1、目錄：勵磁調(diào)節(jié)器原理32勵磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立和滅磁1同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)=基本知識點基本知識點= 直流勵磁機勵磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵磁）直流勵磁機勵磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵磁） 交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵磁）交流勵磁機勵磁系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)勵磁） 發(fā)電機自并勵系統(tǒng)（靜止勵磁系統(tǒng)）發(fā)電機自并勵系統(tǒng)（靜止勵磁系統(tǒng)）對勵磁電源的要求對勵磁電源的要求勵磁電源是一可控的直流電源。為了滿足勵磁電源是一可控的直流電源。為了滿足系統(tǒng)正常的運行條件對勵磁電源的要求系統(tǒng)正常的運行條件對勵磁電源的要求如下：如下： 足夠的調(diào)節(jié)容量；足夠的調(diào)節(jié)容量； 一定的強勵倍數(shù)；一定的強勵倍數(shù)； 快速的勵

2、磁電壓響應(yīng)速度。快速的勵磁電壓響應(yīng)速度。 可靠性高：專用電源、起勵方式簡單方便。可靠性高：專用電源、起勵方式簡單方便。機械整流子在換流方面的困機械整流子在換流方面的困難以及大功率半導(dǎo)體整流元難以及大功率半導(dǎo)體整流元件制造工藝的日益成熟件制造工藝的日益成熟與發(fā)電機與發(fā)電機同軸的直同軸的直流勵磁機流勵磁機由交流發(fā)電機由交流發(fā)電機和半導(dǎo)和半導(dǎo)體整流元件組成的交體整流元件組成的交流勵磁機流勵磁機降低造價、縮降低造價、縮短主軸長度短主軸長度發(fā)電機出口處變壓器，發(fā)電機出口處變壓器，經(jīng)整流后供給發(fā)電機經(jīng)整流后供給發(fā)電機勵磁，稱為靜止勵磁勵磁，稱為靜止勵磁系統(tǒng)系統(tǒng)交流勵磁機和發(fā)電機勵交流勵磁機和發(fā)電機勵磁繞組

3、之間不需要滑環(huán)、磁繞組之間不需要滑環(huán)、電刷之類的接觸元件，電刷之類的接觸元件，實現(xiàn)無刷勵磁實現(xiàn)無刷勵磁一、直流勵磁機勵磁系統(tǒng)一、直流勵磁機勵磁系統(tǒng) 應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：靠機械整流子換向整流，勵磁電流靠機械整流子換向整流，勵磁電流過大時，換向就困難，只能在中小過大時，換向就困難，只能在中小容量機組（容量機組（100MW）中采用。）中采用。 種類：種類：直流勵磁機與發(fā)電機同軸，靠剩磁來建立直流勵磁機與發(fā)電機同軸，靠剩磁來建立電壓的。按照勵磁機勵磁繞組供電方式不同，分為電壓的。按照勵磁機勵磁繞組供電方式不同，分為自勵式和他勵式兩種：自勵式和他勵式兩種：1 原理結(jié)構(gòu)圖一、直流勵磁機勵磁系統(tǒng)一、直流勵磁

4、機勵磁系統(tǒng)GIEEREEUEFIEFEGIEEUEFIEF自勵：自勵： REE IEE UEF勵磁機勵磁機發(fā)電機發(fā)電機他勵：他勵： REE IEE UEF 副勵副勵主勵主勵發(fā)電機發(fā)電機時間常數(shù)小，時間常數(shù)小，勵磁系統(tǒng)電壓勵磁系統(tǒng)電壓增長率高增長率高2 2特點特點 優(yōu)點：控制方便優(yōu)點：控制方便 缺點：有滑環(huán)、電刷、整流子等轉(zhuǎn)動接觸部件缺點：有滑環(huán)、電刷、整流子等轉(zhuǎn)動接觸部件易產(chǎn)生火花，可靠性不高易產(chǎn)生火花，可靠性不高運行維護復(fù)雜運行維護復(fù)雜1 他勵交流勵磁機勵磁系統(tǒng) （1）原理二、交流勵磁機勵磁系統(tǒng)二、交流勵磁機勵磁系統(tǒng)500Hz副勵磁機副勵磁機 100Hz主勵磁機主勵磁機 50Hz發(fā)電機發(fā)電機

