【正文】 這里有兩點(diǎn)值得大家注意：第一，在我們?cè)诳紤]最危險(xiǎn)滅磁工況時(shí)，滅磁閥片的能容不應(yīng)該簡(jiǎn)單地考慮閥片的標(biāo)稱(chēng)能容，而應(yīng)該考慮閥片的最大能容，在此基礎(chǔ)上考慮均能、均流因素以及一定的裕量。 在滅磁主回路確定的前提下， ZnO滅磁的設(shè)計(jì)中主要考慮的問(wèn)題包括：滅磁能容的估算、滅磁閥片最大允許通流能力、滅磁裝置最大允許電流、滅磁電阻的殘壓、滅磁電阻正反向荷電率、并聯(lián)支路滅磁電阻的均流和均能等。此時(shí)開(kāi)關(guān)面臨應(yīng)對(duì)整流輸出直流電壓和滅磁殘壓的疊加，并且電流也上 升到失控強(qiáng)勵(lì)的電流（此電流值不會(huì)比三相短路電流?。?，而且可以證明此時(shí)發(fā)電機(jī)儲(chǔ)存的能量比三相短路的能量要大。 采用以下的滅磁時(shí)序可以最大限度地降低對(duì)交 /直流滅磁開(kāi)關(guān)的要求，實(shí)現(xiàn)多種工況下的可靠滅磁，即：正常情況下采用逆變滅磁；故障時(shí)首先采用約 12個(gè)調(diào)節(jié)器控制周期的逆變滅磁，然后采用硬件封脈沖手段閉鎖調(diào)節(jié)器輸出脈沖，如果有交流滅磁開(kāi)關(guān)可以同時(shí)跳交流滅磁開(kāi)關(guān)（一般情況交流滅磁并非必須設(shè)置交流滅磁開(kāi)關(guān)，但對(duì)于大型發(fā)電機(jī)配備交流滅 34 磁開(kāi)關(guān)是有益的），最后延時(shí) 6到 7毫秒（對(duì)于 50赫茲而言）跳直流滅磁開(kāi)關(guān) 。即使機(jī)端短路也能夠利用短路點(diǎn)比較低的電壓進(jìn)行電流轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)滅磁。滅磁開(kāi)關(guān)同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 33 安裝在直流側(cè)的好處是滅磁過(guò)程中可以充分利用 滅磁開(kāi)關(guān)串聯(lián)斷口的弧壓。因此，交流滅磁在汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)用比較多。 為克服上述兩種滅磁方式的缺點(diǎn)，人們開(kāi)始在材料科學(xué)領(lǐng)域探索，尋找一種既不發(fā)熱，又可以建壓的材料。具體回路如下： 電力電子器件組件控制回路換流回路 圖 234電子開(kāi)關(guān)并聯(lián)滅磁 這類(lèi)方式開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)間快，因此開(kāi)關(guān)在關(guān)斷過(guò)程中所需要的遮斷能容就小。隨著國(guó)內(nèi) 20年來(lái)采用 ZNO電阻耗能在滅磁系統(tǒng)中的應(yīng)用，滅磁觸頭也不一定必要了。在汽輪發(fā)電機(jī)的滅磁中由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子為實(shí)心轉(zhuǎn)子具有較強(qiáng)的阻尼作用，即使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁 繞組中的電流迅速衰減到零，但由于阻尼繞組中的電流不能迅速衰減，發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓并不能達(dá)到迅速衰減的目的，而且阻尼繞組中的電流是不可控的，所以在具有較強(qiáng)阻尼作用的發(fā)電機(jī)機(jī)組中多采用線性電阻滅磁。 如果逆變角β過(guò)小，或者逆變過(guò)程中三相全控橋的觸發(fā)脈沖因故突然消失，則最后導(dǎo)通的一組可控硅元件，將工作在勵(lì)磁繞組電感“放電 —— 激磁 —— 放電”的交替過(guò)程中。 利用三相全控整流橋可以兼作同步發(fā)電機(jī)的自動(dòng)滅磁裝置。 ，逆變角β =0176。δ稱(chēng)為關(guān)斷越前角或關(guān)斷角。 之間變化。 才進(jìn)入逆變狀態(tài)，故逆變角β總是小于 90176。 (β =30176。 有一個(gè)可控硅元件換流。 ] 到ω t3時(shí)刻，對(duì) C 相的 SCR2 輸入觸發(fā)脈沖，這時(shí) Uab雖然進(jìn)入負(fù)半調(diào)，但電感電勢(shì)е L仍足夠大，可以維持 SCR1與 SCR2 的導(dǎo)通，繼續(xù)向交流側(cè)反饋能量。 與ɑ =150176。 三相全控橋式整流電路輸出電壓 Ud的波形在一個(gè)周期內(nèi)為勻稱(chēng)的六段，即輸出電壓 Ud的周期是陽(yáng)極電壓周期的六分之一，故計(jì)算其平均電壓 Ud，只須求交電流電壓 2 U1cosω t在 （ ???6 ）至（ ???6 ） 的平均值即可： 圖 227 α =300時(shí)的電壓波形 (a) 相電壓波形； (b) 直流側(cè)電壓波形 圖 228 α =600時(shí)的電壓波形 (a) 相電壓波形； (b) 直流側(cè)電壓波形 圖 229 600＜α≤ 900時(shí)的電壓波形 (a)電路圖； (b) 相電壓波形； (c)當(dāng) 600＜α＜ 900 時(shí)的電壓波形； (d)當(dāng)α＝ 900時(shí)的輸出電壓波形 26 ttdUUd ???????c o s2621166????? = ??? c os6s in223 1 ?U ? 