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水轮发电机励磁系统原理及要求

时间:2016-07-16 21:28 来源:电工之家

水轮发电机励磁系统原理及要求
    一、励磁系统基本原理

    所谓励磁系统,就是同步电机励磁绕组所需直流电流的供电电源。励磁系统包括励磁机(或其他励磁供电装置),手动励磁装置,自动励磁调节器和灭磁装置等设备。

    励磁系统根据下述同步电机的基本原理工作:电机内部有阻抗,当定子电流流过阻抗时,要产生电压降;定子电流越大、功率因数越低,该电压降越大。发电机定子端电压和感应电动势之差便是该船抗上的电压降,因此绝大多数发电机的感应电动势(有效值)总是大于它的端电压(有效值)。如果要求端电压不变,定子电流越大,则感应电势应越大。感应电动势和电机转速,磁通量的乘积成正比。但要求发电机频率不变时,电机转速是不能变的,因此电动势仅和磁通量成正比。在电机磁路未达到磁饱和状态条件下,可以粗略地认为磁通量是和励磁电流成正比的。根据以上的分析,可以得到这样的结论——在正常运行条件下,如保持发电机端电压不变,而要求增大定子电流,降低功率因数。即增大视在功率的输出时,必须增大励磁电流;反之,如减小定子电流,提高功率因数时,励磁电流必须随之减小。

    二、励磁系统的基本要求

    在了解上述同步发电机及其励磁系统的基本运行原理之后,就可以理解;对接人电力系统中的大中容量水轮发电机的励磁系统应能满足下列主要要求。

    1.励磁电流随负载而自动变化

    当发电机输出功率增减,发电机端电压便要随着下降或上升,影响发电机的供电质量,为了维持发电机端电压在一定水平上,不发生波动,励磁电流必须随负载电流的增减自动地增减,随负载功率因数的变化而变化。

    2.事故时强行励磁

    电力系统内发生短路事故或因其他原因,使发电机端电压大幅度下降时,励磁系统应对发电机进行强行励磁,即迅速地输出最大励磁电流,以便提高电力系统的稳定,并使对负载的供电电压不至于下降过多而造成感应电动机停转。

    3.解列时强行减磁

    当水轮发电机组突然和电力系统解列而甩负荷,这时机组转速迅速上升,发电机的感应电动势、端电压可能大幅度升高,为了发电机内部绝缘不致因电压过高而被击穿,要求励磁系统对发电机进行强行减磁,所谓强行减磁就是迅速大幅度地将励磁电流减小。

    4.内部事故时灭磁

    当发电机定子绕组出现内部事故,例如线圈上的绝缘破裂,电机内部不同相之间发生短路,短路电流所产生的电弧可以烧毁电机;为了熄灭电弧必须撤掉发电机的电压,这就要求励磁系统迅速去掉发电机的励磁电流,这就是所谓灭磁。

    5.快的反应速度

    励磁系统应有快的反应速度(即发电机的输出电流或端电压稍有变化时,励磁电流便能迅速跟着变化),这有利于提高电力系统的静态稳定。

    三、励磁系统分类

    为了满足电力系统及同步发电机在运行上对励磁系统的要求,人们研制了种类繁多的励磁系统。按直流电流的供电方式可分为两大类:

    1.他励式励磁系统

    即同步电机的励磁电流是由同步机外部的直流励磁机直接供给;或者把外部的交流励磁机发出的交流电,经硅整流器或可控硅整流器整流成直流电流后供给。

    2.自励式励磁系统

    这种励磁电源是这样工作的。由接在同步发电机定子电路上的励磁变压器,功率电流互感器或发电机的辅助绕组等产生交流电,再经整流器把该交流电变成直流电流供给该同步发电机的励磁绕组。

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