发电厂励磁系统原理

水轮发电厂原理水轮发电厂原理水轮发电厂转子水轮发电厂转子励磁的基本概念励磁的基本概念E=4.44fN4.44:有效值系数F:励磁条件与影响N:机端电压影响:与励磁电流关系GFrequency（f）Active Power（P）Reactive Power（Q）Terminal Voltage（Ug）GovernorExcitation励磁的基本任务励磁的基本任务功角发电机空载特性发电机空载特性1、一致性2、空载励磁电流和电压参数3、发电机变压器组空载特性4、过激磁概念E=4.44kwfN U=4.44fNmU=4.44kwfNm发电机短路特性发电机短路特性1、线性与三相一致2、电气制动设置点3、主变高压侧短路特性：测短路主抗Excitation SystemExcitation Control SystemSynchronous Machine RegulatorExciterSynchronousMachinePowerSystem励磁系统励磁系统励磁控制系统励磁控制系统励磁重要概念励磁重要概念现在发电机励磁系统采用单轴直流电励磁；现在发电机励磁系统采用单轴直流电励磁；发电机励磁系统科研主要内容：双轴励磁；交流电励磁；发电机励磁系统科研主要内容：双轴励磁；交流电励磁；励磁系统新科技励磁系统新科技现在励磁控制系统规律现在励磁控制系统规律大多采用传统经典控制理论：大多采用传统经典控制理论：PID+PSS励磁控制系统科研主要内容：励磁控制系统科研主要内容：电力系统稳定器电力系统稳定器PSS；线性最优控；线性最优控制规律（华中科技大学）；非线性最优控制规律制规律（华中科技大学）；非线性最优控制规律（清华大学（清华大学）。励磁控制系统新科技励磁控制系统新科技电力系统励磁控制发展过程：电力系统励磁控制发展过程：nPID 控制；控制；n n PSS 控制控制n n线性最优控制线性最优控制LOPSS（Linear Optimal Control）n n非线性最优控制非线性最优控制NOPSS（Nonlinear Optimal Control）n n非线性鲁棒控制非线性鲁棒控制NRPSS（Nonlinear Robust Control）KVG控制K120s5180VGssssG511100518020)(如K=100GeneratorU ,If fU ,IE EVoltage RegulatorAVR110 V DC400 V ACPotential TransformersCurrent TransformersOutput of Excitation SystemMain Exciter自并励励磁系统自并励励磁系统For Example励磁机他励与自并励励磁机他励与自并励IGBT他励：励磁电源取自励磁机或厂用电等；自励：励磁电源取自发电机本身，可靠性高，但需采取措施保证强励能力。励磁系统的组成与分类励磁系统的组成与分类调调 辅助辅助 整流柜（功率柜）整流柜（功率柜）直流灭磁直流灭磁 灭磁灭磁 节节 控制控制 制动整流柜制动整流柜 开关柜开关柜 电阻柜电阻柜 器器 柜柜 （柔性制动）（柔性制动）S101 S101 S106+S107S106+S107 直流励磁机系统（开关励磁）直流励磁机系统（开关励磁）同轴同轴PTLLQRcFMK*LFLQFCT自动励磁调节器开关式励磁调节器的优点是：结构紧凑，体积小，且励磁电源可靠，不受电力系统电压波动的影响。另外，不存在可控整流桥的触发同步问题，控制简便，运行可靠性高。交流励磁机系统（三机它励）交流励磁机系统（三机它励）同轴同轴交流励磁机系统（二机它励）交流励磁机系统（二机它励）组成：交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电流；AVR控制可控硅的触发角，调整其输出电流，亦称为两机它励励磁系统。