励磁培训教材

河北工业大学电工厂励磁系统原理•同步发电机励磁控制系统的任务•同步发电机励磁系统的分类•励磁系统的性能指标•整流电路基础•数字式励磁调节器基础•励磁变压器•功率整流柜•灭磁方式及转子过电压保护•WLZ微机励磁装置简介河北工业大学电工厂同步发电机励磁控制系统的任务•控制发电机电压•控制无功功率的分配•提高同步发电机并联运行的稳定性河北工业大学电工厂控制发电机电压电力系统的负荷总是经常波动的，同步发电机的功率也就相应变化。随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节，以维持机端或系统中某一点的电压在给定的水平并保证有一定的调压精度。河北工业大学电工厂控制无功功率的分配1.为了使分析简单起见，设同步发电机与无限大母线并联运行，即发电机端电压不随负荷大小而变，是一个恒定值。2.由于发电机发出的有功功率只受调速器控制，与励磁电流的大小无关。故无论励磁电流如何变化，发电机的有功功率PG均为常数。河北工业大学电工厂控制无功功率的分配3.在实际运行中，与发电机并联运行的母线并不是无限大母线，即系统等值阻抗并不等于零，母线的电压将随着负荷波动而改变。电厂输出无功电流与它的母线电压水平有关，改变其中一台发电机的励磁电流影响发电机电压和无功功率，而且也将影响与之并联运行机组的无功功率，其影响程度与系统情况有关。因此，同步发电机的励磁自动控制系统还担负着并联运行机组间无功功率合理分配的任务。河北工业大学电工厂提高同步发电机并联运行的稳定性保持同步发电机稳定运行是保证电力系统可靠供电的首要条件。电力系统在运行中随时都可能遭受各种干扰，在遇到各种扰动后，发电机组能够恢复到原来的运行状态，则称系统是稳定的，其主要标志是在暂态过程结束后，同步发电机能维持或恢复同步运行。河北工业大学电工厂同步发电机励磁系统的分类•他励系统三机交流励磁系统有刷无刷直流励磁机磁场电阻方式开关式励磁厂用电源备励方式•自励系统自并励系统励磁变+晶闸管整流桥间接自并励系统无刷励磁机或直流励磁机+励磁变+晶闸管整流桥河北工业大学电工厂=LFFMKQRCTTKL-1型励磁调节器DLH1YH2YH直流励磁机开关励磁系统河北工业大学电工厂FMLZ或WLZ励磁调节器FMK2YH1YHKZ1JLKZ2两机有刷交流励磁系统他励晶闸管励磁方式CT河北工业大学电工厂FMLZ,，WLZ，BLZ-2，BLZ-8励磁调节器LH1YH2YHLBKZFMK机端自并励励磁系统河北工业大学电工厂FMLZ或WLZ励磁调节器LH2YH1YHGZKZJLMKJFLDK带永磁复励磁机的无刷三机交流励磁系统河北工业大学电工厂FGZJLMLZ或WLZ励磁调节器LH1YH2YHLBKZFZFLHCB两机无刷交流励磁系统间接串联自复激方式河北工业大学电工厂=LFFMKRCDWLZ-1C型励磁调节器LH1YH2YH直流励磁机间接自并励励磁系统LB河北工业大学电工厂励磁系统的性能指标•励磁控制系统精度数值上用给定值和被控变量之差值与给定值的比值的百分数来表示。•静差率无功补偿单元切除，原动机转速及功率因数在规定范围内变化，发电机负载从额定变化到零时端电压变化率。•调差率在功率因数等于零的情况下，无功负荷从零变化到额定值时，发电机端电压的变化率。•超调量和调节时间零起升压：15%Ugn；3;10s（5；5s）10%阶跃：50%阶跃量；3;10s（5；5s）河北工业大学电工厂励磁系统的性能指标•调节范围70%-110%;20%（40%）-110%•强励倍数、强励时间1.6–2;10s•频率特性1%变化时，端电压变化率0.25%V/Hz限制•电压响应时间在规定条件下，励磁系统达到顶值电压与额定负载时磁场电压之差的95%所需时间的秒数。