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          漲知識 | 什么是勵磁系統?

          發布時間:2021-03-15 瀏覽次數:1113
          1.1什么是勵磁系統?


          供給發電機勵磁電流的電源及其附屬設備稱為勵磁系統。


          1.2勵磁系統構成


          它分為勵磁功率單元和勵磁調節器兩個主要部分:

          1.勵磁功率單元向同步發電機轉子提供勵磁電流;

          2.勵磁調節器則根據輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元的輸出。


          1.3勵磁系統的作用


          1.3.1維持發電機或其他控制點(例如發電廠高壓側母線)的電壓在給定水平


          維持電壓水平是勵磁控制系統的主要的任務,有以下3個主要原因:


          ,保證電力系統運行設備的安荃。電力系統中的運行設備都有其額定運行電壓和高運行電壓。保持發電機端電壓在容許水平上,是保證發電機及電力系統設備安荃運行的基本條件之一,這就要求發電機勵磁系統不但能夠在靜態下,而且能在大擾動后的穩態下保證發電機電壓在給定的容許水平上。  


          發電機運行規程規定,大型同步發電機運行電壓不得高于額定值的110%。


          ,保證發電機運行的經濟性。發電機在額定值附近運行是經濟的。如果發電機電壓下降,則輸出相同的功率所需的定子電流將增加,從而使損耗增加。規程規定大型發電機運行電壓不得低于額定值的90%;當發電機電壓低于95%時,發電機應限負荷運行。其他電力設備也有此問題。


          第三,提高維持發電機電壓能力的要求和提高電力系統穩定的要求在許多方面是一致的。勵磁控制系統對靜態穩定、動態穩定和暫態穩定的,都有顯著的作用,而且是為簡單、經濟而有用的措施。


          1.3.2控制并聯運行機組無功功率合理分配


          并聯運行機組無功功率合理分配與發電機端電壓的調差率有關。發電機端電壓的調差率有三種調差特性:無調差、負調差和正調差。


          兩臺或多臺有差調節的發電機并聯運行時,按調差率大小分配無功功率。調差率小的分配的無功多,調差率大的分配到的無功少。

          如果發電機變壓器單元在高壓側并聯,因為變壓器有較大的電抗,如果采用無差特性,經變壓器到高壓側后,該單元就成了有差調節了。若變壓器電抗較大,為使高壓母線電壓穩定,就要使高壓母線上的調差率不至太大,這時發電機可采用負調差特性,其作用是部分補償無功電流在主變壓器上形成的電壓降落,這也稱為負荷補償。 


          調差特性由自動電壓調節器中附加的調差環節整定。與大系統聯網的機組,調差率Ku在土(3%~10%)之間調整。


          同步發電機的勵磁系統種類很多,目前在電力系統中廣泛使用的有以下幾種類型。 


          二、勵磁系統分類


          勵磁系統分類表:

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          自并勵勵磁系統 


          這是自勵系統中接線簡單的勵磁方式。其典型原理圖如圖1-8所示。只用一臺接在機端的勵磁變壓器ZB作為勵磁電源,通過可控硅整流裝置KZ直接控制發電機的勵磁。這種勵磁方式又稱為簡單自勵系統,目前國內比較普遍地稱為自并勵(自并激)方式。


          自并勵系統的組成 


          勵磁系統由以下幾部分構成:勵磁變壓器、可控硅整流裝置、勵磁調節器、滅磁及過電壓保護裝置、初勵裝置。 

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          自并激方式的優點:


          設備和接線比較簡單;由于勵磁系統無轉動部分,具有較高的可靠性;

          勵磁變壓器放置自由,縮短了機組長度;降低了造價,

          勵磁調節速度快,是一種高起始響應的勵磁系統。

          正常停機可使用采用三相全控橋時,逆變滅磁,減輕滅磁系統的負擔。

          自并勵系統的發電機電壓和轉速成一次方關系,對抑制甩負荷后的電壓,要比采用同軸式交流勵磁機的他勵系統有利


          勵磁變壓器 


          勵磁變壓器為勵磁系統提供勵磁能源。對于自并激勵磁系統的勵磁變壓器,通常不設自動開關。高壓側可加裝高壓熔斷器,也可不加。


          勵磁變壓器可設置過電流保護、溫度保護。容量較大的油浸勵磁變壓器還設置瓦斯保護。大多小容量勵磁變壓器一般自己不設保護。變壓器高壓側接線包括在發電機的差動保護范圍之內。勵磁變壓器的聯接組別,通常采用Y/△組別,Y/Y—12組別通常不用。與普通配電變壓器一樣,勵磁變壓器的短路壓降為4%~8%。


          可控硅整流橋 


          自并激勵磁系統中的大功率整流裝置均采用三相橋式接法。這種接法的優點是半導體元件承受的電壓低,勵磁變壓器的利用率高。三相橋式電路可采用半控或全控橋方式。這兩者增強勵磁的能力相同,但在減磁時,半控橋只能把勵磁電壓控制到零,而全控橋在逆變運行時可產生負的勵磁電壓,把勵磁電流急速下降到零,把能量反饋到電網。在當今的自并激勵磁系統中幾乎全部采用全控橋。