励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励磁机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子，亦称为两机一变励磁系统。优点：取消副励磁机，轴系长度缩短；缺点：调节速度慢同轴同轴交流励磁机与自幷励发电机交流励磁机与自幷励发电机同轴同轴 自励系统（并励、复励）自励系统（并励、复励）自并励励磁系统组成：励磁变压器、大功率可控硅整流柜、灭磁及过电压保护、起励设备、自动电压调节器优点：结构简单、响应速度快缺点：强励时系统电压变化复杂交流侧串联自复激励磁系统励磁电压变压器ZB（并联变）的副方电压与励磁电流变压器 GLH（串联变）的副方电压相联（相量相加），然后加在可控硅整流桥KZ上。当发电机负载情况变化时，例如电流增大或功率数降低，则加到可控硅整流桥上的阳极电压增大，故这种励磁方式具有相复励作用。静止静止 交流侧串联自复励与自幷励交流侧串联自复励与自幷励静止静止 交流自复励缺点（有刷励磁）交流自复励缺点（有刷励磁）静止静止 无刷励磁系统无刷励磁系统 组成：主励磁机（ACL）电枢是旋转的，它发出的三相交流电经旋转的二极管整流桥整流后直接送发电机转子回路。无刷励磁系统中的副励磁机（PMG）是一个永磁式中频发电机，它与发电机同轴旋转。主励磁机的磁场绕组是静止的，即它是一个磁极静止、电枢旋转的交流发电机。无刷励磁系统彻底革除了滑环、电刷等转动接触元件，提高了运行可靠性和减少了机组维护工作量。但旋转半导体无刷励磁方式对硅元件的可靠性要求高，不能采用传统的灭磁装置进行灭磁，转子电流、电压及温度不便直接测量等。这些都是需要研究解决的问题旋转旋转 无刷励磁系统无刷励磁系统 旋转旋转自并励磁系统自并励磁系统现代励磁基础现代励磁基础开关励磁可控硅励磁原理可控硅励磁原理三相全控桥电路三相全控桥电路=00:强励状态，强励状态，AC变变DC=0:整流状态，整流状态，AC变变DC=1500:逆变状态，逆变状态，DC变变AC全控桥与半控桥全控桥与半控桥全控桥：全控桥：整流与逆变整流与逆变整流特征相同整流特征相同能够逆变也能续流能够逆变也能续流Uf反相恒定反相恒定If线性衰减线性衰减灭磁快灭磁快半控桥：半控桥：整流与续流整流与续流整流特征相同整流特征相同不能逆变只能续流不能逆变只能续流Uf0If非线性衰减非线性衰减灭磁慢灭磁慢续流二极管续流二极管三相全控桥电路要点三相全控桥电路要点三相全控桥实际电路波形三相全控桥实际电路波形同步发电机励磁的作用同步发电机励磁的作用励磁是发电机励磁，也是系统的励磁，但更重要的还是发电机励磁励磁控制系统的主要任务 1、同步发电机励磁控制系统的最基本和最主要的任务是维持发电机电压在给定水平上 1.1、第一，保证电力系统运行设备的安全。1.2、第二，保证发电机运行的经济性 1.3、第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。2、同步电机励磁系控制统的重要任务是提高电力系统的稳定性 尽管励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且也是改善电力系统稳定的措施中，最为简单、经济而有效的措施。但是，稳定问题还是各有重点，各有分工：静稳由自动电压调节器和系统结构及运行调度负责；暂稳主要由继电保护负责，动稳主要由励磁PSS负责。电力系统稳定简介v电力系统稳定分为三个电量的稳定：v电压稳定（励磁、无功平衡、电压崩溃、人工干预：增加Q）v频率稳定（调速、有功平衡、安稳装置切机、自动减载）v功角稳定（P、Q变化）。v励磁系统提高电力系统的稳定主要是提高电压的稳定，其次是提高功角稳定。