录
前言
第一章同步电机
可控硅励磁条统概述?…………………………
第一节
同步发电机励磁系统的发展
第二节同步发电机可控硅
励磁系统的分
第三节同步发电机可控硅勋磁系统的构成…………………………………………………4
第四节同步电动机可控碓励磁系统述…………………
第二章可控硅励磁系统的功率输出部分?……………17
第一节三相桥式不可控整流电路…
第二节三相桥式半控整流电路
第三节三相桥式全控整流电路
第四节整流电路的换流胚降及外特性?………………
36
第五节异常情况下的三相整流桥……………い……………?…………………40
第三章同步发电机可控硅励磁系统的控制部分…………………………………48
第一节概述……………………………………に……………………………い…………48
第二节调差单元……4
第∴节测量比较单元……
第四节综合邀大单元…………
第五节移相触发单元
d由雪P中中由国甲甲·由电由中●电中甲
第六帏半导体勋磁调节装置的静态调节特性?…?……い…い………………………82
第七节同步发电机可控砫励磁系统全图
85
第四章同步电动机可控硅励磁系统的控匍部分
第一节概述…………………………………………………………………………………94
笫二节灭磁单元
?96
第二节移相触发单元………………………………………………………………100
第节移栩给定和电压负反懊单元……………105
第五节投励(及全电压)单元………………………………10
第六节有源逆变单元………………………ーい…………………に…………【16
第七节无功补偿单元…
1」9
第八节步电动机可搾硅励磁系统全图…
…124
第五章可控硅励磁系统的保护………………
口中·画=++4=dP
ra、133
第一节过电压保护
第二节过电流保护
·139
第三节转子过电压保护……
142
箅节电压及电流上升率的限制…………
143
第五节串、并联支路的均压、均流……………………………………い…………148
参考文献
いいい。150
第一章同步电机可控硅励磁系统概述
第一节
同步发电机励磁系统的发展
同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。一部分用于向发电机的磁场绕組提供直流
电流,以建立直流磁场,通常称为勋磁功率输出部分(或称为功率单元)。另一部分用于
在正常运行或发生事故时调节励磁电流,以满足运行的需要。这一部分包括励磁调节器
强行励磁、强行减磁和自动灭磁等,一般称为励磁控制部分(或称控制单元,或统称为励
磁调节器)
励磁系统是同步发电机的重要组成部分,对发电机的运行可靠性、经济性及其它特性
有直接的影。它的主要作用有:
(1)正常运行时供给发电机励磁电流,并根据发电机负载的变化作相应调整,以维
持发电机端电压或电网中某一点电压在给定水平上。当发电机突然思负荷时,实行强行减
磁以限制其端电压,使其不会过度升高。此外,当几台发电机并联运行时,通过励磁系统
的作用可使无功功率在机组间得到稳定和合理的分配。
(2)通过灵敏而又快速的励磁调节,提高电力系统运行的静态稳定和输电线路的传
输能力.当电力系统发生短路或因其它原因使系统电压严重下降时,对发电机实行强行励
磁,以提高电力系统的动态稳定。如果发电机内部发生短路故障,则对发电机实行自动灭
磁,以降低故障的损坏程度。
为了完成上述任务,特别是第(2)点,要求励磁系统应具有校高的励磁电压顶值和较
快的励磁电压上升速度
1960年以前,同步
发电机励磁系统的励磁功率单元,一般均采用同轴的直流发电机,
称为直流励磁机。励磁控制单元则采用机电型或电磁型调节器。随着电力系统的发展和单
机容量的增大,这种励磁系统已不能适应现代电力系统和大容量机组的需要,其主要问题
是
(1)励磁功率不能满足要求。随着机组容量的增大,所需的励磁功率也越来越大,
而同轴直流发电机由于存在整流子和炭刷,其容量受机械强度(如转速所决定的周边速度)
和电气参数(如换向电压)等因素的限制。与汽轮发电机同轴的直流励磁机,其极展功率
一般可用下式确定:
P=1.8×10/?
1-1)
式中Pー一直流励磁机的极限功率,kW;
直流励磁机的转速,r/min。
当=8000/min(其励磁机整流子的周边速度接近于45m/s)时,相应的直流励磁
机极限功率为600kW,约为150MW汽轮发电机所需的励磁功率。换言之,当汽轮发电机
单机容量大于150MW时,将離于用直流励磁机作为励磁系统的功率单元。水轮发电机虽然
转速低,机裓整流不显得特别困滩,但极限容量受到励磁机体积和尺寸的限制。如果励磁机
体积太大,机组长度太长,则会使水电站厂房高度大大增加,在经济上显得很不合理。因
此,单机容量大于150MW的水轮发电机,一般也不采用同轴的直流励磁机
2)局磁电压顶值和上升速度不能满足要求。随着电力系统的发展和单机容量的增
大,对励碳系统的这两个方面提出了更高的要求。尤其是对于大型水电站而言,由于输电
距离较远,电力系统稳定问题更加突出,情沉就更是如此。此时,上述励磁系统已难于满
足这些要求。
1960年以来,随着电子技术的发展,大功率硅整流器和大功率可控硅(又称硅晶体闻流
管,简称碓晶闸管)在制造技术、应用技术及其可靠性方面都得到了不断的提高。在这种
情况下,以大功率硅整流装置或可控硅整流装置及其相应的交流电源为励磁功率单元(取消
直流励磁机),以半导体励磁调节器为励磁控制单元而组成的励磁系统,即可控硅(半导
体)励磁系统,便在适应电力系统发展和单机容量增大需要的情况下发展起来。
可控硅励微系统,国外60年代初才开始在中型发电机上采用,但到70年代初已得到凿
遍的应用,可发展是很快的。近十多年来,我国在可控硅励磁系统的研制和使用方面,
也有了较快的发展。目前我国新建的单机容量为100MWV以上的汽轮发电机,几乎都采用
可挖硅励磁系统。至于大型水电站,过去兴建的員然大部分仍采用直流励磁机,但许多机
组都配备了可控硅励磁谓节器。而最近一些年兴建和将要兴建的水电站,则都优先采用
(和即将采用)可控碓励磁系统,如白山水电站、龙羊峡水电站和葛洲坝水电站等
多年的实际运行经验证明,可控硅励磁系统具有凋节速度快、调节范围宽、强励顶值
高、制作容易、运行维护简便等优点。同时,还为引进附加控制信号和实现最佳励磁控制
创造了条件
第二节同步发电机可控硅励磁系统的分类
如前所述,可控硅励磁系统采用硅整流器或可控碓整流器将交流励醱电源转变为直流
电源而进行励磁;取消了传统的直流励磁机,这种励磁系统的种类很多,按励磁能源取得
方式的不同,可分为两大类。一类的励磁能源取自发电机轴端,男一类的励磁能源取自发
电机机端。前者为采用
交流励磁机方式,后者则为无励磁机的励磁方式。
交流励磁机励磁方式
这类可控硅励磁系统采用与发电机同轴的交流发电机作为交流励磁电源,经硅整流器
或可控硅整流器整流后对发电机进行励磁。同轴交流发电机称为交涴励磁机,或称为同
轴辅助发电机。由于这类系统的交流励磁电源是主机外的独立电源,且采用整涴器将交流
电源转变为直流电源,故称为他励整流器励磁系统〔