1、小水电机组励磁设备,中国电器工业协会水电设备分会水电自动化培训教材（武汉市陆水自动控制技术有限公司）,一.小水电机组的概念,国内小水电装机及机组容量的发展小水电系指装机容量25MW及一下的水力发电站和以小水电为主的地方小电网。 五十年代，一般称500kW一下的水电站为农村小水电站；到六十年代，小水电的容量界限到3MW ;六十年代末期小水电站的容量界限上升到12MW;八十年代以后小水电站的定义也扩大到25MW;九十年代后，国家计委、水利部进一步明确装机容量50MW以下的水电站均可享受小水电的优惠政策，并出现了一些容量为几万至二十几万KVA的地方电网。,一.小水电的概念, 各国小水电的容量定义(k
2、W),二.励磁的形式,旋转励磁机 rotating exciter 励磁机（设备）与发电机同轴旋转的整流方式静止式励磁 static exciter 从一个或多个静止电源取得功率，使用静止整流器提供直流电流的励磁机 励磁机（设备）是静止的整流方式,旋转式,直流励磁机方式 D.C. exciter 一台使用换向器与电刷提供直流电流的旋转励磁机，通过与发电机同轴的直流励磁机所发出的直流电给主发电机励磁的方式，见图2.1.11。,图2.1.11 直流励磁机励磁,采用一个它励绕组的直流励磁机,旋转式,交流励磁机 A.C. exciter 使用整流器流器提供直流电流的旋转励磁机 带有静止整流器的交流励磁
3、机 A.C. exciter with stationary rectifiers 带有整流器的交流励磁机，其输出与同步电机励磁绕组滑环上的电刷相联结。见图2.1.12带有旋转整流器的交流励磁机（无刷励磁机） A.C. exciter with rotating rectifiers ( brushless exciter) 带有励磁机及与同步电机同轴的旋转整流器的交流励磁机，其输出不经过滑环或电刷，而直接与同步电机的励磁绕组相联结。见图2.1.13,图2.1.12,带不可控静止整流器的交流励磁机,图2.1.13 带有旋转整流器的交流励磁机,静止式励磁 static exciter,从一个或多
4、个静止电源取得功率，使用静止整流器提供直流电流的励磁机。电势源静止励磁机 potentialf source static exciter 仅从电势源（可以从同步电机出线端）取得功率并使用可控硅整流器的静止励磁机。见图2.2.11。从复合电源静止励磁机 compound sourcestatic exciter 从电流与电压两个电源（独立取自同步电机机端）取得功率的静止励磁机。从两个电源来的输入可以在整流器的交流侧或直流侧取得，并且可以并联或串联，整流器可以设计可控的或不可控的。图2.2.21、图2.2.22、和图2.2.23 。,图2.2.11,电势源静止,图2.2.21,直流侧串联,图2.
5、2.22,交流侧并联,图2.2.23,交流侧相加,三.励磁设备的技术要求（条件）,GB/T10585-89 中小型同步电机励磁系统基本技术要求 GB/T 7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同步电机励磁系统技术要求 DL/T 583-2005 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 DL/T 489-92 大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置试验规程 水利部水电能200539号-励磁应用指导意见,三.励磁设备的技术要求（条件）,GB/T10585-89 中小型同步电机励磁系统基本技术要求,励磁应用指导意见,水利部水电能200539号-励磁应用指导意见,使用条件,环境要求 (
