【文章內容簡介】 平均電流為：IT(AV)=KiIA(AV)=(35)IA(AV)=(248~)AKi—電流裕度系數(shù)，此取3~3 強勵工況下： Ifd(q)=KeIfd(e)=248=I’A(AV)= Ifd(q)=I’A(AV)=Ki’ I’A(AV)=Ki—強勁工況下電流裕度系數(shù)，∮25交直流側保護參數(shù)計算整流變壓器（勵磁變壓器）參數(shù)有VK%=5%，Iq%=%Se=72KVA V2= I2=則V（0）2=5%=1016VI(0)2=%=阻容保護交流側：CS交流側：CS=10000=10000=Rs=(～)=～所選電容量的額定電壓，應小于交流側最高工作電壓，~，即Vce≥ =，故選400V。電阻功率取：PR=（2~3）（(0)2）2R =（2~3）（）2 =（~） =~R取 直流側：Cd=70000=70000=Rd==PR=(2~3) Rd =(～)W式中 ：V8—紋1皮電壓，取頻率最低，幅值最高的諧波電壓 Fn—與Vn對應的諧波頻率HZ關斷的過電壓保護防止元件關斷過程引起的過電壓，其值可按下式計算。Cb=(2～5)IT(AV) 103Rb=(1～3)式中Lc—變壓器漏感，H式中Lc|—變壓器漏感H硒堆吸收裝置每串硒堆的牌數(shù)n可按下式選擇N=（~）VL/VN=(~)~式中：VN：硒堆每片反向電壓有效值，通常有20，25，30，40等12戶等吸規(guī)格，此處取VN=20V，因為它的特性較好，此處取15片。VI：被保護電路的線間電壓有效值（V）壓敏電阻保護（浪涌吸收器）采用人形接線，按下式來選擇標稱電壓U1MA≥== 故選600V式中U ：代表相電壓有效值采用△形接線時，按下式計算。U1MA≥K6U/=式中：K6為電網電壓升高系數(shù)，~，其值可根據整流裝置具體情況而定。U：線電壓有效值轉子過電壓保護種類：（1）阻容保護 （2）硒堆做成的浪涌吸收器 （3）轉子放電器 （4）可控硅跨接器 （5）非線性電阻RNL本設計選用（1）（2）（3）（5）配合使用，如下圖：（1）阻容保護：正常時電阻要消耗一些功率，若為減少功率而加大電阻，又影響限制過電壓的效果。（2）硒堆做成的浪涌吸收器：正常運行時消耗功率不大，使用時可注意組合，早期小容量的整流勵磁裝置上采用此種保護。（3）轉子放電器：采用具有磁吸熄弧間隙放電特性的放電器，作為轉止過電壓保護，結構簡單，正常時可耗功率。（4）非線性電阻RNL，在同步發(fā)電機上采用非線性電阻與大局磁繞組并接，作為非線性電阻滅磁，同時，又兼做電壓抑制裝置。發(fā)電機滅磁開關雖可做發(fā)電機內部故障時的快速滅磁，但對于大容量的機組，通常的滅磁開關難于完善地承擔滅磁任務時，也還可依靠其它的轉子過電壓保護器件的合理配合來減輕滅磁開關的負擔。過電流保護本設計采用具有快速熔斷特性的熔斷器，專門用作硅元件的過電流保護的器件。通常是每個硅元件串聯(lián)一個快速熔斷器，熔體額定電流計算如下：首先，熔件的額定電流應等于硅元件額定電流的有效值，即：IR=(AV)==再次，熔體的熔斷特性的值與整流裝置中元件的短時過載能力相配合25 起勵設計本設計采用自并勵勵磁，功率單元電源來自發(fā)電機機端。由于發(fā)電機啟動時殘壓較低，提供的功率和電流可能使發(fā)電機自身空載電壓達到額定值。這時勵磁調節(jié)器中的觸發(fā)電器，由于同步電壓太低，還可能正常工作，可按硅平開放，平能送出勵磁電流使遇機建立電壓，因此必須采取措施，先供給發(fā)遇機的初始勵磁使發(fā)電機逐步建立起一定的電壓，這一過程稱為起勵。勵磁變壓器接在機端的情況下，起勵措施有兩類：第一類稱為他勵起勵，即另沒起勵電源及起勵回路，供給初始勵磁，另一類稱為殘壓起勵，利用機組剩磁所產生的殘壓，供給初始勵磁。本設計采用他勵起勵，起勵電源取自廠用低壓母線，因為廠用母線一般情況下常帶電，所以可靠性比較高，另外廠用母線帶負荷不大，所以可以提供足夠的功率來初始勵磁。考慮到本設計是6MW的大功率發(fā)遇機，要求起勵容量比較大，故可用蓄電池起勵，必要時，作為后備。