) 起勵(lì)單元 ? 正常情況下，發(fā)電機(jī)的殘壓用于起勵(lì)是足夠的。備用起勵(lì)電源取自 220V直流系統(tǒng)。 ?在整流橋的輸出電壓高于直流系統(tǒng)電壓時(shí)，起勵(lì)回路中的二極管會(huì)阻止反向電流流入直流系統(tǒng)。 滅磁單元 滅磁 當(dāng)保護(hù)繼電器檢出發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障時(shí)，為保護(hù)發(fā)電機(jī)，必須安全迅速地將儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的能量泄放。 自動(dòng)滅磁裝臵裝在勵(lì)磁回路直流側(cè)。 ? 2）、 滅磁要求 :（發(fā)電機(jī)端電壓由額定值 Un降至 5% Un所需的時(shí)間稱滅磁時(shí)間）（通過(guò)跨接器來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)的要求）。 ? （ 2） ． 滅磁過(guò)程中 ， 轉(zhuǎn)子繞組兩端電壓始終在容許范圍之內(nèi) 。在正常對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組中只流過(guò)直流電流。因此，同步發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)子過(guò)電壓保護(hù)裝置?？煽毓铇驈?“ 整流 ” 工作狀態(tài)轉(zhuǎn)入 “ 逆變 ” 工作狀態(tài)，可將儲(chǔ)藏在轉(zhuǎn)子繞組的磁場(chǎng)能量反饋到交流電網(wǎng)中，這樣逆變滅磁也不需要滅磁電阻或其他消能機(jī)，因此，逆變滅磁是一種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而有效的滅磁方式。 磁場(chǎng)斷路器 ? 若采用非線性電阻滅磁方式，滅磁時(shí)，首先磁場(chǎng)斷路器分?jǐn)啵瑥?qiáng)迫轉(zhuǎn)子繞組中的電流從非線性電阻中通過(guò)，即完成一次換流。 )433( ??? ZYD UUU三．轉(zhuǎn)子繞組的過(guò)電壓保護(hù) ? 轉(zhuǎn)子繞組過(guò)電壓發(fā)生在轉(zhuǎn)子電流被阻斷 ， 企圖向負(fù)方向擺動(dòng)的瞬間 ， 這時(shí)轉(zhuǎn)子電流中的交流分量一定要比直流分量大 ， 因此轉(zhuǎn)子過(guò)電壓大多發(fā)生在欠勵(lì)工況時(shí) 。 ? （ ２ ） ． 動(dòng)作正確 ， 在發(fā)生各種過(guò)電壓時(shí)都能有效地保護(hù)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組和整流裝置 。這種裝置接線簡(jiǎn)單，不需經(jīng)過(guò)接點(diǎn)。 ? 額定勵(lì)磁電壓在 500V以上時(shí)，為 4000V加 2倍額定勵(lì)磁電壓值。勵(lì)磁電流的衰減過(guò)程取決于滅磁電阻的特性。 c 、 發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，跨接器的可控硅不導(dǎo)通，非線性電阻上不通過(guò)電流；滅磁開關(guān)跳開后，跨接器的可控硅接受觸發(fā)脈沖導(dǎo)通， 將勵(lì)磁電流瞬時(shí)導(dǎo)入滅磁回路 ，直至磁場(chǎng)能量釋放完。 跨接器觸發(fā)板 X1St e u e r s i g n a l e2 4 . . . 2 5 0 VD C3412567U N S 0 01 7 觸發(fā)單元 UNS0017是靜態(tài)滅磁裝臵（跨接器）的一部分，具有多個(gè)獨(dú)立的放電可控硅觸發(fā)回路。 第三章 三相全控整流橋整流特性 ? 在勵(lì)磁系統(tǒng)中，整流電路的主要任務(wù)是將從發(fā)電機(jī)端或交流勵(lì)磁機(jī)端獲得的交流電壓變換為直流電壓，供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組或勵(lì)磁機(jī)磁場(chǎng)繞組的勵(lì)磁需要。 根據(jù)接線方式的不同，分為半波整流，全波整流等。 ? 在實(shí)際中為保證可靠導(dǎo)通和防止逆變顛復(fù)， ?允許范圍為 10－ 150度。 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器構(gòu)成框圖 1．測(cè)量比較單元 ? 測(cè)量比較單元由電壓測(cè)量、比較整定和調(diào)差環(huán)節(jié)組成。正序電壓濾過(guò)器在發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)可提高調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度，在發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)可提高強(qiáng)勵(lì)能力。此外，有時(shí)還須根據(jù)要求綜合由輔助裝置來(lái)的穩(wěn)定信號(hào)、限制信號(hào)、補(bǔ)償信號(hào)等其他信號(hào)。 為了觸發(fā)脈沖能可靠地觸發(fā)可控硅 ， 往往需要采用脈沖放大環(huán)節(jié)進(jìn)行功率放大 。 二．主要環(huán)節(jié)的工作原理與特性 ? 1．電壓測(cè)量比較單元 ? 測(cè)量比較單元是勵(lì)磁控制器的信息輸入單元。 1）． 調(diào)差環(huán)節(jié) ? RaRcA B CLH1 LH2A39。39。 ? AB,B39。AIAICB,B39。 ?對(duì)發(fā)電機(jī)電壓給定值進(jìn)行整定，使電壓或無(wú)功功率能滿足運(yùn)行工況的需要。 1）． 控制規(guī)律形成 ? 由于發(fā)電機(jī)三相電勢(shì)的不對(duì)稱、電網(wǎng)上眾多重型設(shè)備隨機(jī)的投切、沖擊以及各種高、低頻和不規(guī)則干擾源的存在，機(jī)端電壓不可能每時(shí)每刻都保持在正常輸出值上。所謂PID校正，就是比例 (Proportional)、積分（ Integral）、微分 (Derivative)校正調(diào)節(jié)。因此 ， 經(jīng)一定控制規(guī)律計(jì)算出的控制量必須換算成與觸發(fā)角相對(duì)應(yīng)的值 ， 然后根據(jù)可控硅陽(yáng)極電壓的同步點(diǎn)延時(shí)與觸發(fā)角相對(duì)應(yīng)的時(shí)間后發(fā)出觸發(fā)脈沖 。 ?由相應(yīng)的觸發(fā)角，從同步點(diǎn)開始延遲相應(yīng)的值發(fā)出觸發(fā)控制信號(hào)?，F(xiàn)在的調(diào)節(jié)器可綜合反應(yīng)包括電壓偏差信號(hào)在內(nèi)的多種控制信號(hào)，進(jìn)行勵(lì)磁調(diào)節(jié)，故稱為勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。模糊勵(lì)磁控制等非線性勵(lì)磁調(diào)節(jié)； ? 在實(shí)現(xiàn)手段上，從機(jī)電式或電磁式發(fā)展到晶體管式或集成電路式，直至今天的微機(jī)數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)器。 ? 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流 IL用于勵(lì)磁電流恒定調(diào)節(jié)（恒勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)方式）和過(guò)勵(lì)磁限制 等限制保護(hù)功能 。此外，有功 P和無(wú)功 Q還一道在最小勵(lì)磁限制中決定低勵(lì)磁限制線，在功率因數(shù)恒定運(yùn)行方式中（恒功率因數(shù)運(yùn)行方式）決定功率因數(shù)。在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中，一般有電壓調(diào)節(jié)、電流調(diào)節(jié)、無(wú)功調(diào)節(jié)和功率因素調(diào)節(jié)、系統(tǒng)電壓跟蹤等模式，每種調(diào)節(jié)方式的調(diào)整目標(biāo)是不同的。 當(dāng)調(diào)節(jié)器處于電壓調(diào)節(jié)方式時(shí)，其輸入為電壓調(diào)節(jié)的綜合偏差： ? 當(dāng)調(diào)節(jié)器處于正常運(yùn)行狀態(tài)，各種保護(hù)限制器均不動(dòng)作，并帶有無(wú)功調(diào)差補(bǔ)償 ： ? 由于積分的作用，穩(wěn)態(tài)時(shí)， GiiPQfvPSSr e f UUUUUUUU ???????? m i nm a x39。 39。 )()( 39。 即給定的調(diào)整速度可設(shè) 。 這樣 ， 勵(lì)磁系統(tǒng)啟動(dòng)后 ， 自動(dòng)將發(fā)電機(jī)電壓升到額定 。 ? 在磁場(chǎng)電流調(diào)節(jié)方式下 ， 當(dāng)調(diào)節(jié)器接收到 “ 增加 ” 或 “ 減少 ” 信號(hào)時(shí) ， 將調(diào)整 FCR給定值 Ifref， 從而可以調(diào)整發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流 ， 間接達(dá)到調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓和無(wú)功的目的 。 預(yù)置給定值一般為對(duì)應(yīng)于發(fā)電機(jī)空載額定電壓的勵(lì)磁電流 。 ? 若發(fā)電機(jī)未與系統(tǒng)并列 （ 空載 ） ， 調(diào)整勵(lì)磁電流給定值將改變發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓 ， 當(dāng)勵(lì)磁電流增加時(shí) ， 機(jī)端電壓增加 。 七 . 微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 ? （ 3）系統(tǒng)電壓跟蹤方式 ? 在一部分微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器中，還設(shè)有系統(tǒng) (母線 )電壓跟蹤功能。同時(shí)，為再次與系統(tǒng)并列創(chuàng)造了電壓條件。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率高于給定的無(wú)功功率時(shí)，裝置將減小電壓給定值，從而增大可控硅的觸發(fā)控制角以降低勵(lì)磁電壓（勵(lì)磁電流）；反之，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率低于給定的無(wú)功功率時(shí)，裝置將增大電壓給定值，從而減小可控硅的觸發(fā)控制角以增加勵(lì)磁電壓（勵(lì)磁電流），達(dá)到控制發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率為給定水平的目的。