频率稳定由调速器负责。v功角稳定又分为三种：静态稳定、暂态稳定和动态稳定。v静态稳定是系统受到小扰动后系统的稳定性（不发生非周期性的振荡）（稳定余度好极限功率问题、安稳切机问题）；v暂态稳定是大扰动后系统在随后的12个周波的稳定性；（周期性振荡）（安稳切机问题、继电保护问题）；v动态稳定是微小扰动或者是大扰动12周波后（暂稳后期），因自动调节作用产生的稳定性稳定（励磁PSS问题）。n静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力。稳定导则还规定，在有防止事故扩大的相应措施的情况下，水电厂送出线路或次要输电线路下列情况下允许只按静态稳定储备送电。n暂态稳定是指电力系统受到大扰动后,各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。暂态稳定的判据是电网遭受每一次大扰动后，引起电力系统各机组之间功角相对增大，在经过第一或第二个振荡周期不失步，作同步的衰减振荡，系统中枢点电压逐渐恢复。n动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。动态稳定的判据是在受到小的或大的扰动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线路功率呈衰减振荡状态，电压和频率能恢复到允许的范围内。我国电力系统稳定导则定义、静稳定破坏举例：华北电网大（同）房（山）线静稳定破坏事故1985年10月，大同电厂2机（额定有功200MW）通过220kV大房线向比较送电。因励磁调节器自动通道有问题，发电机处于手动调节励磁的状态下运行。发电机于130MW状态下已稳定运行很长时间，发电机励磁电流（转子电流）约为1000A。当电厂运行人员根据调度要求把发电机有功出力增加到170MW后，发电机与系统失去同步，发电机失步保护动作后，由于种种原因，造成机组超速，汽轮机严重损坏而报废。事故调查得知，运行人员在增加发电机的有功时（直到失步）没有同时增加发电机的励磁电流，事故后的仿真研究证明，（1）发电机为1000A时的静稳定极限就是170MW，（2）如果发电机是在自动励磁调节的状态下运行，其静稳定极限大于200MW，（3）即使发电机处于手动调节励磁的状态下运行，如果在增加有功出力的同时，运行人员能适当增加发电机的励磁，也可以避免发电机与系统失步的事故发生。单机无限大母线系统(b)短路故障下，功率特性曲线的变化：初始工作曲线1；短路后3；故障切除2 暂态稳定性决定于加速面积abedabcd是否小于或等于减速面积dfed提高暂态稳定性有两种方法提高暂态稳定性有两种方法1、减小加速面积：加快故障切除时间2、增大减速面积：提高励磁电压响应比；提高强励电压倍数，使故障切除后的发电机内电势Eq迅速上升，增加功率输出，以达到增加减速面积的目的。正常工作曲线1；短路曲线3；强励使功率特性曲线增加到bc段（减少了加速面积）；2时故障切除；强励使曲线2的dehg增加到dehg（增大减速面积）；转子功角最大值由m降到m。励磁顶值电压越高，电压响应越快，励磁调节励磁顶值电压越高，电压响应越快，励磁调节对改善暂态稳定的效果越明显。但负面影响越对改善暂态稳定的效果越明显。但负面影响越大。正确的思路是在不影响励磁可靠性的基础大。正确的思路是在不影响励磁可靠性的基础上强调励磁强励倍数。上强调励磁强励倍数。（水电（水电2 2倍倍;国标国标2 2倍倍+80%=2.5;+80%=2.5;三峡三峡2.5+80%=3.125;1000V,OK2.5+80%=3.125;1000V,OK）.）发电机转子运动方程：、。K1主要是同步力矩环节；D转子阻尼环节；K4发电机去磁电枢反应；K5励磁正负阻尼系数；K2和K6主要是励磁阻尼力矩环节。