原因是如果起勵電源是廠用電，當廠用電消失時機咀就可能起勵，這尤其是對于系統(tǒng)弱聯(lián)第的電站更為重要。廠用電起勵原理圖如圖，起勵電源用廠用電經整流即可，ZC為直流接觸器，擔任起勵回路的接入及切除，起勵時接解器ZC閉合，由起勵回路供給初始勵磁電流，發(fā)電機電壓使逐步升高，當達到成超過發(fā)電機電壓額定值的30%，則斷開起勵回路，進行自并勵。起勵電源的容量估算如下。當發(fā)電機達到容載 F的30%，相應的轉子勵磁電流約為發(fā)電機空載額定電壓時轉子勵磁電流Ifdo的40%，故需起勵電源功率約為發(fā)電機定載額定電壓電源功率的12%，%即Se’=Se=72=為了較快速建立發(fā)電機電壓，按10S內計算，這樣選擇的起勵電源電壓大約為額定勵磁電壓的1/4，即U2’=Vfd(e) ==如選廠用母線380V，則考慮留有一定的裕度，U2取40V，則要求起勵電壓度比為380/40=，容量為20KVA的變壓器，作起勵度。26 五磁設計發(fā)電機五磁方式很多，有：1）單獨勵磁機五磁 2）放電電阻五磁3）非線性電阻五磁 4）五弧柵五磁5）可按硅逆變五磁本設計應用放電電阻五磁，非線性電阻作為輔助五磁。其五磁原理如圖（a），發(fā)電機正常運行時，五弧柵開關FMK處于合閘狀態(tài)，勵磁機L經觸頭FMK，供給發(fā)電機轉子勵磁電流ifd，五磁時FMK，跳閘、觸頭FMK2，首先閉合，使發(fā)電機轉子的勵磁繞組接入放電子表電阻RM然后斷開觸頭FMK，以防止轉子勵磁繞阻從勵磁機切換到放電電阻時發(fā)生開路而產生過電壓。RM(4~5) =~()第三章 勵磁系統(tǒng)控制回路的設計31 控制回路的作用、構成可按硅勵磁系統(tǒng)控制回路又稱為半導體，勵磁調節(jié)器它的基本任務是測量發(fā)生電機端的電壓偏差，并與輔助裝置送來的穩(wěn)定限制，補償?shù)刃盘柧C合放大，然后作為控制信號作用于移相觸發(fā)單元來改變勵磁功率單元之中觸發(fā)脈仲的相角，得以控制可控硅導通的大小，使可控硅整流回路輸出的勵磁電流適應負載的需要，以保持發(fā)電機端電壓的恒定，其自動勵磁調節(jié)器的好壞，決定著勵磁裝置能否穩(wěn)定，持久，可靠運行。因此它是勵磁系統(tǒng)的一戶重要環(huán)節(jié)。勵磁調節(jié)器工作時，當VF降低，輸出電流增大，它與勵磁機配合，控制發(fā)電機端電壓的自動調節(jié)，在電力系統(tǒng)運行中自動調節(jié)器應有比例自動調節(jié)的基本調節(jié)特性。勵磁調節(jié)器由基本裝置和輔助裝置兩部分組成，基本裝置是主體部分，包括側量比較、綜合放大，移相觸發(fā)異單元。32 測量比較單元測量比較單元是調節(jié)器的敏感單元，作用是測量發(fā)生機電壓并變換為直流電壓信號（測量整流電路）與給定的直流基準電壓進行比較（比較整定電路）最后送出發(fā)電機電壓偏差信號Ub.測量比較單元的組成，如圖32圖32 測量比較單元組成調差環(huán)節(jié)設計及分析調差環(huán)節(jié)的作用在于人為地改變調節(jié)器的調差系數(shù)，以保證并列運行機組間無功功平穩(wěn)定合理的分配。圖33基本裝置調差電路的原理圖，在此電路中，測量變壓器ZB副邊輸出的A、B、C相上，A相調差電阻Ra接B、C相電偏差，B相調差電阻Rb接C、A相電流差，C相調差電阻Rc接A、B相電流差，輸出相電壓為：Va’=VaIbcRaVb’=VbIcaRaVc=VcIabRaa) COS4=1（純有功負載） 加在測量變壓器原方的電壓三角形△a’b’c’與原來的發(fā)電機電壓三角形△abc基本上相等，即調差裝置平反應有功電流。