6、1) 使用地点的海拔高度不大于3000m; (2) 环境最高温度+40; (3) 环境最低温度:采用水冷者为+5,采用其它冷却方式者为-10; (4) 最湿月的平均最大相对湿度为90%,同时该月的月平均最低温度为+25; (5) 应能适应无爆炸危险的介质,无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体,以及周围较清洁和无剧烈振动的环境条件。,使用条件, 供电电源要求 (1) 交流380/220V系统,电压偏差范围为额定值的15%,频率偏差范围为-3+2HZ； (2) 直流系统220/110V系统，电压偏差范围为额定值的-20%+10%。, 系统性能要求,1. 励磁系统应保证当发电机励磁电流和电压不超过发电机额
7、定负荷下励磁电流和电压的1.1倍时，能长期连续运行。2. 励磁系统强励顶值电压倍数的考虑，中小型机组的励磁系统一般不小于1.6倍，大中型机组的励磁系统一般不小于1.8倍，顶值电流倍数与顶值电压倍数相同。当系统稳定要求更高顶值电压倍数时,按计算要求确定。顶值电压倍数超过2时，顶值电流倍数仍取2。3. 励磁系统在顶值电流情况下的允许持续时间：中小型机组的励磁系统不小于10s；大中型机组的励磁系统不小于20s。但不得大于50s, 系统性能要求,4. 励磁系统电压响应时间不大于0.1s。5. 励磁系统应保证发电机机端调压精度：小型机组不大于1.5%；中大型机组不大于0.5%。6. 励磁系统应保证发电机
8、机端电压调差率在以下范围内可以调整： (1) 小型机组:采用半导体型调节器时为10%;采用电磁型调节器时为5% (2) 中大型机组为15%,级差不大于1%。调差特性应有较好的线性度。, 系统性能要求,7. 励磁系统应保证在发电机空载运行情况下，频率值每变化1时，发电机端电压的变化率： (1)小型机组：采用半导体型调节器时为不大于0.5%；采用电磁型调节器时为不大于3% (2)中大型机组不大于0.25。8. 励磁系统应满足下列要求： (1) 空载10%阶跃响应：发电机电压超调量不大于10额定值；调节时间不大于5s；振荡次数不超过3次。 (2) 发电机空载，转速为0.951.05额定转速范围内，突
9、然投入励磁系统，使发电机机端电压从零上升到额定值时，小型机组超调量不大于额定电压的15%,中大型机组不大于10%，调节时间不大于5秒，振荡次数不超过3次。 (3) 当发电机突然甩掉额定有功负荷和额定无功负荷后，发电机电压超调量不大于15额定值；调节时间不大于5s；振荡次数不超过3次。, 系统性能要求,9. 电压调节范围： 自动励磁调节器电压调整范围：10110%额定电压； 手动励磁调节器电压调整范围：10110%额定电压。10. 在发电机空载运行状态下，自动控制单元和手动控制单元的整定电压变化速度，每秒应不大于额定电压的1%，不小于额定电压的0.3%。11. 励磁系统功率整流器不应采用串联元件
10、。当并联支路较多时应考虑均流措施。在发电机额定励磁电流情况下，均流系数不应低于0.85。, 系统性能要求,12. 励磁系统的功率整流器在任何运行情况下，过电压保护器应使得整流器的输出电压瞬时值不超过绕组对地耐压试验电压幅值的70% 13. 励磁系统的灭磁装置，应满足： 灭磁过程中，励磁绕组反向电压应控制在不低于出厂试验时绕组对地耐压试验电压幅值的30%，不超过50% 14. 静止整流励磁系统的起励电流应不大于发电机空载励磁电流的10%20%。15. 励磁系统的年强迫停运率不应大于0.1%。,四.励磁调节器,按调节器处理数据的的类型分，又可分为数字式、模拟式和数字模拟混合式三种 。 数字式励磁调
11、节系统 随着电子技术的发展，电力系统稳定性要求的提高，智能化的励磁系统运育而生。目前数字式励磁调节系统大多采用微控制器，因此又称为微机励磁 。, 数字式励磁调节系统, 微机励磁的分类 现代同步电机的励磁系统大多采用了微机控制技术，从目前国内已投运的水力发电机组来看，微机控制励磁主要有以下几种类型：1）按CPU的总线宽度分：从理论上讲，在一定条件下（如主频相同）总线宽度越宽，CPU所能处理数据的容量越大，时间也少，速度就越快，因而性能也越好。但我们不能过份的追求性能指标，对产品的推广、普及和应用来讲，性价比和可靠性是更重要的指标, 微机励磁的分类 1）按CPU的总线宽度分,(a) 8位机：如MC