K5为正，这时AVR的作用是引入了一个负的同步转矩和一个正的阻尼转矩，有利于动态稳定；当发电机与系统的外接电抗较大，并且发电机的输出功率较高时，系数K5为负，这时AVR的作用是引入了一个正的同步转矩和一个负的阻尼转矩不利于动态稳定；功角稳定比喻v腕中放置一个球，且受到外部的一个小外力，它就偏离原来的位置。如果这个腕的高度很矮，像一个盘子，该球就有可能从碗中掉下来。此时，我们就说这个系统静稳不足。提高腕的高度最经济的办法就是采用自动电压调节器。v当碗中的球受到一个大的外力，怎样保证该球不飞出，最主要措施就是快速的继电保护。继保的作用就相当于减少这个外部力量的作用时间，继保越快，外力的作用时间就越短，这个球就不会一下子掉下来。自动电压调节器此时作用相当于自动改变这个腕的坡度，当这个球上升时增加坡度，当这个球下降时就减少这个坡度，使这个球在碗中滚动幅度迅速减小。v当腕和球之间的摩擦很小，这个球受到扰动后在碗中滚动幅度大且时间长。动稳定影响到电力系统阻尼，就如同影响这个碗中的摩擦系数一样，正阻尼就是增大摩擦系数，负阻尼减少摩擦系数。当这个球在滚动中，如果有一个外力在其上升时帮助其上升，在其下降时帮助其下降，这个球的滚动幅度就越滚越大，反之就越滚越小并最终停下来。PSS的作用就是增加阻尼。励磁负阻尼比喻：荡秋千在荡秋千中，我们停止外力，秋千就会在摩擦系数的作用下慢慢停下；当我们外加使秋千停下来的外力，它就会马上停下；当我们外加使这个秋千荡起来的外力，它就越荡越高。电力系统的动稳就像荡秋千一样，励磁负阻尼，就产生一个使秋千荡起来的外力，励磁正阻尼产生一个使秋千停下来的外力。比较这两个外力，主要的问题就是作用在秋千上的时间不同，由于发电机转子的电感，励磁对秋千所产生的外力总是滞后，正是这种滞后效应造成励磁负阻尼。如果我们用PSS的超前环节来校正这个滞后作用，励磁的负阻尼就变为正阻尼，这就是PSS的原理。P 1 摆动 阻尼 2 稳定q Ug AVR作用小、反应慢 Uf小 If小 P（力矩象限不明）对影响极小。q Ug AVR作用大、反应快 Uf大 If大 P（力矩第二象限）产生负阻尼使原来的阻尼变小，对负面影响。q Ug AVR作用大、反应快 Uf大 If大，P（力矩第一象限）产生正阻尼使原来的阻尼变大，对正面影响。v本机振荡模式v地区性振荡模式（local model）：频率一般在0.52.0Hz；v区域间振荡模式（interarea model、tieline model）：频率一般在0.10.5Hz）。小系统：0.52.5Hz；大系统：0.22.5Hz；全国联网：0.12.0Hz；解决励磁产生负阻尼，造成系统产生低频振荡的方法是附加控制，即电力系统稳定器，线性最优励磁控制器，各种智能控制器。依据F.D.迪米洛和C.康柯迪亚理论设计的电力系统稳定器(Power system stabilizer)，简称PSS，即为抑制系统低频振荡和提高电力系统动态稳定性而设置的。建立平面坐标系T1：励磁产生的电磁力矩T2：PSS产生的电磁力矩PSS:附加励磁控制信号AVR(PID)PSS产生的电磁力矩 PSS输入信号、Pe、P、f测量轴转速，测量和处理比较复杂,轴系扭转的处理更加困难，使用较少测量过剩功率P，测量和处理更加复杂,输入信号多，使用也少测量电功率Pe，在假定机械功率不变的情况下，可以得到过剩功率P，使用广泛，效果不错。但在原动机功率变化时会出现反调现象。测量机端电压频率f，克服了测量处理上的困难，但由于发电机电抗的影响，f与频差不完全一致，因而效果上稍差PSS模型简介输入量、优缺点、反调加速电功率型PSSPSS1APSS2APSS2B时域分析国外发生“低频振荡”实例96年8月10日，当天美国WSCC处于水电大发,向南输送很重的负荷.