你所在的位置：1.1什么是勵(lì)磁系統(tǒng)？
供給發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的電源及其附屬設(shè)備稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。
1.2勵(lì)磁系統(tǒng)構(gòu)成
它分為勵(lì)磁功率單元和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器兩個(gè)主要部分：
1.勵(lì)磁功率單元向同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流；
2.勵(lì)磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)輸入信號(hào)和給定的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則控制勵(lì)磁功率單元的輸出。
1.3勵(lì)磁系統(tǒng)的作用
1.3.1維持發(fā)電機(jī)或其他控制點(diǎn)(例如發(fā)電廠高壓側(cè)母線)的電壓在給定水平
維持電壓水平是勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要的任務(wù)，有以下3個(gè)主要原因:
，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備的。電力系統(tǒng)中的運(yùn)行設(shè)備都有其額定運(yùn)行電壓和高運(yùn)行電壓。保持發(fā)電機(jī)端電壓在容許水平上，是保證發(fā)電機(jī)及電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的基本條件之一，這就要求發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)不但能夠在靜態(tài)下，而且能在大擾動(dòng)后的穩(wěn)態(tài)下保證發(fā)電機(jī)電壓在給定的容許水平上。
發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，大型同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓不得高于額定值的110％。
，保證發(fā)電機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。發(fā)電機(jī)在額定值附近運(yùn)行是經(jīng)濟(jì)的。如果發(fā)電機(jī)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(guī)程規(guī)定大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓不得低于額定值的90％；當(dāng)發(fā)電機(jī)電壓低于95％時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)限負(fù)荷運(yùn)行。其他電力設(shè)備也有此問(wèn)題。
第三，提高維持發(fā)電機(jī)電壓能力的要求和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定的要求在許多方面是一致的。勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定的，都有顯著的作用，而且是為簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而有效的措施。
1.3.2控制并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組無(wú)功功率合理分配
并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組無(wú)功功率合理分配與發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)差率有關(guān)。發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)差率有三種調(diào)差特性：無(wú)調(diào)差、負(fù)調(diào)差和正調(diào)差。
兩臺(tái)或多臺(tái)有差調(diào)節(jié)的發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí),按調(diào)差率大小分配無(wú)功功率。調(diào)差率小的分配的無(wú)功多,調(diào)差率大的分配到的無(wú)功少。
如果發(fā)電機(jī)變壓器單元在高壓側(cè)并聯(lián),因?yàn)樽儔浩饔休^大的電抗,如果采用無(wú)差特性,經(jīng)變壓器到高壓側(cè)后,該單元就成了有差調(diào)節(jié)了。若變壓器電抗較大,為使高壓母線電壓穩(wěn)定,就要使高壓母線上的調(diào)差率不至太大,這時(shí)發(fā)電機(jī)可采用負(fù)調(diào)差特性,其作用是部分補(bǔ)償無(wú)功電流在主變壓器上形成的電壓降落,這也稱為負(fù)荷補(bǔ)償。
調(diào)差特性由自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器中附加的調(diào)差環(huán)節(jié)整定。與大系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的機(jī)組,調(diào)差率Ku在土(3%～10%)之間調(diào)整。
同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)種類很多，目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用的有以下幾種類型。
二、勵(lì)磁系統(tǒng)分類
勵(lì)磁系統(tǒng)分類表：
自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)
這是自勵(lì)系統(tǒng)中接線簡(jiǎn)單的勵(lì)磁方式。其典型原理圖如圖1-8所示。只用一臺(tái)接在機(jī)端的勵(lì)磁變壓器ZB作為勵(lì)磁電源，通過(guò)可控硅整流裝置KZ直接控制發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁。這種勵(lì)磁方式又稱為簡(jiǎn)單自勵(lì)系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)比較普遍地稱為自并勵(lì)（自并激）方式。
自并勵(lì)系統(tǒng)的組成
勵(lì)磁系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：勵(lì)磁變壓器、可控硅整流裝置、勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、滅磁及過(guò)電壓保護(hù)裝置、初勵(lì)裝置。
自并激方式的優(yōu)點(diǎn)：
設(shè)備和接線比較簡(jiǎn)單；由于勵(lì)磁系統(tǒng)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部分，具有較高的可靠性；
勵(lì)磁變壓器放置自由，縮短了機(jī)組長(zhǎng)度；降低了造價(jià)，
勵(lì)磁調(diào)節(jié)速度快，是一種高起始響應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)。
正常停機(jī)可使用采用三相全控橋時(shí)，逆變滅磁，減輕滅磁系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。