12、S51系列，带Flash的AT89、AT90系列（89c52、8515），Motorola公司的：M6805、M68HC05、M68HC11、M68HC12单片机， MicroChip公司的PIC 16C系列和17C系列8位单片机，Zilog公司的Z8单片机，Scenix公司的8位RISC结构SX系列单片机，及以8位微控制器为内核的PLC、工控机等产品。, 微机励磁的分类 1）按CPU的总线宽度分,(b) 16位机：如INTEL公司的96系列和部分80系列，ATMEL公司的AT91系列，Motorola公司的M68HC16系列，TI公司的 DSP89系列的单片机或单板机，及以16位微控制为内核
13、的PLC、工控机等产品 。(c) 32位机：Motorola公司的M683XX.系列，TI公司的TMS320C28X系列及ARM公司ARM系列和Cortex-Mx系列等。, 微机励磁的分类 2）从结构型式上又可分为,(a) 单片机型：结构简单，易于开发，数字化程度低，在目前用得很少，多用于完成局部功能；(b) 单板机型：开发难度大，功能较强，智能化程度高，性价比高，是目前流行的方式；(c) 工控机型、PLC型等：只需要作软件开发，开发周期短，功能较强，性价比低，在目前较少采用。, 微机励磁的分类 3）单微机、双微机及多微机,从可靠性、降低风险、性价比等方面考虑，目前有单微机、双微机及多微机励磁
14、系统。在单通道微机励磁调节器中，按调节计算、人机接口、与上位机通讯、操作控制、脉冲形成等功能化分，用两个或多个CPU来完成，可降低CPU的负担，同时又可分担风险，但CPU多了，系统变得复杂，可靠性反而会降低，有利有弊, 微机励磁的分类 4）单通道、双通道和多通道,为了解决以上矛盾，可用双通道或多通道的方案来解决。所谓单通道、双通道是按独立调节的微机通道数划分的，象整流变压器、灭磁回路、励磁绕组是不可能也没有必要冗余的, 调节器模式的选择,从理论上讲，在一定条件下（如主频相同）总线宽度越宽，CPU所能处理数据的容量越大，时间也少，速度就越快，因而性能也越好。但我们不能过份的追求性能指标，对产品的
15、推广、普及和应用来讲，性价比和可靠性是更重要的指标。国外的大公司具有较强的研发能力，一般都采用自主研发的专门适用于励磁控制的微机调节器，对于不具备硬件研发能力的励磁生产厂家，通常都采用标准的工控机作励磁的微机控制器。采用标准的工控机可缩短开发周期，对可靠性有一定的保证，不足之处在于工控机的核心技术掌握在别人手上，可知性差。通用性强，专业性差，系统复杂，性价比低；关于PLC可编程序控制器在励磁上的运用，目前多用于完成局部功能，速度慢，性价比低, 调节器模式的选择,1) 在每个通道的设计上可选功能强大的（16位以上）微处理器（包括DSP），既满足了性能、功能的要求，又使系统尽可能的简单，这就是目前
16、所谓的微机控制系统的两片技术的应用，既提高了性能又简单可靠 2) 为了提高调节器系统的可靠性，在通道数上采用冗余方案，构成双通道调节器，从通道上冗余来提高可靠性。目前有的厂家提出了三通道及以上的冗余方案，这是没有必要的，因为并不是通道数越多越可靠，通道数多了，同样会使系统变得复杂，从而会降低系统的可靠性。应该把着点放在提高单通道的可靠性上，用适当的冗余来提高我们最为担心的部位的可靠性，才是较为合理的方案, 调节器的基本功能,1) 信号的采集a. 直流采样：对于发电机的各种电参量，经过隔离变换后，送入CPU进行采样计算。所谓直流采样主要是对于发电机的各种电参量经过隔离再变换为直流信号，送入A/D
17、转换器（单元），主要有以下几个量：发电机端电压量Ui，定子电流量Ii，有功量Wi，无功量Qi，励磁电压ULi，励磁电流ILi。b. 交流采样：对于同步电机的各种电参量经过隔离变换后为交流量，主要有以下几个参量：定子电压Ui，定子电流，励磁电压ULi，励磁电流ILi。, 调节器的基本功能 1) 信号的采集,c. 各自的特点：直流采样：精度较高，实时性强，采样的量较多，硬件相对要复杂些，对被采样量的波形要求不高；交流采样：采样的量相对较少，实时性差，计算工作量大些，硬件简单些，对被采样量的波形要求较高。测量的精度还与A/D的转换时间、A/D的位数有关。, 调节器的基本功能 2) 调节计算,a. 用