2p.u/s1p.u/s;高起始0.1s河北工业大学电工厂励磁系统的性能指标•给定值变化速度0.3%--1%Ug/s•附加功能负载电流补偿过励限制欠励限制V/Hz限制河北工业大学电工厂整流电路基础•晶闸管•单相整流电路•三相整流电路河北工业大学电工厂晶闸管河北工业大学电工厂单相半波可控整流电路（阻性负载）Single-phasehalf-wavecontrolledrectifier河北工业大学电工厂单相半波可控整流电路（感性负载）Single-phasehalf-wavecontrolledrectifier河北工业大学电工厂单相桥式全控整流电路（阻性负载）Single-phasebridgefully-controlledrectifier河北工业大学电工厂单相桥式全控整流电路（感性负载）Single-phasebridgefully-controlledrectifier河北工业大学电工厂三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phasehalf-wavecontrolledrectifier河北工业大学电工厂三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phasehalf-wavecontrolledrectifier河北工业大学电工厂三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phasehalf-wavecontrolledrectifier河北工业大学电工厂三相半波可控整流电路（阻性负载）Three-phasehalf-wavecontrolledrectifier河北工业大学电工厂三相桥式全控整流电路Three-phasebridgefully-controlledrectifier河北工业大学电工厂河北工业大学电工厂河北工业大学电工厂河北工业大学电工厂河北工业大学电工厂河北工业大学电工厂河北工业大学电工厂河北工业大学电工厂数字式励磁调节器基础•微机励磁调节器硬件框图举例•微机励磁调节器的组成•数据采集离散化采样交流采样计算方法•数字励磁调节器的软件河北工业大学电工厂微机励磁调节器硬件框图举例CPUROMRAM键盘显示串口并口模拟量板I/O板U脉冲放大河北工业大学电工厂微机励磁调节器的组成脉冲放大数字触发器同步电压综合运算测量硬件输入触发河北工业大学电工厂数据采集•离散化1ms5ms20ms(b)保持器HSu(t)uh(t)图1-1采样器前和采样器后的信号（a）保持器特性;(b)保持器框图0T2T3T4T5Tt(a)u(t)uh(t)u*(t)河北工业大学电工厂采样•交流采样R1R2C1C2C3A/DR2R3图2-1交流接口电路图C1C2C3A/DR1(a)交流电压接口(b)交流电流接口河北工业大学电工厂交流采样计算方法•富氏算法•三相一点算法•瞬时值法•平均值法河北工业大学电工厂数字励磁调节器的软件•数据采集：定时采样，相应计算，监视测量数据，标度变换，选择显示等。•调节算法：按所用的调节规律计算控制电压。•控制输出：把控制电压转换为控制角，通过移相触发环节控制整流桥。•其它处理：输入整定值，修改参数，改变运行方式，声光报警等。河北工业大学电工厂运行方式•数字励磁装置可以用软件实现恒电压调节（AVR）和电力系统稳定器PSS或最优励磁控制方式(OEC)、恒励磁电流方式（FCR）、恒无功方式（AQR）、恒功率因数方式（ApfR）、跟踪母线电压方式和无功成组（JC）等运行方式。河北工业大学电工厂励磁限制和监视•数字励磁装置可以用软件实现低励限制（PQL）、瞬时延时过励限制（ICL、OEL）、V/Hz(OFL)限制、定子电流限制（OCL）和励磁电压互感器断线、触发脉冲丢失、软件故障和硬件故障诊断、整流柜故障、均流故障、转子滑环短路、旋转二极管故障检测、转子对地绝缘检测、误强励、误强减、转子过流、定子过压、定子过流等等一系列监视功能。河北工业大学电工厂人机界面和网络功能•可循环显示或召唤显示机组的主要运行参量，并可显示有关参数的当前整定值。•在线整定或修改调节参数和设定值。•能通过串行口或局域网与上位计算机通讯。