由于一条500Kv联络线故障断开,潮流转移使得局部地区电压偏低,此时一个水电厂13台机组由于励磁误动而相继断开，系统出现了0.24Hz左右的增幅低频振荡，使系统失去稳定,解列成数个小系统。值得特别注意的是加拿大Powertech Lab Inc.公司事后作的仿真研究证明，如果把南加卅(系统受端)一台机组PSS参数重新调整，另一台机组的PSS由退出状态改成投入状态，则上述负阻尼增幅振荡不会出现。上图为实际录波曲线，下图为仿真曲线。国内发生过许多次“低频振荡”（1）1983年5月，湖北电网220kV葛凤线发生低频振荡；1983年10月，湖南电网220kV凤常线，试验证明有低频振荡发生；1984年3月，广东电网与香港电网联网，由香港向广东送电。在34月约一个约时间内，发生了10多次低频振荡。1994年月，南方电网发生低频振荡，并导致电网的西部与东部失去同步，东部地区损失数十万负荷。1998年7月，川渝电网二滩电厂机组与系统发生低频振荡，导致机组跳闸，见图43。其后，因过磁通限制动作，错误地将PSS退出（系调节器设计逻辑所致），又发生过多次低频振荡，但未造成系统事故。国内发生过许多次“低频振荡”（2）2003年2月23日、3月6日和3月7日的上午7时至8时间，在南方电网的云南至天生桥（罗马线）、天生桥至广东、广东至香港的联络线上，出现过5次低频振荡。图4-4为2月23日的罗马线功率的录波图。经过分析和研究，这些低频振荡都是励磁系统的负阻尼作用引起的，在当时的运行方式下，罗马线功率大于630MW时，就会出现低频增幅振荡。分析和研究还表明，只要在相应的机组上配置电力系统稳定器，就可以制止这种低频振荡的发生 国内发生过许多次“低频振荡”（3）2005年9月，华北电网也曾发生过负阻尼低频振荡，是蒙西电网的万家寨电厂对主网的低频振荡。主要原因也是万家寨水电厂的机组虽然配有电力系统稳定器但没有投入运行。2006年西北电网也曾发生过负阻尼低频振荡。青海公伯峡水电厂有5台300MW水轮发电机组，装机容量1500MW，电力通过330kV和750kV输电线路送到负荷中心。2006年西北电网进行电网试验时，在公伯峡外送电力达到1000MW出现了低频振荡，查其原因，是因为公伯峡5台机组只有一台机组完成了电力系统稳定器的试验，并投入了运行，其它4台机组的稳定器没有完成调整、试验，没有投入运行。在紧急组织人力完成全部PSS试验并全部投入运行后，公伯峡1500MW的电力全部送出都没有出现低频振荡。2007年2月，广西电网也曾发生过负阻尼低频振荡，是广西的平班电厂对主网的低频振荡。主要原因也是平班水电厂的机组虽然配有电力系统稳定器但没有投入运行。励磁调节器原理图励磁调节器原理图 移相触发器原理：UtUk触发脉冲 模拟式移相电路：余弦移相、锯齿波移相 AVR（自动）恒电压闭环自动电压调节器 ECRECR（手动）（手动）恒电流闭环励磁电流调节器 电压给定Ugref 电流给定Ifref PID调节计算 限制功能 控制电压Uk 恒无功闭环：恒无功闭环：AVR的辅助控制的辅助控制PSSUgactUgrefIfrefIfactIfregUregUfreg 励磁调节器构成励磁调节器构成 励磁调节器功能简介励磁调节器功能简介无功补偿（调差）强励电流限制（快速限制）过励限制（励磁电流慢速、反时限）欠励限制（P-Q）定子电流限制（过无功限制）伏赫限制（V/HZ、U/F）（过激磁）软起励功能PSS功能电制动功能PT断线保护 强励限制与过励限制强励限制与过励限制 欠励限制欠励限制 发电机进相不能太深，否则定子绕组的端部、磁轭等部件可能过热，将严重影响发电机的运行安全，失磁保护将动作停机。为了保证机组的稳定运行，低励限制器必须在机组超过限制区之前将定子电压升高，以使机组运行点回到允许的允许范围之内。