當(dāng)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)高于給定的功率因數(shù)時(shí)，裝置將增大電壓給定值，從而減小可控硅的觸發(fā)控制角以增大勵(lì)磁電壓（勵(lì)磁電流）；反之，當(dāng)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)低于給定的功率因數(shù)時(shí)，裝置將減小電壓給定值，從而增大可控硅的觸發(fā)控制角以減小勵(lì)磁電壓（勵(lì)磁電流），達(dá)到控制發(fā)電機(jī)的實(shí)際功率因數(shù)為給定水平的目的。幾臺(tái)機(jī)組在同一條母線上并列運(yùn)行時(shí)，改變?nèi)魏我慌_(tái)機(jī)組的勵(lì)磁電流不僅影響該機(jī)組的無(wú)功電流，而且還會(huì)影響同一母線上并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組的無(wú)功電流，與此同時(shí)也引起母線電壓的變化。而在另一種極端情況下，即當(dāng)發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，母線電壓不會(huì)改變。 ? 通常為了使無(wú)功負(fù)荷分配穩(wěn)定，調(diào)差系數(shù)不能取得太小，例如可取 D＝ 5％ 左右。當(dāng)發(fā)電機(jī)帶上負(fù)荷電流 IR時(shí)，因假定兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)為零，機(jī)端電壓 UG不隨負(fù)荷電流而變化，所以母線電壓 UB隨負(fù)荷電流 IR的增大而下降， UB=f(IR)為正調(diào)差特性。 通常為了減小這種情況下母線電壓過(guò)大的波動(dòng) ， 即將高壓側(cè)母線電壓維持在所希望的水平上 ， 必須補(bǔ)償負(fù)荷電流 IR在變壓器電抗 XT上的電壓降落 ， 這就要求發(fā)電機(jī)具有適當(dāng)?shù)呢?fù)的調(diào)差系數(shù) ， 以減小負(fù)荷變化引起的電壓波動(dòng) 。 ? AVR：自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器； ? FCR：勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器； ? BFCR：后備勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器； ? UG：發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓測(cè)量信號(hào)； ? IG：發(fā)電機(jī)定子電流測(cè)量信號(hào)； ? IF：勵(lì)磁電流； 第七章 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器實(shí)例 帶有緊急備用通道的雙通道系統(tǒng) F CRA V RF CRC OB / M U BC H lC h a n n e l IA U T OH A N DF CRA V RF CRC OB / M U BC H l IC h a n n e l I lA U T OH A N DE GCE m e r g e n c yC h a n n e l IE m e r g e n c yC h a n n e l I IE GCAVR內(nèi)部模塊 ?勵(lì)磁模塊 (A10， A20) ?用于對(duì)可控硅橋的控制，安裝在一個(gè)金屬小箱內(nèi) ?具體包括： ? 控制板 (COB) ? 負(fù)責(zé)所有的調(diào)節(jié)和控制功能，還包括可控硅的脈沖產(chǎn)生。 ? EGC 連同 COB、 MUB一起安裝在同一個(gè)金屬箱中，但在結(jié)構(gòu)上是獨(dú)立的。 ? 2個(gè)模擬輸入用于勵(lì)磁變壓器溫度測(cè)量 ? 1個(gè)模擬輸入用于 CROWBAR的電流。 采用兩路完全相同且獨(dú)立的自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器并聯(lián)運(yùn)行，兩路通道間能相互自動(dòng)跟蹤，當(dāng)一路調(diào)節(jié)器通道出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)無(wú)擾切換到另一通道運(yùn)行。兩個(gè)通道完全相同，因此可以自由地選擇通道 1 或 通道 2作為工作通道。 ?如果不工作的通道故障，從工作通道到不工作通道的手動(dòng)切換是不可能的。 ?應(yīng)當(dāng)考慮到從工作通道向不工作通道的手動(dòng)切換時(shí)相應(yīng)的遲緩特性。在自動(dòng)方式中，發(fā)電機(jī)電壓受到調(diào)節(jié)，因此，在發(fā)電機(jī)機(jī)端產(chǎn)生恒定的電壓。與主通道的手動(dòng)方式相類似的緊急備用通道，裝有一個(gè)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)器。也就是緊急備用通道僅僅是調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，而不是調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓。 疊加控制：無(wú)功功率調(diào)節(jié)器 /功率因數(shù)調(diào)節(jié)器投入 /退出 如果選擇自動(dòng)方式，并且發(fā)電機(jī)已連接到電網(wǎng)，就可以切換到無(wú)功功率調(diào)節(jié)器 (Q)/ 功率因數(shù)調(diào)節(jié)器 (cosPhi)