-励磁培训课件20180420.ppt

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1内内训训交交流流课课件件检修部检修部检修部检修部电气组电气组电气组电气组备备课课:

曹曹建建东东2发电机励磁原理及作用励磁系统硬件结构励磁调节器限制及保护发电机基本原理发电机基本原理励磁系统电压调节原理励磁系统电压调节原理励磁系统调节无功原理励磁系统调节无功原理励磁系统强励、减励作用励磁系统强励、减励作用l励磁电流的产生及控制（功率整流原理）励磁电流的产生及控制（功率整流原理）l励磁调节器双通道控制原理及硬件励磁调节器双通道控制原理及硬件l灭磁原理及硬件机构灭磁原理及硬件机构l起励回路原理及硬件机构起励回路原理及硬件机构l转子接地及过电压原理及硬件转子接地及过电压原理及硬件l低励限制及整定值原则低励限制及整定值原则l过励限制及整定原则过励限制及整定原则l强励限制及整定原则强励限制及整定原则lV/H限制整定限制整定lPT断线及过电压保护断线及过电压保护本本课课题题主主要要内内容容小电流（假负载）试验小电流（假负载）试验10%（5%）阶跃响应试验）阶跃响应试验空载及短路特性试验空载及短路特性试验通道切换试验通道切换试验灭磁及时间常数测试灭磁及时间常数测试励磁系统功能试验第一部分第一部分发电机励磁系统原理及基本作用发电机励磁系统原理及基本作用34一、三相同步发电机的基本工作原理一、三相同步发电机的基本工作原理对发电机而言：

对发电机而言：

转子绕组通入直流（励磁）电流后建转子绕组通入直流（励磁）电流后建立恒定磁场，原动机拖动转子以转速立恒定磁场，原动机拖动转子以转速nn旋转时，转子旋转时，转子磁场切割定子绕组而感应交流电动势磁场切割定子绕组而感应交流电动势EE。

E=N/tE=N/t感应电动势有效值：

感应电动势有效值：

E=4.44fNE=4.44fN*K*Kff发电机频率、发电机频率、NN定子线圈匝数，定子线圈匝数，KK为定子绕组系数为定子绕组系数（1.1-1.251.1-1.25）为磁通量。

为磁通量。

励磁系统就是建立并调节励磁系统就是建立并调节磁通磁通的装置的装置电磁感应定律：

电磁感应定律：

导体切割磁力线产生感应电动势导体切割磁力线产生感应电动势eee=BLVe=BLVBB是磁感应强度是磁感应强度、LL导体长度、导体长度、VV是切割磁感线运是切割磁感线运动的速度动的速度5一、三相同步发电机的基本工作原理一、三相同步发电机的基本工作原理同步发电机基本工作原理：

同步发电机基本工作原理：

建立磁场的转子建立磁场的转子绕组旋转切割定子线圈产生绕组旋转切割定子线圈产生感应电动势感应电动势EE。

转子：

转子：

转动的部分，转子上有磁极和励磁绕转动的部分，转子上有磁极和励磁绕组，转子通入组，转子通入励磁电流（励磁电流（IfIf）产生磁场。

）产生磁场。

定子（又叫电枢）：

定子（又叫电枢）：

固定的部分，定子铁心固定的部分，定子铁心上有齿和槽，槽内设置有绕组，是切割磁场上有齿和槽，槽内设置有绕组，是切割磁场的导体。

的导体。

P=1f=50Hzn=3000nNS67调节调节发电机电压发电机电压01提供同步发电机的励磁电提供同步发电机的励磁电流，调节励磁电流以维持流，调节励磁电流以维持发电机机端电压在给定水发电机机端电压在给定水平上（并网电压）平上（并网电压）调整调整发电机无功发电机无功02发电机并网后，调整励磁发电机并网后，调整励磁电流已使得并列运行的各电流已使得并列运行的各同步发电机所带的无功功同步发电机所带的无功功率稳定而合理地分配（并率稳定而合理地分配（并网后）网后）提高提高系统稳定性系统稳定性03发电机在电力系统在运行中，发电机在电力系统在运行中，在遇到各种扰动后，励磁系在遇到各种扰动后，励磁系统通过快速的强励、减励、统通过快速的强励、减励、PSSPSS等使系统恢复稳定（并网等使系统恢复稳定（并网后）后）.励磁系统的作用二、励磁系统的三大作用二、励磁系统的三大作用822、已知高斯磁场定律为：