定子电流限制定子电流限制（过无功限制、过励限制过无功限制、过励限制）定子电流限制还可以采用根据发电机输出的有功功率来确定发电机允许输出无功功率的方式来实现，即过无功限制当发电机电流超过了限制区，如果此时机组运行在进相状态，则限制器动作，增加励磁电流；如果此时机组在迟相运行，则限制动作，减少励磁电流。总之，定子电流限制器的作用是调节发电机定子电流中的无功分量，使发电机电流回到限制区以内运行。进相运行超过限制区迟相运行超过限制区发电机定子电流有功电流分量无功电流分量调节死区10功率因数1附近没有操作伏赫限制以及其他辅助功能伏赫限制以及其他辅助功能设计U/F限制器是为了保护机组及与机组相连的变压器过激磁。当机组频率降低的时候，为了使机组的机端电压保持恒定，励磁系统将会增加励磁电流，此时，如果机组在低频率的情况下使机端电压保持在额定值，那么对机组及所有与机组相连的变压器而言，将有可能出现过磁通现象（尤其是主变压器），从而对机组及变压器造成损坏。其他辅助控制功能1、PT断线保护功能；2、软起励功能；3、主开关容错功能；4、同步电压断线保护U=4.44fNm励磁调节器自动控制原理简图励磁调节器自动控制原理简图Ugset为机端电压设定值，Ugact为机端电压实际值，Uk为控制电压，Vs为励磁电源电压，T c为机端电压采样时间常数，TF为发电机励磁电压反馈时间常数，PI为比例-积分控制，TSCR、Tg分别为可控硅整流桥等效时间常数和发电机等效时间常数励磁调节器手动控制原理简图励磁调节器手动控制原理简图Ifset和Ifact分别表示转子电流的设定值和实际值,Uk为控制电压，Vs为励磁电源电压，T c为机端电压采样时间常数，TF为发电机励磁电压反馈时间常数，PI为比例-积分控制，TSCR、Tg分别为可控硅整流桥等效时间常数和发电机等效时间常数励磁调节器三种控制模式结构励磁调节器三种控制模式结构励磁系统与其他设备的关系（研究）励磁系统与其他设备的关系（研究）励磁系统与励磁控制系统运行励磁系统与励磁控制系统运行 Turbine Governor Voltage Regulator Pe PSS Vt It n,P G 3 Turbine-Vf Vtref Peref h 汽轮发电机调节原理汽轮发电机调节原理1、调节无功的方法2、调无功对有功的影响（瞬时p摆动，平均P不变）1、调节有功的方法2、调有功对无功的影响（AVR变化小，ECR变化大）励磁调差原理与应用励磁调差原理与应用 并网产生无功冲击的分析并网产生无功冲击的分析1、相位不一致产生的冲击电流，属于有功电流。由于机械、相位不一致产生的冲击电流，属于有功电流。由于机械功率不变，因冲击产生的有功振荡几次后回到原位。功率不变，因冲击产生的有功振荡几次后回到原位。2、电压不一致产生的冲击电流，属于无功电流，由此产生、电压不一致产生的冲击电流，属于无功电流，由此产生机组并网时无功的突变，但一般不超过机组并网时无功的突变，但一般不超过5%。3、由于并网前机端电压一般为、由于并网前机端电压一般为100%，而系统电压不是，而系统电压不是100%，一旦并网，机端电压几乎就强行的等于系统电压，一旦并网，机端电压几乎就强行的等于系统电压，此时，除了前述产生的无功冲击外，励磁调节器还按照调差此时，除了前述产生的无功冲击外，励磁调节器还按照调差系数，将机组无功调整到当前机端电压所对应的无功。系数，将机组无功调整到当前机端电压所对应的无功。