【文章內容簡介】 典型勵磁方式而用于汽輪發(fā)電機。我國東方電機廠亦在 600MW汽輪發(fā)電機上全套引用。 1．勵磁系統(tǒng)特點 GENERREXPPS 勵磁系統(tǒng)的勵磁電源來自發(fā)電機定子槽內的三根附加“ P”線棒。 P線棒分別置于幾何空間相隔 120‘的三面兩層為發(fā)電機定子繞組 )。三根 P棒作星形連接，其輸出端作為三相勵磁電源，接至勵磁變壓器的一次側。 GENERREXPPS勵磁系統(tǒng)的原理接線如圖 6— 14所示。 就勵磁方式而言，此勵磁系統(tǒng)仍屬自勵式勵磁系統(tǒng)。 45 46 滅磁系統(tǒng) (一 )滅磁的作用和要求 當發(fā)電機內部、引出線、與發(fā)電機直接連接的主變壓器或與發(fā)電機出口直接連接的廠用變壓器內部發(fā)生故障時，雖然繼電保護裝置能快速地使發(fā)電機出口回路的斷路器跳開，切斷故障點與系統(tǒng)的聯(lián)系，但發(fā)電機勵磁電流產(chǎn)生的感應電動勢會繼續(xù)維持故障電流。 為了快速限制發(fā)電機內部或與其直接相連的變壓器內部的故障范圍，減小其損壞程度，必須盡快地降低發(fā)電機電動勢，即需要把勵磁繞組電流建立的磁場迅速地降低到盡可能小。發(fā)電機磁場迅速降低到盡可能小的過程稱為滅磁。 47 在“繼電保護和自動裝規(guī)程”中規(guī)定，對系統(tǒng)中的發(fā)電機，除需要裝設反應各種故障的繼電保護裝置外，還需裝設自動滅磁裝置。 并規(guī)定，當繼電保護動作后，立即斷開主斷路器及自動滅磁開關 (磁場開關 )。滅磁裝置動作后，發(fā)電機電動勢最后將下降到剩磁電壓。 實驗表明，只要剩磁電壓不超過 500V(一般情況剩磁電壓不大于 100一 300V)，故障點的電弧便不能維持 、 而熄滅。 48 對滅磁的要求是： (1)滅磁時間應盡可能短，這是評價滅磁裝置的一項重要技術指標。 (2)發(fā)電機勵磁繞組兩端的過電壓不應超過容許值，其值通常取為轉子額定勵磁電壓的 4～ 5倍。 滅磁時間是指發(fā)電機實行滅磁時，發(fā)電機端電壓由額定值 UGN降至 5％UGN所需的時間。 49 (二 )600MW汽輪發(fā)電機的滅磁方式 600MW汽輪發(fā)電機的滅磁方式，按發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的不同，滅磁方式可分為自然滅磁和可控硅逆變滅磁兩種。 對采用 旋轉二極管整流方式 的勵磁系統(tǒng) (無刷勵磁系統(tǒng) )，由于旋轉部分不便裝設大功率的滅磁開關，故發(fā)電機主勵磁回路一般不裝設任何滅磁裝置。 發(fā)電機要滅磁時，先對交流勵磁機磁場進行逆變滅磁，使勵磁機的交流輸出電壓迅速降低，然后跳開交流勵磁機的磁場開關 (滅磁開關 )，發(fā)電機的磁場是通過整流二極管的續(xù)流作用實現(xiàn)自然滅磁。 50 雖然這種自然滅磁方式的滅磁時間較長 (一般為 10s左右 )，但其安全可靠性已在長期實踐中為用戶所接受。 對采用可控硅整流方式的勵磁系統(tǒng) (包括自并勵和他勵靜止可控硅勵磁系統(tǒng) )，一般都利用可控硅整流裝置實現(xiàn)發(fā)電機逆變滅磁。對于逆變滅磁，當逆變進行到發(fā)電機勵磁繞組中的剩余磁場能量不能再維持逆變時，逆變便結束，通常將剩余的能量向并聯(lián)的電阻放電，此時磁場電流已很小，直到轉子勵磁電流衰減到零，滅磁結束。 因此這種滅磁方式，在發(fā)電機勵磁回路中還裝設有容量小、阻值較大的滅磁電阻 (線性或非線性電阻 )。滅磁電阻接入方式不同可構成如下幾種滅磁回路： 51 (1)利用滅磁開關 (磁場開關 )接入線性滅磁電阻 (恒值電阻 )。 其典型滅磁回路見前面圖 6— 17，滅磁電阻 R1通過滅磁開關 41接入。其滅磁過程是，首先進行逆變滅磁，經(jīng)一定時延 (一般為 2s左右 )，勵磁繞組磁場能量大部分釋放完后，再跳開滅磁開關 41(先接入滅磁電阻，后切斷勵磁電源 )，剩余的磁場能量通過滅磁電阻釋放完。勵磁直流回路中還裝設有過電壓保護裝置，以保護可控硅整流器和磁場繞組。 52 (2)用非線性電阻并聯(lián)固定接在發(fā)電機勵磁繞組回路上，不受直流勵磁回路中的磁場開關 (滅磁開關 )控制。 發(fā)電機正常運行時，非線性電阻上流過小電流；逆變滅磁開始后，因直流側過電壓倍數(shù)不高，非線性電阻上也只流過小部分滅磁電流，直至磁場能量釋放完。非線性滅磁電阻同時還作為勵磁繞組和可控硅整流器的過電壓保護。 53 (3)利用并聯(lián)固定接在直流勵磁回路中電阻值較大的 (勵磁繞組電阻的數(shù)十倍 )線性或非線性電阻作滅磁電阻，而且在直流勵磁回路中不裝設磁場開關，把磁場開關裝設在可控硅整流器的交流側。