          自并激勵磁系統中的大功率整流裝置均采用三相橋式接法。這種接法的優點是半導體元件承受的電壓低,勵磁變壓器的利用率高。三相橋式電路可采用半控或全控橋方式。這兩者增強勵磁的能力相同,但在減磁時,半控橋只能把勵磁電壓控制到零,而全控橋在逆變運行時可產生負的勵磁電壓,把勵磁電流急速下降到零,把能量反饋到電網。在當今的自并激勵磁系統中幾乎全部采用全控橋。


          可控硅整流橋采用相控方式。


          對三相全控橋,當負載為感性負載時,控制角在0o~90o之間為整流狀態(產生正向電壓與正向電流);控制角在90o~150o(理論上控制角可以達到180o考慮到實際存在換流重疊角,以及觸發脈沖有的寬度,所以一般大控制角取150o)之間為逆流狀態(產生負向電壓與正向電流)。


          因此當發電機負載發生變化時,通過改變可控硅的控制角來調整勵磁電流的大小,以保證發電機的機端電壓恒定。

          對于大型勵磁系統,為保證足夠的勵磁電流,多采用數個整流橋并聯。


          整流橋并聯支路數的選取原則為:(N+1)(也有采用N+2的,但考慮到現在可控硅以及可控硅整流橋制造技術的日益成熟,采用2橋冗余似乎已經沒有)。


          N為保證發電機正常勵磁的整流橋個數。即當一個整流橋因故障退出時,不影響勵磁系統的正常勵磁能力。 


          勵磁控制裝置 


          勵磁控制裝置包括自動電壓調節器和起勵控制回路。對于大型機組的自并激勵磁系統中的自動電壓調節器,多采用基于微處理器的微機型數字電壓調節器。勵磁調節器測量發電機機端電壓,并與給定值進行比較,當機端電壓高于給定值時,增大可控硅的控制角,減小勵磁電流,使發電機機端電壓回到設定值。當機端電壓低于給定值時,減小可控硅的控制角,增大勵磁電流,維持發電機機端電壓為設定值。


          這種勵磁方式整個系統轉動接觸元件。其原理圖見圖1-9。

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          無刷勵磁系統中,主勵磁機(ACL)電樞是旋轉的,它發出的三相交流電經旋轉的二管整流橋整流后直接送發電機轉子回路。由于主勵磁機電樞及其硅整流器與主發電機轉子都在同一根軸上旋轉,所以它們之間不需要任何滑環及電刷等轉動接觸元件。無刷勵磁系統中的副勵磁機(PMG)是一個永磁式中頻發電機,它與發電機同軸旋轉。主勵磁機的磁場繞組是靜止的,即它是一個磁靜止、電樞旋轉的交流發電機。 


          無刷勵磁系統革除了滑環、電刷等轉動接觸元件,提高了運行可靠性和減少了機組維護工作量。但旋轉半導體無刷勵磁方式對硅元件的可靠性要求高,不能采用傳統的滅磁裝置進行滅磁,轉子電流、電壓及溫度不便直接測量等。

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          有初學電工的朋友說,始終看不懂電路圖,那么現在咱們用圖解的方式分析電路圖,以自保電路為例。1如圖1,即為自保電路,左側為主回路,右側為控制回路。先介紹一下圖中元器件,QS為斷路器,KM為接觸器(380V線圈),FR為熱繼電器,M為電機。SB1是停止按鈕,SB2是啟動按鈕。如果給帶電的部分標上紅色。如下圖2。2圖2中可看出,沒合上斷路器QS時,只有QS上火帶電。當合上QS以后,如下圖3。3右側控制回路當中可以看出,不按啟動按鈕SB2時,SB2常開點和KM常開點都沒閉合,所以前端電流無法通到接觸器KM線圈。KM只有后端一根線接通,形不成回路,所以不能吸合。左側主回路當中KM三個主觸點也就無法閉合,電機無法通電,所以停止。當按下SB2以后,如下圖4:4圖4中看出,由于SB2常開閉合,電流通入KM線圈,KM吸合,主觸點閉合,電機轉動,同時KM常開輔助觸點閉合。5圖5中看出,即使松開SB2按鈕,SB2常開觸點斷開,但仍有電流通過KM常開點流入KM線圈,保持KM繼續吸合,電機繼續轉動,這就是自保,也叫自鎖。6如圖6,要停止時,按下停止按鈕SB1,常閉點斷開,切斷電流,KM釋放,電機停止,KM常開輔助觸點斷開。即使松開停止按鈕SB1,常閉點閉合,但SB2和KM常開點都是斷開狀態,所以KM仍然不吸合。7圖7中, 如熱繼電器FR動作,FR常閉輔助觸點斷開,切斷接觸器線圈另一條線路,KM線圈形不成回路,釋放。免責聲明:本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請時間告知,我們將立即刪除,無任何商業用途! GGD、GGJ低壓無功補償配電柜 ZN85-40.5戶內高壓固封式真空斷路器 XL-21型動力配電柜 GN30-12 戶外跌落式熔斷器 現貨供應高壓熔斷器跌落式熔斷器 出口型熔斷 XLS動力配電柜 GW5-35 戶外隔離開關GW5-40.5 MNS型低壓抽出式開關柜 戶外綜合配電箱
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