見圖34（a）b) COS4=0（帶純無功負載）加到測量變壓器原方的相電壓是發(fā)電機電壓互感器的副方電壓與無功電流所產生的附加電壓的代數(shù)和，使得電壓三角形△a’b’c’大于原來的電壓三角形△abc，這樣測量變壓器感受到的電壓大些，經調節(jié)器的作用自動減小發(fā)電機勵磁，使發(fā)電機電壓下降，因而增大了調差系數(shù)圖34（b）c)0＜COS4＜1這時定子電流可分解為有功電流分里和無功電流分里，從上通分析可知，電壓三角形△a’b’c’儀與無功電流有關，基本上與有功電流有關，△a’b’c’仍為一等邊三角形，隨無功電流分量的增大而增大，測量變壓器感受到的發(fā)電機電壓“虛假”上升，使調節(jié)器作用于減小勵磁，降低發(fā)電機電壓，因而增大了調差系數(shù)34（c）為了使調差系數(shù)在需要的范圍內調整，調差電阻一般由若干段電阻串聯(lián)組成，由轉換開關調整（分檔），逐檔增減調差電阻時，調差系數(shù)也相應增減，一般可在0~5%范圍內調整。測量整定環(huán)節(jié)本設計采用三相橋式整流，如圖35，測量變壓器CB原方為三相，副方有兩組三相繞組分別接到兩組三相整流橋，兩橋在直流側并聯(lián)，接線組別為△/△12，△/Y11，兩組相和30176。對元相橋式整流的直流電壓按富氏級數(shù)展開，得Vd=(1+COS12wtCOS24wt+……)其中式中Vm=V2 V2一線電壓幅值由上式知，元相橋式整流輸出電壓中最低次交流諧波頻率為基波頻率的十二倍，當電源頻率為50HZ時，最低次諧波頻率為600HZ，%，基佗高次諧波，頻率愈高其幅值愈小，所以六相整流后直流電壓不是很平穩(wěn)。濾波電路為了提高調節(jié)器在電力系統(tǒng)平對稱短路情況下調節(jié)的靈敏度，勵磁調節(jié)器中通常在測量變壓器與勵磁電壓互感器之間裝有正序電壓濾波器，作用是當電力系統(tǒng)發(fā)生平對稱短路引起三相電壓平衡時，正序電壓濾波器輸出對稱的，數(shù)值降低了正序電壓。測量整流電路輸出的是脈動的直流電壓，除直交流外還有少量諧波分量，為了整定電路和在平滑電壓下良好的工作，所以應有濾波電路，針對元相整流橋的設計，濾波電路選擇橋式濾波器，其原理是濾去某一選定頻率的諧波電壓，由于它能快速地反應輸入電壓的變化，濾波器的時間常數(shù)很小，所以又稱為快速濾波器，當輸入諧波電壓的頻率等于濾波器波過頻率FO時，電橋處于平衡：=式中：Z3—R3 C1串聯(lián)支s路阻抗 Z4—R4 C2并聯(lián)支路阻抗多相整流的諧波電壓中最低次諧波的幅值最大，稱為主諧波是選頻濾波的對象，對于六相橋式整流應選600HZ。此外，可再加一層型波器，相當于一級電容濾波和一級T形濾波，先經電容濾波濾去一部分交流成分，然后再由T型濾波器濾去一部分交流成分，由于經兩級濾波，使交流分量大大降低，輸出電壓的脈動更小。比較整定電路比較整定電路是側量比較單元的核心環(huán)節(jié)，它的任務是進行電壓比較和電壓整定。電壓比較，通常是把側量整定電路輸出的與發(fā)電機端電壓比例的直流電奪Vc（稱為測量電壓）與比較電路中的基準電壓相比較，輸出一個與電壓偏差成比例的直流電壓Vb作為輸入列綜合放大單元的電壓偏差信號。電壓整定，一般是調整整定電位置器滑動觸點的位置，它的作用是改變發(fā)電機給定值。勵磁調節(jié)器中，模擬式比較，整定電路通常采用由穩(wěn)壓管和電阻組成的橋式電路，常用的有對長工比較橋和不對稱比較橋，本設計采用的是對稱比較橋電路。如圖（a）當輸入的測量電壓Vc由0逐漸增加時，第一條支路中，在穩(wěn)壓管WY1擊穿以前，可以看成為開路，支路無電流通過Vcb=0，當Vc等于或大于穩(wěn)壓管的WY1擊穿電壓Vw后，第一條支路的電流通過，V點電位上升，而第二條支路在WY2未擊穿以前，P點電位隨隨入電壓逐漸升高，當VcVw穩(wěn)壓管WY2擊穿后，VBO=UN保持平度，比較橋輸出的電壓（比較）Vb取自對角線C點和D點，CD兩點的電位差，為比較橋的輸出特性。為了使發(fā)電機端電壓在一定范圍內可以人為調整，比較橋的整定電壓值Vz應能在一定范圍內改變，通常采用電位器分壓或降壓的方法來調節(jié)整定電位值，當接入分壓電路，電位器W1，在某一位置時，比較橋的實際輸入電壓Usr＜Uc，必須Vc更大一些，支路2的穩(wěn)壓管才被擊穿，其輸出特性如b圖