5、起勵電源起勵電源副勵副勵自勵恒壓自勵恒壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器主勵主勵交流發(fā)電機交流發(fā)電機（2）特點）特點 優(yōu)點：響應(yīng)速度快（相對優(yōu)點：響應(yīng)速度快（相對DC）；）； 容量較大（相對容量較大（相對DC） 缺點：有滑環(huán)、電刷缺點：有滑環(huán)、電刷 易產(chǎn)生火花，可靠性不高易產(chǎn)生火花，可靠性不高 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易維護（3）應(yīng)用）應(yīng)用 中等容量機組（中等容量機組（ 100MW 300MW ）（1）原理2 無刷勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)副勵磁機：電樞靜止，磁極（勵磁）旋轉(zhuǎn)主勵磁機：電樞旋轉(zhuǎn)，磁極（勵磁）靜止發(fā)電機： 電樞靜止，磁極（勵磁）旋轉(zhuǎn)副勵副勵勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器主勵主勵交流發(fā)電機交

6、流發(fā)電機（2）特點）特點 優(yōu)點：無碳刷、滑環(huán)，維護工作量少；優(yōu)點：無碳刷、滑環(huán)，維護工作量少； 發(fā)電機勵磁由勵磁機獨立供電，供電可靠發(fā)電機勵磁由勵磁機獨立供電，供電可靠 性高，并且由于無刷，整個勵磁系統(tǒng)可靠性高性高，并且由于無刷，整個勵磁系統(tǒng)可靠性高 無接觸磨損，電機絕緣壽命長無接觸磨損，電機絕緣壽命長 缺點：響應(yīng)速度慢缺點：響應(yīng)速度慢 不能直接滅磁不能直接滅磁 對機械性能要求高對機械性能要求高（3）應(yīng)用）應(yīng)用 大容量機組（大容量機組（ 300MW ）三、靜止勵磁系統(tǒng)1 原理原理起勵電源起勵電源勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機交流發(fā)電機TR,功功率電源率電源TV,調(diào)壓調(diào)壓器測量電源器測量電源2

7、特點特點3 應(yīng)用應(yīng)用大容量機組（大容量機組（ 300MW ）;應(yīng)用于大型發(fā)電機組應(yīng)用于大型發(fā)電機組,特別是特別是水輪機組水輪機組.適用于發(fā)電機經(jīng)升壓變壓器接入系統(tǒng)的情況。發(fā)電機引適用于發(fā)電機經(jīng)升壓變壓器接入系統(tǒng)的情況。發(fā)電機引出線一般采用封閉母線，引出端出現(xiàn)故障的情況極小。出線一般采用封閉母線，引出端出現(xiàn)故障的情況極小。勵磁系統(tǒng)沒勵磁系統(tǒng)沒有轉(zhuǎn)動勵磁有轉(zhuǎn)動勵磁缺點：缺點： 發(fā)電機近端短路而故障切除時間又較長時，不能及時提供足夠的勵磁，發(fā)電機近端短路而故障切除時間又較長時，不能及時提供足夠的勵磁，影響系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。影響系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。 短路電流迅速衰減，帶時限的繼電保護的動作是否能夠正確動

8、作？短路電流迅速衰減，帶時限的繼電保護的動作是否能夠正確動作？1. 大中容量的發(fā)電機組轉(zhuǎn)子時間常數(shù)較大，轉(zhuǎn)子電流要在短路大中容量的發(fā)電機組轉(zhuǎn)子時間常數(shù)較大，轉(zhuǎn)子電流要在短路0.5s后才有明顯后才有明顯衰減。而高壓電網(wǎng)中重要設(shè)備的主保護動作時間都在衰減。而高壓電網(wǎng)中重要設(shè)備的主保護動作時間都在0.1s之內(nèi)，且都設(shè)有雙之內(nèi)，且都設(shè)有雙重保護，因此沒有必要擔(dān)心。重保護，因此沒有必要擔(dān)心。2. 接在地區(qū)電網(wǎng)的發(fā)電機，短路電流衰減快，繼電保護的配合較為復(fù)雜。接在地區(qū)電網(wǎng)的發(fā)電機，短路電流衰減快，繼電保護的配合較為復(fù)雜。目錄：勵磁調(diào)節(jié)器原理32勵磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立和滅磁1同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)第三節(jié)第三節(jié)