UgQ并网条件机组无功调节原理框图全控桥强励与强减全控桥强励与强减强励强励=10=100 0 强减强减=150=1500 0 励磁调节器控制模型简化励磁调节器控制模型简化AVR与各限制器关系与各限制器关系西门子励磁调节器与各限制器关系西门子励磁调节器与各限制器关系开关励磁原理开关励磁原理AC变变DCDC变变AC非相控电路非相控电路不需要同步不需要同步小功率小功率小励磁小励磁开关励磁原理示意开关励磁原理示意可控硅组件与整流柜可控硅组件与整流柜 移相原理移相原理模拟电路移相原理模拟电路移相原理 数字移相原理之一数字移相原理之一1、首先计算、首先计算角；角；2、将、将角转换为计数器的角转换为计数器的计数时间计数时间T；3、由同步点启动计数器，、由同步点启动计数器，计数时间就是计数时间就是角；角；4、计数时间到，触发相应、计数时间到，触发相应的可控硅；的可控硅；5、每隔、每隔600再触发下一个可再触发下一个可控硅，共控硅，共6个可控硅；个可控硅；6、每发一个脉冲，启动脉、每发一个脉冲，启动脉宽中断，控制脉冲宽度。宽中断，控制脉冲宽度。励磁调节器输出脉冲励磁调节器输出脉冲脉冲变压器作用隔离功率匹配脉冲发展形式宽脉冲双脉冲宽高频脉冲双高频脉冲 励磁调节器硬件简介励磁调节器硬件简介 励磁调节器软件简介励磁调节器软件简介软件语言发展汇编语言C语言可编程语言列表语言图形语言组态语言技术（ABB UNITROL5000励磁组态语言）发电机事故灭磁灭磁的主要目的灭磁的主要目的 在机组故障情况下断开灭磁开关、导通灭磁回路(a,b,c,d 4)快速吸收转子能量衡量发电机灭磁性能指标有两个：灭磁速度和灭磁电压。其要求是速度快即灭磁时间短，灭磁电压不能超过转子允许电压值。最优的灭磁系统是灭磁电压较高且在灭磁过程中保持恒定，只有这样，灭磁电流才能按线性方式衰减，其灭磁时间才最短。最优的灭磁系统称为理想灭磁系统 发电机发电机发电机出口开关发电机出口开关灭磁电阻灭磁电阻RE可控硅整流桥可控硅整流桥cdIf,Ufp.u.tt=0ba理想灭磁、理想灭磁、SIC灭磁、线性电阻灭磁灭磁、线性电阻灭磁灭磁开关的种类灭磁开关分类：灭磁开关分类：单断口、双断口、单断口、双断口、多断口（主断口、弧断口、放电断口多断口（主断口、弧断口、放电断口即常闭触头）即常闭触头）灭磁开关结构选择1、具有常闭辅助断口的灭磁开具有常闭辅助断口的灭磁开关最适合放电灭磁方式，也是关最适合放电灭磁方式，也是专用灭磁开关的标志；专用灭磁开关的标志；2、双断口灭磁开关比单断口灭双断口灭磁开关比单断口灭磁开关更加适合励磁回路的应磁开关更加适合励磁回路的应用，检修试验方便；用，检修试验方便；3、设置专用的弧触头有利于保设置专用的弧触头有利于保护主触头，维护工作量少；护主触头，维护工作量少；4、采用短电弧栅灭弧原理，即采用短电弧栅灭弧原理，即采用金属灭弧栅灭弧罩，吸热采用金属灭弧栅灭弧罩，吸热好，电弧稳定；电磁吹弧简单好，电弧稳定；电磁吹弧简单DMX和和CEX灭磁灭磁开关结构开关结构最好、是最好、是专业灭磁专业灭磁开关，推开关，推荐使用荐使用灭磁电阻的种类v线性电阻线性电阻1（大功率）（慢）（大功率）（慢）v非线性电阻（低场强大电流非线性电阻（低场强大电流）碳化硅灭磁电阻碳化硅灭磁电阻2（SiC）（稍快）（稍快）氧化锌灭磁电阻氧化锌灭磁电阻3（ZnO）（最快）（最快）灭磁电阻伏安特性曲线灭磁电阻伏安特性曲线灭磁方式种类串联灭串联灭磁、并磁、并联灭磁联灭磁电路原电路原理比较理比较LPUZ+-MK+UK -IK-+ULRVLQILuIRVv灭磁换流公式vUk Uz ULv整流：Uk Uz UL，Uk要求高，不推荐使用；v逆变：Uk Uz UL，Uk要求低，直流灭磁推荐；v封脉冲：Uk Uz UL，Uz交变，交流灭磁推荐。a90Uz波形KA+KA-LBIAIBICMKAMKBMKCKB+KB-KC+KC-ULQILRV 灭磁换流公式：Uk Uz ULKA+KA-LBIAIBICMKAMKBMKCKB+KB-KC+KC-ULQILRV A-ABC-C-B导通周期12060不切脉冲灭磁过程简述：1、KA+、KB+导通时分开关；2、MKB分断；MKA和MKC无法关断，电弧燃烧；3、KB+不导通，KA+无法关断；4、KA-导通、KC-被关断；5、KA+和KA-导通，电流续流；6、MKA、MKC关断。