、已知高斯磁场定律为：

=BS=BS磁通，磁通，励磁就是在转子上产生磁通励磁就是在转子上产生磁通励磁就是在转子上产生磁通励磁就是在转子上产生磁通励磁系统的基本任务励磁系统的基本任务建立并调节发电机电压建立并调节发电机电压结结论论1、毕奥萨伐尔定律：

、毕奥萨伐尔定律：

电流元电流元I在空间某点在空间某点P处产处产生的生的磁感应强度磁感应强度B的大小与电流大小成正比，的大小与电流大小成正比，而与电流元而与电流元I到到P点的距离成反比。

对于发电机来点的距离成反比。

对于发电机来说：

说：

转子线圈磁感应强度：

转子线圈磁感应强度：

B=IfIf/2rIfIf励磁电流；励磁电流；为真空磁导率；为真空磁导率；r为线圈半径。

为线圈半径。

SNnIf33、法拉第电磁感应定律为：

、法拉第电磁感应定律为：

是指因磁通量变化产生感应电动势感应电动势E=N/tE=N/t（发电机（发电机E=4.44fNE=4.44fN*K*K）EE发电机感应电动势发电机感应电动势NN线圈匝数线圈匝数感应电动势感应电动势怎么来的？

怎么来的？

对于同步发电机而言，正常运行时其，对于同步发电机而言，正常运行时其，转速恒定（转速恒定（n=60f/Pn=60f/P）、）、线圈匝数线圈匝数NN恒定，绕组系数恒定，绕组系数KK恒定恒定，/t/t恒定，可推导出：

恒定，可推导出：

励磁系统的基本任务励磁系统的基本任务建立并调节发电机电压建立并调节发电机电压发电机感应电动势有效值发电机感应电动势有效值9发电机发电机单机运行时的电压控制单机运行时的电压控制-流经转子的励磁电流流经转子的励磁电流IIff在同步发电机在同步发电机内建立磁场，使定子绕阻产生空载感应电动势内建立磁场，使定子绕阻产生空载感应电动势EE与励磁电流与励磁电流IIff成正比成正比,以下是发电机等值电路图：

以下是发电机等值电路图：

10励磁系统的基本任务励磁系统的基本任务建立并调节发电机电压建立并调节发电机电压GIfUGIG发电机单线电路图发电机单线电路图定子转子绕组阻定子转子绕组阻抗等效成电抗抗等效成电抗ZdEIGUGZd发电机等值电路图发电机等值电路图-+-11值很小值很小cos1E发电机感应电动势发电机感应电动势UG发电机机端电压发电机机端电压IG发电机电流发电机电流Xd发电机等效电抗发电机等效电抗IQ发电机无功电流分量发电机无功电流分量EUGjIGXdIGIQIPEIGUGIQXdIPXd对发电机而言对发电机而言,阻抗阻抗Zd=R+jXdZd=R+jXd，电阻电阻RR远小于电抗远小于电抗XdXd，RR可忽略不计可忽略不计ZdjRXd12发电机并网前：

发电机并网前：

频率频率f恒定恒定线圈匝数线圈匝数N恒定，恒定，变化引起变化引起E变化变化发电机并网前：

发电机并网前：

无功电流无功电流IQ0,IQXd=0，此时，此时调整电势调整电势E即调整即调整电压电压Ug励磁系统的基本任务励磁系统的基本任务建立并调节发电机电压建立并调节发电机电压UF（V）励磁电压）励磁电压IF（A）励磁电流励磁电流UG（V）发电机电压发电机电压2.8168.1192060.433.22275.9822011.9325.359124.0623149.0986.585157.8354006.3569.352238.4415995.210.75280.7646997.92512.906331.1448024.46114.937386.2859171.91416.682432.76310029.0615.917446.81610460.2217.1481.311019.0813我厂我厂#2汽机发电机空载特性曲线（并网前）汽机发电机空载特性曲线（并网前）我厂我厂#4发电机空载特性实测数据（并网前）发电机空载特性实测数据（并网前）我厂我厂#2汽机发电机汽机发电机（并网前）（并网前）实测空载特性数据及空载特性曲线如下实测空载特性数据及空载特性曲线如下：