河北工业大学电工厂励磁变压器•分类环氧浇注干式变压器普通干式变压器MORA型干式变压器（Nomax绝缘材料绕组）油浸变压器河北工业大学电工厂参数计算励磁变压器副边交流电压计算励磁变压器副边交流电压的确定，应保证强励倍数的要求，其额定电压可由下式确定：励磁变压器副边线电流计算励磁变压器容量计算UXIKUKCOSUKfedCfedCL335.1min2fedBII321.1KVAIUSBLB001.032河北工业大学电工厂其他要求•接法Yd-11•冷却方式：自冷AN；强迫风冷AF•高低压绕组间加金属屏蔽层并接地•温控、温显系统•短路阻抗•外壳防护等级河北工业大学电工厂功率整流柜•晶闸管参数选择•冷却方式•并联均流•换相过电压保护河北工业大学电工厂晶闸管参数选择晶闸管额定电流的选择额定时每臂平均电流为3fedIfedCiTAVIKKI31'晶闸管额定电压的选择可控硅的额定重复反向峰值电压URRM可按下式计算：LRRMUKKKU2321414.1河北工业大学电工厂冷却方式•自然冷却•风冷•热管散热器•风冷+热管散热器河北工业大学电工厂并联均流•元件筛选法•均长连接线法•均流电抗法•智能法河北工业大学电工厂换相过电压保护河北工业大学电工厂灭磁方式及转子过电压保护•灭弧栅灭磁•灭磁开关+线性电阻•灭磁开关+非线性电阻•交流灭磁•转子过电压保护河北工业大学电工厂•L1234RfdUfdnUhUEIfd图6-11灭弧栅灭磁开关灭磁电路河北工业大学电工厂•LRmMKRfdUfdUMKUEIMK图6-12移能型灭磁开关与线性灭磁电阻灭磁电路河北工业大学电工厂•LRmMKRfdUfdnUAUEIfd图6-13移能型灭磁开关与非线性灭磁电阻简化灭磁电路u400V200V600V1mA100A1AIU图6-14非线性灭磁电阻的伏安特性河北工业大学电工厂•河北工业大学电工厂WLZ系列微机励磁装置介绍河北工业大学电工厂新世纪计算机技术和励磁控制新策略的完美结晶WLZ型微机励磁装置河北工业大学电工厂超小型，超低功耗超大规模集成化嵌入式32位工业PC平台32位66MHz嵌入式工控级CPU80位浮点处理器12位200KHzA/D,D/A转换器件2M在板DISKONCHIP强有力的心脏POWERPC河北工业大学电工厂真正的100%冗余结构可靠的元器件电磁兼容性设计合理的功能设置高可靠高冗余高集成完备的自检测措施河北工业大学电工厂灭磁和过电压保护装置移能型灭磁开关灭磁电阻、转子过电压保护装置轴电压吸收装置、起励装置河北工业大学电工厂励磁整流柜高反压大电流晶闸管热管散热器自冷式设计1200A单柜出力辅助风冷增加出力交直流过压保护内置脉冲放大单元10KV耐电压脉冲变压器90%均流系数N+1冗余方式河北工业大学电工厂系统框图当地控制、指示远方控制、发信人机界面、LCULT励磁调节器MCB起励、灭磁及过压保护G1...G4励磁功率柜1至4面GLB励磁变压器同步变压器励磁电流变换器发电机电流发电机电压发电机电压同步发电机灭磁开关～＝～＝P-486DX（AVR）I通道脉冲放大量测变压器DAI/OCPUCTR适配器～＝～＝P-486DX(AVR)脉冲变换II通道脉冲放大量测变压器DAI/OCPUCTR适配器励磁电压变换器图2-1WLZ-2D自并激微机励磁系统原理图河北工业大学电工厂调节规律丰富，动态品质优越功能齐全，满足不同类型励磁系统、发电机组和电力系统的要求如同无迟滞调节系统，运算频度高达1KHZ，采集频率200KHZ32位66MHz高速嵌入式工业PC，PC104总线的持续支持内置80位超越函数级强力硬浮点处理器；掌中体积，瓦级功耗，原装板件，恶劣环境下的工作能力网络化调节器，百兆位储存媒介，满足工厂信息化要求交流采样，软件给定，数字移相，硬件大为减少精确的计算定时，多任务高可靠性软件体系C语言编程，模块化封装，结构简洁，易于掌握主要特点河北工业大学电工厂恒压、恒流、恒无功、恒功率因数调节有功补偿和无功调差软件给定，满足软起励、零起升压、自动跟踪和线路充电要求转子电流限制器、定子电流限制器、P/Q限制器、V/Hz限制器励磁监视与保护智能化调试工具，具有试验录波功能故障录波和状态记录，录