18、于控制系统的数学模型从励磁系统与电力系统的稳定性考虑。例如，当要计算超过转子角第一次摆动以外的特性时，使用简化的模型会带来许多困难，因为现代电网的电力系统稳定性通常要经过数秒或数次振荡后方能确定。因此，在某种情况下，模型是不能简化的。通常，不同制造厂家的设备都具有相同的基本励磁控制功能，该功能可用广义的PID-控制来进行数学描述。因此可用标准形式来表示励磁控制的基本部分。在图8的PID控制图中，第一个框内的时间常数TC2、TB2表示微分函数（D），另一个框中的TC1、TB1和增益KR表示PI函数。输出限值Urmax、Urmin具非饱和的作用，如防止积分超出此限制。限制器工作时的电路相当于信号选
19、择器。,图3.1.3-1 带限制器的常规PID调节器的结构及数字模型, 调节器的基本功能 2) 调节计算,在特殊情况下，把标准模型不适用也不需要的项分别置“1”或“0”。有时须给出滞后时间常数的最小值，来调整数字计算的时间，避免在计算中的数据不稳定。当机组间没有阻抗并联时，采用电流补偿时，造成一个人为的阻抗匹配，以使机组能合理地分担无功功率。这种情况下，XC应为正值。当单一机组通过有效阻抗联到系统时，或两台及多台机组通过各种变压器联到系统时可将机端电压调到工作点以上。比如，可以补偿变压器的部分阻抗，在这些情况下，RC和XC取负值。多数负载电流的补偿都可忽略RC分量，而只要求XC值，在此条件下，
20、电流对无功分量的影响较小，起该作用的部件称作无功电流补偿器。当使用补偿器时，应注意可能会在功率振荡的情况下附加上正或负的阻尼, 调节器的基本功能 2) 调节计算,b. 调差计算按发电机电压偏差进行计算是保证发电机端电压稳定的基本方式。为维持并联机组间的稳定运行并合理的分配无功，设置调差环节是必须的。对于在发电机端并联运行的机组，一般应采用正调差特性；对于经升压变压器在高压侧并联的机组或在发电机端直接带负载的机组，应采用负调差特性，在按电压偏差调节的系统中可按下式计算。U=UG -（UI+KQ） K0为正调差，K0为负调差。式中：UG给定电压；UI测量电压；K调差系数；Q无功。, 调节器的基本功
21、能 2) 调节计算,c. 强励限制环节当电网或机端电压发生下降较多时，励磁系统应快速强励维持电网或机端电压的稳定，同时也为发电机的保护提供可动作的支持。但从发电机自身的安全考虑对强励电流进行限制是必须的。强励顶值电流限制；强励倍数限制；强励反时限限制，强励反时限限制是为了防止转子因长时间过流而发热设置的，在微机励磁调节器中允许强励时间T可按下式设置。, 调节器的基本功能 2) 调节计算,IL,式中，K为计算系数；IL为额定励磁电流。,t,30s,2ILe,1.1ILe, 调节器的基本功能 2) 调节计算,d. 低励限制 为了防止发电机在低励时，因扰动而失步，破坏发电机的静态稳定极限，有必要进行
22、低励限制，有人把低励与进相等同起来，这是一个概验性的错误，进相运行应该是发电机允许的一种运行工况，但进相到一定深度就不安全了，特别是有功负荷较大时，很容易在受到干扰失步，这是不允许的。在微机励磁系统中，可按直线方程确定低励限制。, 调节器的基本功能 2) 调节计算,d. 低励限制：按功率圆确定低励限制线,Q,P,Q=KP+b,b, 调节器的基本功能 2) 调节计算,e. 电压/频率限制 当发电机在空载状态时，为了防止发电机在转速降低时产生磁路过饱和，导致过电流，须进行V/F限制。微机励磁系统一般按下列方式进行限制。, 调节器的基本功能 2) 调节计算,V/F限制,F(HZ),UI(V),Ue,
23、0,50, 调节器的基本功能 2) 调节计算,f. PSS 按电压偏差的PID调节方式，完全能满足电压精度的要求，也有助于改善发电机电压的动态和静态稳定性。但是对在电网中的主力机组，特别是传输距离较长，线路阻抗较大，而运行的功率因数较高时，增设PSS电力系统稳定器对抑制系统的低频震荡是有好处的。 采用发电机电功率增量（Pe）作为输入信号，经过相位校正环节、放大环节、隔离环节及限幅环节后，输出控制信号Upss到励磁的AVR的电压相加点。Pss的传递函数为：, 调节器的基本功能 2) 调节计算,式中， 为相位校正环节，由两级超前，滞后环节组成，T1、T3为超前时间常数，T2、T4为滞后时间常数，K