励磁系统的基本任务之励磁系统的基本任务之-调节电压调节电压IF1UGUG2UGeIQIF2IQ2IQ114正正常常运运行行情情况况：

发发电电机机并并网网后后（发发电电机机正正常常运运行行方方式式），发发电电机机有有功功功功率率基基本本恒恒定定，单单台台发发电电机机容容量量有有限限，发发电电机机电电压压UG等等于于系系统统电电压压基基本本恒恒定定，调调节节励励磁磁电电流流IF即即可可改改变变无无功功电电流流IQ（IQ2至至IQ2），从从而而改改变变发电机无功功率大小。

发电机无功功率大小。

发电机无功发电机无功Q=Q=UGIQ发电机并网后，发电机并网后，假定感应电动势假定感应电动势E恒恒定（励磁电流不变）、定（励磁电流不变）、无功电流增无功电流增大时会造成机端电压下降（大时会造成机端电压下降（Q1降至降至Q3点），电压由点），电压由Uge降至降至UG2发电机（并网后），机端电压发电机（并网后），机端电压UG与无功电流与无功电流IQ、励磁电流、励磁电流IF的关系的关系三、励磁系统的基本任务之三、励磁系统的基本任务之-调节无功调节无功Q1Q2无功怎无功怎么调节么调节？

Q315三、励磁系统的基本任务之三、励磁系统的基本任务之-调节无功调节无功EqEq*sinsin=K1=K1Ip=IIp=IGG*COSCOS=K2=K2式中式中K1K1、K2K2均为常数均为常数从上图可看出，改变励磁电流时，从上图可看出，改变励磁电流时，Eq和和IIG虽跟随变化，但虽跟随变化，但EqEq*sinsin=K1IG=K1IG*COSCOS=K2=K2为常为常数，此时数，此时功角功角及功率因数角及功率因数角随之变化，随之变化，发电机的无功电流发电机的无功电流IqIq随之变化，这表明，发电机随之变化，这表明，发电机并网运行时，调节励磁电流可以调节发电机输出的无功并网运行时，调节励磁电流可以调节发电机输出的无功（即功率因数）（即功率因数）Eq2IQ2IQXdIPXd发电机电压发电机电压UG恒定恒定发电机有功发电机有功PG恒定恒定懵圈了懵圈了有木有有木有？

IG2我厂我厂2#2#汽机发电机无功调节（进相）试验实测数据如下：

汽机发电机无功调节（进相）试验实测数据如下：

汽机发电机无功调节（进相）试验实测数据如下：

汽机发电机无功调节（进相）试验实测数据如下：

P（MW）Q（MVAR）UF（V）IF（V）功率因素功率因素p.u62.22562.22533.24433.24499.399.3933.3933.30.8670.86762.52762.52724.32224.32297.2297.22810.5810.50.9220.92260.86760.86714.64614.64695.676750.5630.9680.96860.3519.85194.383734.2760.98761.5930.96888.184685.3270.9990.99961.634-11.81179.002615.7190.98262.685-23.3777.652585.5850.93762.771-31.50876.71564.4460.89462.009-33.82174.272559.5250.88116三、励磁系统的基本任务之三、励磁系统的基本任务之-调节无功调节无功17发电发电机并网前，机并网前，机并网前，机并网前，发电发电机机机机转转速一定，磁通量速一定，磁通量速一定，磁通量速一定，磁通量越越越越强强强强（励磁（励磁（励磁（励磁电电流越大），流越大），流越大），流越大），发电发电机机机机电压电压就越高。

就越高。

就越高。

就越高。

发电发电机并网后机并网后机并网后机并网后增加励磁增加励磁增加励磁增加励磁电电流，因流，因流，因流，因电电网的容量很大，网的容量很大，网的容量很大，网的容量很大，单单台机机端台机机端台机机端台机机端电压电压升高是不可能把整个升高是不可能把整个升高是不可能把整个升高是不可能把整个电电网网网网电压电压提上去的，表提上去的，表提上去的，表提上去的，表现现出的出的出的出的是无功