9、 勵磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立與滅磁勵磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立與滅磁 =基本知識點基本知識點= 強勵、滅磁的定義及作用；強勵、滅磁的定義及作用； 強勵接線及工作原理；強勵接線及工作原理； 滅磁的方法滅磁的方法 一、磁場建立一、磁場建立 1勵磁系統(tǒng)的強勵要求勵磁系統(tǒng)的強勵要求轉(zhuǎn)子勵磁電壓的最大值轉(zhuǎn)子勵磁電壓的最大值 頂值電壓：UEF,max 強勵倍數(shù)：UEF,max/ UEF,N1.8-2.0 強勵動作電壓：強勵動作電壓：UG0.80.85 UGN轉(zhuǎn)子磁場的建立速度轉(zhuǎn)子磁場的建立速度 勵磁機的響應(yīng)速度快 轉(zhuǎn)子磁場的建立速度要快，用“勵磁電壓響應(yīng) 比”來表示。事故情況下，轉(zhuǎn)子勵磁電壓的最大值，即強勵頂值

10、強勵頂值，及其磁場建立的速度，即響應(yīng)比響應(yīng)比，是兩個重要的指標(biāo)2勵磁機的時間常數(shù)勵磁機的時間常數(shù)（1）他勵）他勵回路方程：回路方程：回路電流：回路電流：時間常數(shù)：時間常數(shù)：EIRdtdILEEEEEEEE( )(1)RtLEEItEeEEEEtRLT 常數(shù)常數(shù)（2）自勵）自勵回路方程：回路方程：磁化曲線：磁化曲線：回路電流：回路電流：時間常數(shù)：時間常數(shù)：EFEEEEEEEEUIRdtdILEEEEEEEFkIEIIEUEU01010)1()(0tLkREEeEtIkRLTEEEEC3轉(zhuǎn)子磁場的轉(zhuǎn)子磁場的建立建立速度速度（1）勵磁電壓響應(yīng)比）勵磁電壓響應(yīng)比:暫態(tài)穩(wěn)定過程中，勵磁電暫態(tài)穩(wěn)定過程中，

11、勵磁電壓在最初壓在最初0.5s內(nèi)上升的平均速率。內(nèi)上升的平均速率。 aEFtEFGGEFUEUaUbUcRRstdttUKdtdKtEmax0強勵倍數(shù)：5.0電壓響應(yīng)比：0.5通常取)(1與)(（2）響應(yīng)時間）響應(yīng)時間:大容量機組往往采用快速勵磁系統(tǒng)大容量機組往往采用快速勵磁系統(tǒng),采用相應(yīng)時間作為動態(tài)性能評定指標(biāo)采用相應(yīng)時間作為動態(tài)性能評定指標(biāo).可求中在無需額外計算，已經(jīng)含tUtUttttUUUtUEFEFEFNEFNEFMEFN0110)%(95二、同步發(fā)電機滅磁1概念：將勵磁繞組的磁場盡快減小到最小程度概念：將勵磁繞組的磁場盡快減小到最小程度2要求：要求： 1）滅磁時間要短）滅磁時間要短

12、2）勵磁繞組的電壓不應(yīng)超過允許值，通常）勵磁繞組的電壓不應(yīng)超過允許值，通常取額定勵磁電壓的取額定勵磁電壓的45倍。倍。 需要強迫發(fā)電機立即退出工作,在斷開發(fā)電機斷路器的同時,必須使轉(zhuǎn)子磁場盡快消失;否則發(fā)電機會因為過勵磁而產(chǎn)生過電壓,或者會使定子繞組內(nèi)部的故障進(jìn)一步擴大.3滅磁方法滅磁方法（1）直流勵磁機）直流勵磁機放電滅磁放電滅磁 在勵磁繞組中接入一常數(shù)電阻在勵磁繞組中接入一常數(shù)電阻Rm，將勵磁繞，將勵磁繞組所儲存的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏牡簟＝M所儲存的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏牡簟?GEWmGEWmMGEWRRLiRee（2）交流勵磁機）交流勵磁機逆變滅磁逆變滅磁 控制角控制角在在90150范圍內(nèi)整

13、流橋處于逆范圍內(nèi)整流橋處于逆變運行狀態(tài)。為保證逆變過程不至顛覆，逆變角變運行狀態(tài)。為保證逆變過程不至顛覆，逆變角一般取一般取40 。轉(zhuǎn)子儲存的磁場能量就以續(xù)流形式。轉(zhuǎn)子儲存的磁場能量就以續(xù)流形式經(jīng)全控橋的逆變狀態(tài)反送到交流電源，使轉(zhuǎn)子磁經(jīng)全控橋的逆變狀態(tài)反送到交流電源，使轉(zhuǎn)子磁場能量不斷減少，這樣就達(dá)到了滅磁場能量不斷減少，這樣就達(dá)到了滅磁 . 對晶閘管的投資增加了，但在主回路內(nèi)能夠不對晶閘管的投資增加了，但在主回路內(nèi)能夠不添加設(shè)備就能快速滅磁。添加設(shè)備就能快速滅磁。復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 1. 他勵與自勵勵磁機時間常數(shù)的計算方法與比較。他勵與自勵勵磁機時間常數(shù)的計算方法與比較。2. 勵磁機磁場建立速度指標(biāo)