逆變滅磁開始后，一般經(jīng) 2— 3s跳開交流側的磁場開關，即可完成滅磁。 逆變滅磁的性能與發(fā)電機的勵磁方式有關，對于他勵方式可控硅整流的勵磁系統(tǒng)，可控硅逆變滅磁能迅速完成；對于自并勵方式可控硅整流的勵磁系統(tǒng)，當發(fā)電機內部或外部發(fā)生短路時，將使發(fā)電機端電壓下降，亦即勵磁電源電壓降低，則可控硅整流的勵磁系統(tǒng)逆變狀態(tài)下的滅磁速度也降低。因而造成逆變滅磁過程的延緩，在這種情況下，應配合其它滅磁方法同時滅磁。 54 自動勵磁調節(jié)器 (AVR) 自動勵磁調節(jié)器 AER或自動電壓調節(jié)器 AVR，基本任務是檢測和綜合勵磁控制系統(tǒng)運行狀態(tài)的信息，控制勵磁功率單元的輸出。 自動勵磁調節(jié)器有模擬型和數(shù)字型兩類。數(shù)字型微機勵磁調節(jié)器性能優(yōu)良，發(fā)展迅速，有廣闊的應用前景。 大型機組均采用半導體勵磁調節(jié)器，包括：調差單元、測量比較單元、綜合放大單元、移相觸發(fā)單元、 輔助控制單元等；其中為滿足發(fā)電機不同工況，改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，改變勵磁控制系統(tǒng)動態(tài)性能而設置了，勵磁系統(tǒng)穩(wěn)定器、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器和勵磁限制器等， 勵磁調節(jié)器的組成框圖 55 一、自動勵磁調節(jié)裝置作用 自動勵磁調節(jié)裝置，是自動勵磁控制系統(tǒng)中的重要組成部分，勵磁調節(jié)器檢測發(fā)電機的電壓、電流或其他狀態(tài)量，然后按給定的調節(jié)準則對勵磁電源設備發(fā)出控制信號，實現(xiàn)控制功能。其原理框圖見圖 6— 20。 56 自動勵磁調節(jié)器最基本的功能，是調節(jié)發(fā)電機的端電壓。 調節(jié)器輸入 TV二次電壓量，它代表被調量一發(fā)電機端電壓，與給定值 (基準值或稱參考值 )進行比較，得出偏差值 AU，然后按 AU的大小輸出控制信號，改變勵磁機輸出的晶閘管整流器的觸發(fā)角，以調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，使發(fā)電機端電壓達到給定值。 由勵磁調節(jié)器、勵磁電源裝置和發(fā)電機構成的勵磁控制系統(tǒng)，通過反饋控制 (又稱閉環(huán)控制 )，達到發(fā)電機輸出電壓自動調節(jié)的目的。 自動勵磁調節(jié)器的基本任務是，實現(xiàn)發(fā)電機電壓的自動調節(jié)，所以通常又簡稱其為自動電壓調節(jié)器 AVR(Automatic voltage regulator)。 57 三、半導體勵磁調節(jié)器原理 隨著自動裝置元器件的不斷更新，勵磁調節(jié)器經(jīng)歷了機電型、電磁型、半導體型及數(shù)字型等發(fā)展階段，勵磁調節(jié)器的任務，也從單一的電壓調節(jié)功能，發(fā)展為目前的具有多種綜合功能。 目前新投運的大、中型機組上，廣泛采用半導體型自動勵磁調節(jié)器。此外，數(shù)字型勵磁調節(jié)器也已在大容量機組上應用。 (一 )半導體勵磁調節(jié)器構成 半導體勵磁調節(jié)器的型式很多，但它們的基本框圖卻很相近。圖6— 21是他勵交流勵磁機系統(tǒng)中所采用的半導體勵磁調節(jié)器的基本框圖 (虛線框內 )。 58 勵磁調節(jié)器的基本部分由調差、測量比較、綜合放大和移相觸發(fā)(觸發(fā)可控硅 )四個基本單元構成。每個單元再由一至若干個環(huán)節(jié)組成。 59 1．調差 (無功補償 )單元 調差單元的作用是，使發(fā)電機的調壓特性曲線 UG＝ f(IQ)具有必要的調差系數(shù)，以保證并列運行機組間無功功率穩(wěn)定合理地分配。 它執(zhí)行 UG’＝ UG177。 RIsinφ 運算，輸出補償后的交流電壓 UG’(I＝ 0時， UG’=UG)，送至測量比較單元。 60 2．測量比較單元 測量比較單元的作用是測量發(fā)電機電壓并換為直流電壓，與給定的基準電壓相比較，得出電壓的偏差信號。 電壓偏差信號輸入到綜合放大單元。測量比較單元由電壓測量和比較整定環(huán)節(jié)組成，其框圖如圖 6— 27所示。電壓測量環(huán)節(jié)包括測量整流電路、濾波電路，有的還加有正序電壓過濾器。正序電壓過濾器的作用