24、pss为Pss的放大倍数，Tw为隔离时间常数，PID+Pss已成为目前励磁调节的主要方式。, 调节器的基本功能,3）励磁微调节控制器供电电源的考虑数字电路比模拟电路对电源的要求要高，除了要选择高品质的开关电源外，在供电方案的选择、走线、工艺等方面也应合理。对微控制器一般要用隔离供电方式，对于多通道系统，供电电源最好能独立。发电厂一般都有交流和直流两种电源，对单通道系统可采用如图9所示的供电方式, 调节器的基本功能 3）励磁微调节控制器供电电源,双开关电源,开关电源,开关电源,交流,直流,调 节 器, 调节器的基本功能 3）励磁微调节控制器供电电源,单开关电源,交流,直流,调 节 器,开关电源,
25、 模拟式励磁调节器,早期的半导体励磁控制系统多采用模拟方式，随着微机控制技术的发展，有取代模拟式控制系统的趁势，但模拟电子技术目前也有长足的发展，特别是高性能的运算放大器，模拟比较器及555时基电路的发展，使得模拟式励磁调节器在小机组上目前仍被选用。 所谓模拟式调节器，是指用模拟电路来完成调节计算（P、PI、PID）功能的调节器。, 模数混合式励磁调节器,目前用得最多的主要有两种型式：1. 一种是双通道双调节器中的某一个通道为模拟通道，构成模数混合型，见图11；2. 另一种是在单通道调节器中，用模拟电子电路完成调节计算功能，用微处理器（单片机或PLC等）完成人机接口与上位机通讯等辅助功能构成模
26、数混合型励磁调节器，见图12。, 模数混合式励磁调节器,1双通道模数混合式励磁调节器, 模数混合式励磁调节器,2. 单通道模数混合式励磁调节器,模拟调节器,微机人机接口,F, 模数混合式励磁调节器,对于前一种，通常是把微机通道作为主通道，模拟通道作为备用通道使用，通常用在中大型机组上，对于后一种，它的应用前景应该得到肯定，它既符合人们对传统励磁调节器的原理认知，又能与上位机进行通讯，充分发挥了模拟电路与数字电路的优势，但调节规律比较单一，在小机组上使用有一定的优势,五 多功能组合控制装置,三合一: 集发电机的(控制+保护+计量)的组合 在小型机组上采用(1万千瓦以下机组) 主要功能：励磁、调速
27、、同期、保护、计量、测温、制动等。见图13,五 多功能组合控制装置,三合一控制装置,六 开关式励磁,1. 晶体管开关式励磁装置，在目前的小水电站的小型机组（小容量励磁）上也有应用。2. 主原理如图14。它是通过控制晶体管的频率（调频式）或占空比（调宽式）来控制晶体管输出电流的大小达到调整励磁强弱的目的，使机端电压保护稳定。晶体管开关式励磁调节器的原理简单。3. 其最大优点是须同步，但目前在应用有上3个主要瓶颈，一是晶体管的性价比低，二是耐压高的晶体管电流不大，电流大的晶体管耐压不高，选择的余地很有限，所以一般只能用于小功率励磁的回路上，三是晶体管的灭磁性能不如晶闸管三相全控桥式整流电路，它不具
28、备逆变灭磁功能。4. 但是在火电机组的多机系统中（二机无刷、三机无刷系统）还是应用比较广，火电机组的转速比较高，多机系统主要是靠磁放大，而辅机的励磁容量并不大。,六 开关式励磁,原理图,整 流,调节器,ZB,Q,PT,F,CT,七 功率整流单元, 单相半控桥式整流电路 单相半控桥式整流电路常采用如下接线方式，D1、D2又兼做续流二极管用，接线简单可靠。,七 功率整流单元,单相半控桥式整流电路,CT,PT,调节器,七 功率整流单元, 三相半控桥式整流电路特点: 三相半控桥式整流电路的触发电路简单，整流元件所承受的反向电压较其它电路小，谐波小，对整流变压器的利用率高，但不具备逆变特性 。,七 功率