SCR关断条件脉冲顺序1 1、在交流灭磁过程中，如果能够切除脉冲，、在交流灭磁过程中，如果能够切除脉冲，励磁变二次侧交流电压的负半波就会引导励磁励磁变二次侧交流电压的负半波就会引导励磁电流进入灭磁电阻，使得交流灭磁开关安全分电流进入灭磁电阻，使得交流灭磁开关安全分断，快速灭磁任务完成。断，快速灭磁任务完成。2 2、在脉冲正常的条件下进行交流灭磁，会造、在脉冲正常的条件下进行交流灭磁，会造成励磁电流经同相可控硅短路，尽管交流灭磁成励磁电流经同相可控硅短路，尽管交流灭磁开关也可以安全分断，但灭磁电阻无法投入工开关也可以安全分断，但灭磁电阻无法投入工作，放电灭磁变为续流灭磁，达不到快速灭磁作，放电灭磁变为续流灭磁，达不到快速灭磁的目的。的目的。灭磁命令逆变励磁电流下降到零闭锁脉冲逆变终止合S107跳S102跳S101中间继电器1、转子过电压保护配置：非线性电阻、跨接器、阻容保护、一体化阻容保护、阻断式阻容保护；2、跨接器原理接线、BOD元件原理；3、压敏电阻、可控硅阻容保护等配置原则。转子结构不同：空心与实心转子结构不同：空心与实心灭磁要求就不同：快速与慢速灭磁要求就不同：快速与慢速转子绕组：转子绕组：励磁绕组、阻尼绕组、励磁绕组、阻尼绕组、阻尼绕组作用阻尼绕组作用UgUgIfIfttt水轮机快速灭磁t汽轮机快速灭磁碳化硅与氧化锌电阻灭磁波形区别碳化硅与氧化锌电阻灭磁波形区别重要励磁录波图重要励磁录波图自动起励试验录波图自动起励试验录波图 重要励磁录波图重要励磁录波图自动逆变试验录波图自动逆变试验录波图 重要励磁录波图重要励磁录波图甩负荷跳灭磁开关录波图甩负荷跳灭磁开关录波图 重要励磁录波图重要励磁录波图甩负荷甩负荷甩负荷灭磁甩负荷灭磁UNITROL5000瑞士瑞士ABB公司（上海公司（上海ABB、广科院、东方电机厂、广科院、东方电机厂、哈尔滨电机厂哈尔滨电机厂）EX2100美国美国GE公司（北京光耀、哈尔滨电机厂、公司（北京光耀、哈尔滨电机厂、南瑞电控）南瑞电控）NES5000自并励励磁系统框图EXC-9000自并励励磁系统框图GS模拟量总线板900E开关量总线板900HChannel AChannel BChannel C 900CDSPCPUI/O接 口 板900ADSPCPUI/O接 口 板900AA/DD/A900P900N人 机 接 口900J900KCANBUSQFGPULSE BUS900K900MLCDQ80SA02SA01T02EXCITATIONTRANSFORMERT05Q02F05U BATT.AC AUX.BUSAC BUSDC BUSVI01VI02DC24V BUSQ90U AUX.R03V03Q03R02F02G31G34G33G32MLCD900G900ILCD串 行 通 讯输 出 信 号IPC调调 辅助辅助 直流灭磁直流灭磁 灭磁灭磁 制动制动节节 控制控制 整流柜（功率柜）整流柜（功率柜）开关柜开关柜 电阻柜电阻柜 整流整流器器 柜柜 S101 S101 S106+S107S106+S107 柜柜转子过电压保护跳闸转子过电压保护跳闸转子温度测量转子温度测量 V/Hz引起饱和引起饱和 温度跳闸温度跳闸报警报警 过载过载励磁系统保护监测报警功能 硬件自监报警跳闸硬件自监报警跳闸 软件自监报警跳闸软件自监报警跳闸 内部供电报警跳闸内部供电报警跳闸外部故障跳闸外部故障跳闸AVR电源报警电源报警故障信息记录故障信息记录限制动作记录限制动作记录面板显示面板显示 内部短路内部短路 可控硅过载可控硅过载 单柜退出单柜退出可控硅监测可控硅监测 报警报警停停风报警风报警单柜退出单柜退出 PT信号信号 断线报警断线报警谢谢大家！谢谢大家！