14、有哪些？勵磁機磁場建立速度指標(biāo)有哪些？3. 何謂滅磁？常見的滅磁方法是什么，并加以比較何謂滅磁？常見的滅磁方法是什么，并加以比較 第四節(jié) 勵磁調(diào)節(jié)器原理 =基本知識點基本知識點= 勵磁調(diào)節(jié)器基本功能與基本框圖勵磁調(diào)節(jié)器基本功能與基本框圖 勵磁調(diào)節(jié)器原理勵磁調(diào)節(jié)器原理 勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性 勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性的調(diào)整勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性的調(diào)整 目錄：勵磁調(diào)節(jié)器原理32勵磁系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子磁場的建立和滅磁1同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)一、勵磁調(diào)節(jié)器基本功能 保持發(fā)電機端電壓不變；保持發(fā)電機端電壓不變； 保證并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的合保證并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的合理分配。理分

15、配。二、勵磁調(diào)節(jié)器原理 1測量比較單元測量比較單元（1）電壓測量：）電壓測量：（2）比較整定：）比較整定：)直流()交流(seGUUdeREFseUUU873925612131121RRRKRRKRRRKUKKUKKUUUKUfcfcfcVZccVZccREFREFsecde二、勵磁調(diào)節(jié)器原理 2綜合放大單元綜合放大單元 （1）正競比電路：勵磁信號控制、低勵限制信號）正競比電路：勵磁信號控制、低勵限制信號（2）負(fù)競比電路：最大勵磁限制信號、瞬時過電）負(fù)競比電路：最大勵磁限制信號、瞬時過電流限制信號、電壓流限制信號、電壓/頻率限制器信號。級別高于頻率限制器信號。級別高于正競比門控制信號。正競比門

16、控制信號。（3）信號綜合放大電路：線性放大，雙向限幅）信號綜合放大電路：線性放大，雙向限幅（4）互補輸出電路：提高與下一級負(fù)載阻抗匹配）互補輸出電路：提高與下一級負(fù)載阻抗匹配能力能力 ：二、勵磁調(diào)節(jié)器原理二、勵磁調(diào)節(jié)器原理 3移向觸發(fā)單元移向觸發(fā)單元 （1）移向觸發(fā)：）移向觸發(fā)： （2）整流輸出）整流輸出 ：SYMSMUUarccosSYMSMAVRdUUEEUU1135.1cos35.14 自動自動-手動自動切換手動自動切換 （1）自動勵磁調(diào)節(jié)器（）自動勵磁調(diào)節(jié)器（AC），是主勵磁調(diào)節(jié)器。正常時，），是主勵磁調(diào)節(jié)器。正常時，AC工作，工作，DC做備用。做備用。（2）手手動動勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)

17、器（DC）。當(dāng)）。當(dāng)AC故障時，由自動故障時，由自動-手動自手動自動切換動切換 裝置控制裝置控制，DC投入運行。投入運行。二、勵磁調(diào)節(jié)器原理二、勵磁調(diào)節(jié)器原理 4 自動自動-手動自動切換手動自動切換 （3）設(shè)有）設(shè)有DC自動跟蹤自動跟蹤AC的自動跟隨器，可確保切換沖擊電的自動跟隨器，可確保切換沖擊電流最小。流最小。（4）手手動動勵磁調(diào)節(jié)器勵磁調(diào)節(jié)器（DC）。）。 只有測量比較單元、綜合放大單元退出工作，而脈沖觸發(fā)單元則繼續(xù)只有測量比較單元、綜合放大單元退出工作，而脈沖觸發(fā)單元則繼續(xù)工作。工作。 DC給出給出的的控制信號控制信號 與與AC電壓電壓 相等時，兩種方式的切換才能平滑相等時，兩種方式的