自并勵(lì)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速成一次方關(guān)系，對(duì)抑制甩負(fù)荷后的電壓，要比采用同軸式交流勵(lì)磁機(jī)的他勵(lì)系統(tǒng)有利
勵(lì)磁變壓器
勵(lì)磁變壓器為勵(lì)磁系統(tǒng)提供勵(lì)磁能源。對(duì)于自并激勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁變壓器，通常不設(shè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)。高壓側(cè)可加裝高壓熔斷器，也可不加。
勵(lì)磁變壓器可設(shè)置過(guò)電流保護(hù)、溫度保護(hù)。容量較大的油浸勵(lì)磁變壓器還設(shè)置瓦斯保護(hù)。大多小容量勵(lì)磁變壓器一般自己不設(shè)保護(hù)。變壓器高壓側(cè)接線包括在發(fā)電機(jī)的差動(dòng)保護(hù)范圍之內(nèi)。勵(lì)磁變壓器的聯(lián)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(lì)磁變壓器的短路壓降為4%～8%。
可控硅整流橋
自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中的大功率整流裝置均采用三相橋式接法。這種接法的優(yōu)點(diǎn)是半導(dǎo)體元件承受的電壓低，勵(lì)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(qiáng)勵(lì)磁的能力相同，但在減磁時(shí)，半控橋只能把勵(lì)磁電壓控制到零，而全控橋在逆變運(yùn)行時(shí)可產(chǎn)生負(fù)的勵(lì)磁電壓，把勵(lì)磁電流急速下降到零，把能量反饋到電網(wǎng)。在當(dāng)今的自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中幾乎全部采用全控橋。
自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中的大功率整流裝置均采用三相橋式接法。這種接法的優(yōu)點(diǎn)是半導(dǎo)體元件承受的電壓低，勵(lì)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(qiáng)勵(lì)磁的能力相同，但在減磁時(shí)，半控橋只能把勵(lì)磁電壓控制到零，而全控橋在逆變運(yùn)行時(shí)可產(chǎn)生負(fù)的勵(lì)磁電壓，把勵(lì)磁電流急速下降到零，把能量反饋到電網(wǎng)。在當(dāng)今的自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中幾乎全部采用全控橋。
可控硅整流橋采用相控方式。
對(duì)三相全控橋，當(dāng)負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，控制角在0o～90o之間為整流狀態(tài)（產(chǎn)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(dá)到180o考慮到實(shí)際存在換流重疊角，以及觸發(fā)脈沖有的寬度，所以一般大控制角取150o）之間為逆流狀態(tài)（產(chǎn)生負(fù)向電壓與正向電流）。
因此當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)改變可控硅的控制角來(lái)調(diào)整勵(lì)磁電流的大小，以保證發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓恒定。
對(duì)于大型勵(lì)磁系統(tǒng)，為保證足夠的勵(lì)磁電流，多采用數(shù)個(gè)整流橋并聯(lián)。
整流橋并聯(lián)支路數(shù)的選取原則為：（N+1）（也有采用N+2的，但考慮到現(xiàn)在可控硅以及可控硅整流橋制造技術(shù)的日益成熟，采用2橋冗余似乎已經(jīng)沒(méi)有）。
N為保證發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁的整流橋個(gè)數(shù)。即當(dāng)一個(gè)整流橋因故障退出時(shí)，不影響勵(lì)磁系統(tǒng)的正常勵(lì)磁能力。
勵(lì)磁控制裝置
勵(lì)磁控制裝置包括自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器和起勵(lì)控制回路。對(duì)于大型機(jī)組的自并激勵(lì)磁系統(tǒng)中的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，多采用基于微處理器的微機(jī)型數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器。勵(lì)磁調(diào)節(jié)器測(cè)量發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，并與給定值進(jìn)行比較，當(dāng)機(jī)端電壓高于給定值時(shí)，增大可控硅的控制角，減小勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓回到設(shè)定值。當(dāng)機(jī)端電壓低于給定值時(shí)，減小可控硅的控制角，增大勵(lì)磁電流，維持發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓為設(shè)定值。
這種勵(lì)磁方式整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件。其原理圖見(jiàn)圖1-9。
無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中，主勵(lì)磁機(jī)（ACL）電樞是旋轉(zhuǎn)的，它發(fā)出的三相交流電經(jīng)旋轉(zhuǎn)的二管整流橋整流后直接送發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路。由于主勵(lì)磁機(jī)電樞及其硅整流器與主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子都在同一根軸上旋轉(zhuǎn)，所以它們之間不需要任何滑環(huán)及電刷等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件。無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)中的副勵(lì)磁機(jī)（PMG）是一個(gè)永磁式中頻發(fā)電機(jī)，它與發(fā)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)。主勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)繞組是靜止的，即它是一個(gè)磁靜止、電樞旋轉(zhuǎn)的交流發(fā)電機(jī)。
無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)革除了滑環(huán)、電刷等轉(zhuǎn)動(dòng)接觸元件，提高了運(yùn)行可靠性和減少了機(jī)組維護(hù)工作量。但旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體無(wú)刷勵(lì)磁方式對(duì)硅元件的可靠性要求高，不能采用傳統(tǒng)的滅磁裝置進(jìn)行滅磁，轉(zhuǎn)子電流、電壓及溫度不便直接測(cè)量等。
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