1U? (27) 在ɑ＜ 90176。電流在 SCR1與 SCR2構(gòu)成的回路中流通，使輸出電壓 Ud=Uac＞ 0。設(shè)在 600＜ α＜900的ω t1時(shí)刻，給 a 相的 SCR1以觸發(fā)電壓。 控制角α =00時(shí)負(fù)載電阻 R上得到的電壓波形 ud 如圖 226（ d)所示，它與三相橋式不可 24 控整流電路的輸出波形相同。下面說(shuō)明這兩種工作狀態(tài)。這樣才能保證整流電路剛投入之際，例如共陰極組的某一元件被觸發(fā)時(shí)，共陽(yáng)極組的前一元件的觸發(fā)信號(hào)依然存在，共陰極組與共陽(yáng)極組各有一元件同時(shí)處在被觸發(fā)狀態(tài)，才能構(gòu)成電流的通路。 當(dāng) 00≤α≤ 600時(shí)，由圖 224（ a）可見(jiàn)，整流電壓的面積由兩部分組成：一部分是 ABCD，另一部分是 DCEF，將這兩塊面積相加再平均，得： ????????????? ? ???323 3211 )3s i n(2s i n2321???????????? tdtUttdUU d 2c o o s123 11 ??? ???? UU 2cos10 ??? dU (25) 其中11 UUU do ?? ?，為α =00 時(shí)輸出直流電壓的平均值，這時(shí)其值最大，等于三相全波不可控整流 電路的輸出電壓。 控制角α增大到 1800，則輸出電壓平均值 ud=0。時(shí)三相半控橋的波形 (a)相電壓波形 (b)觸發(fā)脈沖 (c)直流電壓波形 (a)相電壓波形 (b)觸發(fā)脈沖 (c)直流側(cè)電壓波形 圖 222是α =1200時(shí)的波形。ω t2ωt3期間 c 相電位最低。 圖 221是α =600時(shí)的波形。此時(shí) a相電位最高， b 相電位最低，線電壓 uab最大，電流從 SCR1流出，經(jīng)負(fù)載電阻 R，由 D6流回電源。在控制角α＞ 30O后每相可控硅元件每周導(dǎo)通的角度是 150Oα，續(xù)流管 DXl則每周導(dǎo)通三次，每次寬度為α 30O。但當(dāng)α＞ 30176。參看圖 218的波形，當(dāng) 0176。同理，在 wt3時(shí)刻，給 c相的 SCR3觸發(fā)脈沖后， SCR3導(dǎo)通， SCR2關(guān)斷。 、帶電阻負(fù)載的三相半波全控整流電路 三相半波全控整流電路，如圖 217（ a）所示。 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 15 167。由 于這種方法容易實(shí)現(xiàn)，測(cè)量精度也可保證，因而早期的微機(jī)勵(lì)磁多采用這種方式。 由于采用了微機(jī)作為勵(lì)磁控制器的載體，早期的那些通過(guò)硬件才能夠?qū)崿F(xiàn)的比較、限制、保護(hù)等功能已經(jīng)不再需要專(zhuān)門(mén)的硬件，都可以通過(guò)軟件來(lái)方便靈活地實(shí)現(xiàn)，因此使得勵(lì)磁控制器的硬件大為簡(jiǎn)化，可靠性得到大幅度提高。 Ugact調(diào)差（無(wú)功電流補(bǔ)償）UkUsUgset11+T S C1g1+T S1F1+T SSCR11+T SPI電壓控制器欠勵(lì)限制器過(guò)勵(lì)限制器V/F限制器定子電流限制器MVs 圖 22發(fā)電機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器自動(dòng)控制原理簡(jiǎn)圖 、微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的手動(dòng)調(diào)節(jié)功能 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 13 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器手動(dòng)調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制對(duì)象為勵(lì)磁電流。 167。 3) 勵(lì)磁控制裝置 勵(lì)磁控制裝置包括自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器和起勵(lì)控制回路。在當(dāng)今的自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中幾乎全部采用全控橋。近年來(lái)，隨著干式變壓器制造技術(shù)的進(jìn)步及考慮防火、維護(hù)等因素的影響，一般采用干式變壓器。 