18、切換才能平滑進(jìn)行。進(jìn)行。 勵磁調(diào)節(jié)器里設(shè)有專門的平衡指示電路保證調(diào)節(jié)方式的平穩(wěn)切換。勵磁調(diào)節(jié)器里設(shè)有專門的平衡指示電路保證調(diào)節(jié)方式的平穩(wěn)切換。SMUSMU三、勵磁調(diào)節(jié)靜態(tài)工作特性三、勵磁調(diào)節(jié)靜態(tài)工作特性勵磁調(diào)節(jié)器簡化框圖1靜態(tài)工作特性的合成靜態(tài)工作特性的合成1()deGREFUK UU2SMdeUK U34AVRSMUK K U余弦觸發(fā)單元全控整流電路三、勵磁調(diào)節(jié)靜態(tài)工作特性三、勵磁調(diào)節(jié)靜態(tài)工作特性1靜態(tài)工作特性的合成靜態(tài)工作特性的合成UG升高，UAVR急劇減小；反之，UAVR急劇增加。（a,b）內(nèi)電壓變化極小。()AVRGREFUK UU231211ccREFVZVZccKKUUUKK120

19、00VZVZKUUUVZ2越小，即Rp移向負(fù)電源側(cè)，UAVR越大，特性曲線右移。2發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)靜態(tài)特性 （1）同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性是）同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的靜態(tài)工作特性是指在沒有人工參與調(diào)節(jié)的情況下，發(fā)電機機端指在沒有人工參與調(diào)節(jié)的情況下，發(fā)電機機端電壓與發(fā)電機電流的無功分量之間的靜態(tài)特性電壓與發(fā)電機電流的無功分量之間的靜態(tài)特性。此特性通常稱為。此特性通常稱為發(fā)電機無功調(diào)節(jié)特性。發(fā)電機無功調(diào)節(jié)特性。發(fā)電機的發(fā)電機的IEF與無功負(fù)荷電流與無功負(fù)荷電流IQ之間的關(guān)系之間的關(guān)系轉(zhuǎn)子電流一定的情況下轉(zhuǎn)子電流一定的情況下，隨著隨著無功電流的增加無功電流的

20、增加機端電壓降低機端電壓降低隨著轉(zhuǎn)子電流的增大，發(fā)隨著轉(zhuǎn)子電流的增大，發(fā)電機無功電流也增大電機無功電流也增大0IGQIEE(IEF)UG= UGNIGQUG發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)特性發(fā)電機的無功調(diào)節(jié)特性abUG= UGNUG= UG0（2）發(fā)電機機端電壓調(diào)差率：）發(fā)電機機端電壓調(diào)差率： 在自動勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元投入、電壓給在自動勵磁調(diào)節(jié)器的調(diào)差單元投入、電壓給定值固定、發(fā)電機功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電定值固定、發(fā)電機功率因數(shù)為零的情況下，發(fā)電機無功負(fù)荷從零變化到額定值時，用發(fā)電機額定機無功負(fù)荷從零變化到額定值時，用發(fā)電機額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示的發(fā)電機機端電壓變化率。電壓的百分?jǐn)?shù)表示的發(fā)電機機端電壓變

21、化率。 12%100%GGGeUUU保證并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的保證并聯(lián)運行的發(fā)電機組間無功功率的合理合理分配，即改變調(diào)差系數(shù)。分配，即改變調(diào)差系數(shù)。保證發(fā)電機在投入和退出電網(wǎng)運行時能保證發(fā)電機在投入和退出電網(wǎng)運行時能平穩(wěn)的轉(zhuǎn)移平穩(wěn)的轉(zhuǎn)移 無功負(fù)荷，無功負(fù)荷，不不發(fā)生無功功發(fā)生無功功率的沖擊現(xiàn)象，即上下平移無功調(diào)節(jié)特率的沖擊現(xiàn)象，即上下平移無功調(diào)節(jié)特性。性。 一、勵磁調(diào)節(jié)器基本功能一、勵磁調(diào)節(jié)器基本功能 調(diào)整調(diào)差系數(shù)調(diào)整調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)決定于勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)總的放大倍數(shù)。一般自動勵磁調(diào)節(jié)系數(shù)總調(diào)差系數(shù)決定于勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)總的放大倍數(shù)。一般自動勵磁調(diào)節(jié)系數(shù)總的放大倍數(shù)是足夠大的，因而帶有勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機調(diào)差系數(shù)一般的放大倍數(shù)是足夠大的，因而帶有勵磁調(diào)節(jié)器的發(fā)電機調(diào)差系數(shù)一般1%，近似為無差調(diào)節(jié)。不利于并列運行發(fā)電機無功功率的穩(wěn)定分配。，近似為無差調(diào)節(jié)。不利于并列運行發(fā)電機無功功率的穩(wěn)定分配。22GGNGGGadjUEUUEK四、勵磁調(diào)節(jié)器靜態(tài)工作特性的調(diào)整四、