南瑞同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材

1、同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材南京南瑞電氣控制公司11第一章第一章發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的發(fā)展及現(xiàn)狀1111勵磁主回路的發(fā)展動態(tài)勵磁主回路的發(fā)展動態(tài)在上世紀(jì)60年代以前，同步發(fā)電機(jī)基本上都是采用同軸直流勵磁機(jī)的勵磁方式，由于當(dāng)時發(fā)電機(jī)單機(jī)容量不大，輸電線路不長，因此基本上能滿足當(dāng)時的要求，但直流勵磁機(jī)維護(hù)困難，炭刷易產(chǎn)生火花，換向器易于磨損，隨著發(fā)電機(jī)單機(jī)容量的增大，勵磁容量也相應(yīng)增大，當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)單機(jī)容量達(dá)10萬千瓦，勵

2、磁機(jī)容量已近500千瓦，而同軸的轉(zhuǎn)速為每分鐘3000轉(zhuǎn)的直流電機(jī)，受限于換向的極限容量僅為500千瓦。當(dāng)時大容量發(fā)電機(jī)或是用齒輪減速后驅(qū)動直流勵磁機(jī)，或是用帶大飛輪的獨(dú)立驅(qū)動的電動發(fā)電機(jī)供勵磁。后來，隨著硅整流元件出現(xiàn)，直流勵磁機(jī)逐步被同軸交流勵磁機(jī)和整流器代替，交流勵磁機(jī)的容量基本上不受限制。在1960年代當(dāng)時的第一機(jī)械工業(yè)部委托電器科學(xué)研究院，組織了汽輪發(fā)電機(jī)三機(jī)交流整流勵磁系統(tǒng)的全國統(tǒng)一設(shè)計。這種方式在大型汽輪發(fā)電機(jī)上一直延用至今

3、。為減小時間常數(shù)，交流勵磁機(jī)通常采用頻率100250周，中頻付勵磁機(jī)用350500周，早期中頻付勵磁機(jī)采用感應(yīng)子式，轉(zhuǎn)子上無繞組，近年來已逐步被永磁發(fā)電機(jī)所代替。1960年代初，可控硅元件剛出現(xiàn)，電流、電壓定額較低，所以他勵式可控硅靜止勵磁用得較少。可控硅主要用在三機(jī)交流整流勵磁系統(tǒng)主勵磁機(jī)的勵磁控制上。應(yīng)該指出1960年代末期天津電氣傳動設(shè)計研究所，在發(fā)展我國各種主回路勵磁方式上，起了很大作用，例如在1969年率先研制，并在天津第一發(fā)

4、電廠4＃機(jī)25MW汽輪發(fā)電機(jī)上，投運(yùn)了直流側(cè)電流相加的自復(fù)勵可控硅勵磁系統(tǒng)，并勵部分用的是三相半控整流橋。串聯(lián)部分用的是三相二極管整流橋。1971年投運(yùn)了由天傳所設(shè)計，上海華通開關(guān)廠、上海整流器廠、上海電機(jī)廠參與生產(chǎn)的富春江2＃機(jī)60MW發(fā)電機(jī)的自復(fù)勵可控硅勵磁系統(tǒng)，容量為當(dāng)時國內(nèi)最大。并勵的功率部分用的是三相半控整流橋，限于當(dāng)時國內(nèi)生產(chǎn)元件的水平，富春江水電廠的可控橋臂是由（700V200A）可控硅元件4串6并組成。此外天傳所還為長辦

5、試驗(yàn)電站陸水電站8800KW發(fā)電機(jī)設(shè)計了他勵可控硅勵磁系統(tǒng)，可控硅整流橋用三相全控橋，整流橋每臂SCR2串5并，于72年投運(yùn)。后來這種方案天傳所還用在南椏河、漁子溪水電廠二臺4萬KW發(fā)電機(jī)上。與此同時，在參照河北省崗南水電站從日本進(jìn)口的10MW抽水蓄能發(fā)電機(jī)勵磁的基礎(chǔ)上，還設(shè)計出了可控相復(fù)勵的勵磁系統(tǒng)，在湖北省一臺10MW調(diào)相機(jī)上運(yùn)行。整流器是不可控的，是靠改變相復(fù)勵變壓器電壓繞組上的電壓來調(diào)節(jié)，后者由飽和電抗器L控制，本方案可靠性高，

6、缺點(diǎn)是相復(fù)勵變壓器，飽和電抗器體積大。動態(tài)響應(yīng)差。同步發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)培訓(xùn)教材南京南瑞電氣控制公司33發(fā)電機(jī)上，也是采用了交流側(cè)相加的自復(fù)勵系統(tǒng)。這時串聯(lián)變壓器原邊的電流要在付邊轉(zhuǎn)換為電壓，變壓器鐵心中要嵌入空氣隙，導(dǎo)致串聯(lián)變壓器體積龐大，鑒于當(dāng)時可控硅容量無法滿足要求，整流器采用了汞弧整流器，后者有玻殼的和鐵殼的。（當(dāng)時蘇聯(lián)斯大林格勒到古比雪夫的長距離輸電也是用汞弧整流器）。國內(nèi)電車供電電源當(dāng)時也是用汞弧整流器（缺點(diǎn)是對環(huán)境有污染）整流

7、得到的。此方案由哈爾濱電機(jī)廠和東北的中試所和設(shè)計院等研制成。AVR圖13直流側(cè)電壓串聯(lián)相加的自復(fù)勵(法國方案)發(fā)電機(jī)自并勵方案，在國內(nèi)電力部門受舊觀念束縛，長期認(rèn)為自并勵不可靠，無強(qiáng)勵能力，故障時無足夠短路電流，不能保障繼電保護(hù)正確動作，在這方面清華大學(xué)等曾進(jìn)行了卓有成效的研究，并且指出自并勵的優(yōu)點(diǎn)，動態(tài)響應(yīng)快，適當(dāng)提高強(qiáng)勵倍數(shù)等，它的缺點(diǎn)是可克服的。國內(nèi)例如河北工學(xué)院電工廠，在福建省池潭水電廠50MW機(jī)組上成功地進(jìn)行了自并勵試驗(yàn)，從國

8、外進(jìn)口的天津大港發(fā)電廠320MW意大利火電機(jī)組，從日本進(jìn)口的唐山陡河火電廠發(fā)電機(jī)用自并激。由于自并激勵磁的一系列優(yōu)點(diǎn)，已逐步為國人所接受。因此后來國內(nèi)許多水電廠如白山、龍羊峽、巖灘、隔河巖等單機(jī)300MW以上電站也普遍采用自并激，三峽勵磁也不用葛洲壩的自復(fù)勵方案。由于國外許多廠家將自并勵作為汽輪發(fā)電機(jī)主要勵磁方案，我國電力部門也逐步將自并勵采用到汽輪發(fā)電機(jī)上去，如1991年遼寧清河發(fā)電廠一臺210MW汽輪發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)改造，就采用了自并