勵(lì)磁變壓器定子CT機(jī)端 電壓儀用PT 勵(lì)磁PT機(jī)端 電壓 定子 電流轉(zhuǎn)子電流CT同 步 電 壓同 步 電 壓初勵(lì)控制部分 AC380V湛江奧里油600MW汽輪發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)圖 圖 21FWL/B型靜止勵(lì)磁系統(tǒng)接線原理圖 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 11 1) 勵(lì)磁變壓器 勵(lì)磁變壓器為勵(lì)磁系統(tǒng)提供勵(lì)磁能源。這種勵(lì)磁方式的特點(diǎn)是，簡(jiǎn)單、可靠、快速。這些都是需要研究解決的問(wèn)題。這種勵(lì)磁方式整個(gè)系統(tǒng) 沒(méi)有任何轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件。自并勵(lì)方式愈來(lái)愈普遍地得到采用。 壓裝置自動(dòng)恒自動(dòng)勵(lì)磁 調(diào)節(jié)器PTACLFLQFCT 圖 16兩機(jī)自勵(lì)恒壓勵(lì)磁系統(tǒng) 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材 南京南瑞電氣控制公司 7 、兩機(jī)一變勵(lì)磁系統(tǒng) 勵(lì)磁系統(tǒng)沒(méi)有副勵(lì)磁機(jī)，交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電源由發(fā) 電機(jī)出口電壓經(jīng)勵(lì)磁變壓器后獲得，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制可控硅磚觸發(fā)角，以調(diào)節(jié)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流，交流勵(lì)磁機(jī)輸出電壓經(jīng)硅二極管整流后接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，其原理圖見(jiàn)圖 17。 167。 3） 勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì) 動(dòng)態(tài) 穩(wěn)定的影響 電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性問(wèn)題，可以理解為電力系統(tǒng)機(jī)電振蕩的阻尼問(wèn)題。當(dāng)發(fā)生短路事故時(shí) ,相應(yīng) 功率特性曲線為曲線 3。如果減速面積小于加速面積 ,將進(jìn)一步加速 ,失去 暫態(tài)穩(wěn)定性。 如果發(fā)電機(jī)初始工作點(diǎn)在功率特性曲線 1的 a點(diǎn) ,短路后工作點(diǎn)將由功率特 性曲線 3所決定。由此引起了如圖 11 (c)和圖 11(e)所示的功率振蕩情況。對(duì)應(yīng)的功角大于 900。假定自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)是無(wú)慣性的 ,并假定在負(fù)載變化時(shí)可保持發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢(shì) Eq39。 XdΣ 一發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)間的總電抗。 兩臺(tái)或多臺(tái)有差調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí) ,按調(diào)差率大小分配無(wú)功功率。發(fā)電機(jī)在額定值附近運(yùn)行是最經(jīng)濟(jì)的。2 4 可控整流原理 ............................................................................................. 15 167。1 2 勵(lì)磁系統(tǒng)分類(lèi) ............................................................................................... 6 第二章 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的組成原理 ................................. 10 167。保持發(fā)電機(jī)端電壓在容許水平上，是保證發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行的基本條件之一，這就要求發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)不但能夠在靜態(tài)下，而且能在大擾動(dòng)后的穩(wěn)態(tài)下保證發(fā)電機(jī)電壓在給定的容許水平上 。勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的改善，都有顯著的作用，而且是最為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而有效的措施。與大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的機(jī)組 ,調(diào)差率 Ku在土 (3%～ 10%)之間調(diào)整。 圖 11 發(fā)電機(jī)內(nèi)、外功率特性曲線及端電壓和內(nèi)電勢(shì)變化圖 (a) Eq恒定 , (b)當(dāng) Eq恒定 ,Eq’ 及 U的變化 。靜態(tài)穩(wěn)定功率極限理論值 PM=?dXqUsE39。 理論分析研究結(jié)果表明 :勵(lì)磁系統(tǒng)的電壓放大倍數(shù) Kou與勵(lì)磁系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù) Te以及轉(zhuǎn)子功角δ間具有圖 12 所示的關(guān)系。由于線路阻抗由 Xe/2 增加到 Xe,使功率特性曲線的幅值減小到?39。經(jīng)過(guò)反復(fù)的振蕩 ,最后穩(wěn)定在工作點(diǎn) g 處。h39。h’ g 等于面積 def’ f,則可使轉(zhuǎn)子功角最大值由δ m’ 降到δ m,明顯地提高了暫態(tài)穩(wěn)定性。 解決電壓調(diào)節(jié)精度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性之間矛盾的有效措施，是在勵(lì)磁控制系統(tǒng)中增加其它控制信號(hào)。也有用永磁發(fā)電機(jī)作副勵(lì)磁機(jī)的，亦稱(chēng)三機(jī)它勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。 KZPT ZB 調(diào)節(jié)器自動(dòng)勵(lì)磁FLQ FCT 圖 18自并激勵(lì)磁系統(tǒng)接線原理 自并激方式的優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備和接線比較簡(jiǎn)單：由于無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，具有較高的可靠性；造價(jià)低；勵(lì)磁變壓器放置自由，縮短了機(jī)組長(zhǎng)度；勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度快。滑環(huán)是一種轉(zhuǎn)動(dòng)的接觸部件，仍然是勵(lì)磁系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。主勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)繞組是靜止的，即它是一個(gè)磁極靜止、電樞旋轉(zhuǎn)的交流發(fā)電機(jī)。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載增加或功率因數(shù)降低時(shí)，諧波繞組電勢(shì)隨之增高；反之，當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載減小或功率因數(shù)增高時(shí)，諧波繞組電勢(shì)隨之降低。 10 第二章 發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的組成原理 167。大多小容量勵(lì)磁變壓器一般自己不設(shè)保護(hù)。這種接法的優(yōu)點(diǎn)是半導(dǎo)體元件承受的電壓低，勵(lì)磁變壓器的利用率高。整流橋并聯(lián)支路數(shù)的選取原則為：（ N+1）（也有采用 N+2的，但考慮到現(xiàn)在可控硅以及 可控硅整流橋制造技術(shù)的日益成熟，采用 2橋冗余似乎已經(jīng)沒(méi)有必要）。而采用非線性電阻滅磁時(shí)，可以同時(shí)兼顧轉(zhuǎn)子的過(guò)電壓保護(hù)。當(dāng)調(diào)節(jié)器運(yùn)行在自動(dòng)方式且沒(méi)有發(fā)生欠勵(lì)限制時(shí)，如果發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓高于參考值，則調(diào)節(jié)器減小控制電壓，進(jìn)而增大可控硅的控制角，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓下降，減小發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓回到參考值；如果發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓低于參考值時(shí)，調(diào)節(jié)器增大控制電壓，進(jìn)而減小可控硅的控制角，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓上升，增大發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為參考值。FsetIFsetUk1F1g1+T S1C1+