29、整流单元, 三相全控桥式整流电路可控硅整流技术目前已非常成熟，特别是在自并激静止整流励磁系统中，是最常见的方式，目前大多采用三相全控桥式整流方式，它具有控制精度高、灭磁方便、灭磁速度快等特点。,七 功率整流单元 三相全控桥式整流电路,1整流电压平均值 当=0，=0时， 当整流器在空载情况下，0，=0时， 负载可控状态下， 0，0 ，时，,七 功率整流单元 三相全控桥式整流电路,2整流元件的电流有效值 流过整流桥交流侧电流的有效值由流过同一相两个元件的电流所组成。 当=0时，流过可控硅的电流有效值与控制角的大小无关。 整流桥交流侧电流有效值为,七 功率整流单元 三相全控桥式整流电路, 整流桥交流
30、侧电流的有效值I为整流元件电流有效值的 倍。 估算可取3整流元件的计算选择1）电压选择额定反向重复峰值电压：,七 功率整流单元 三相全控桥式整流电路,-电网电压生高系数，取值为1.31.5 -整流元件需承受的反向电压最大峰值 -整流接线方式系数，单相桥取为1.41，单相全波取为2.82；三相桥取为2.45 -整流变压器二次侧相电压,七 功率整流单元 三相全控桥式整流电路,2）正向电流I p式中，Id为最大整流输出电流；取0.367；K2=1；K3=0.71.0；K4=1.15；K6=0.9。,七 功率整流单元 整流变压器,整流变压器是励磁系统中的一个重要单元。 整流变压器的型式1）普通干式：采
31、用高绝缘材料（美国杜邦）的干式变压器已被广泛应用，由于散热条件好，绝缘等级可做得很高，但价格也高。2）环氧干式：环氧干式变压器体积小，防火性能好，但环氧抽真空环节控制不好就会降低绝缘性能，同时环氧树脂在长期发热情况下易老化而缩短变压器的寿命。3）油浸式：油浸式变压器寿命长，价格低，但对防火要求较高的环境下不宜采用。,七 功率整流单元 整流变压器, 接线方式为了降低谐波干扰，同时又便于现场更改接线方式，接线方式一般采用/Y接线方式，当然也有采用Y/接线方式的。 励磁变压器副边线电压U2,七 功率整流单元 整流变压器,式中，Kau 一般取1.11.3；Ku 为强励倍数；Ud为额定励磁电压（V）；n
32、为串联元件数（n+1）；u为硅元件的正向压降； 为强励时整流器重叠角；Ki为强励电流与额定电流之比，当Ki2时，取Ki=2；Xk一般取0.050.10；估算可取：U2（1.52)Vd，可保证有1.62倍的电压强励倍数。,七 功率整流单元 整流变压器, 变压器副边电流 式中取： 电流裕度系数，可取1.11.3 额定励磁电流 一般取0.35，即cos=0.90.95,七 功率整流单元 整流变压器, 变压器容量S估算：K取2.43.2之间的值,则强励倍数分别为1.62倍。,七 功率整流单元 触发回路,三相全控整流桥的触发脉冲:双脉冲宽脉冲调制宽脉冲调制双脉冲,八 起励, 残压起励 现有的微机励磁装置
33、多采用残压起励，当残压大于1%时，一般都能可靠起励；辅以它励补充。由微机自动检测残压进行起励，若残压不够，微机自动将它励投入。在检测到残压足够时，自动解除它励，这样对辅助它励的电能要求较小，一般都小于10A。 它励起励 当残压不够时，可采用它励起励的方式。利用辅助电源（直流合闸电源）按图3.222方式连接起励。一般要求它励起励电流应小于额定空载励磁电流的10%。起励,八 起励,它励起励原理图3.2-22,九 灭磁,对于三相全控桥，正常停机采用逆变灭磁，事故情况下，通常有两种方式，一种是线性灭磁，其二是非性线灭磁。 线性灭磁： 对于机组容量较小、励磁容量小、励磁电压低的，采用线性灭磁的方案有一定
34、优势，既能满足要求，又能降低成本，特别是对于励磁电压较低的，不便采用非线性方式灭磁。 非线性灭磁： 非线性灭磁方式具有灭磁时间短、速度快等优点，但与线性灭磁方式相比价格偏高，体积偏大。见图3.2-23,九 灭磁,1氧化锌非线性电阻计算： 式中，Wfmax-转子绕组最大储能K1-容量储备系数K2-耗能分配系数K3-发电机磁场最大储能系数Wfo-转子绕组空载储能Lfo-转子绕组在空载时不饱和电感Ifo-空载励磁电流Tdo-定子绕组三相开路时，转子绕组时间常数Rf-转子绕组直流电阻,九 灭磁, 灭磁开关： 为了防止发电机在事故情况下，故障的进一步扩大，通常采用灭磁开关来进行保护。 目前常用的灭磁开关
35、有：DW16、DM2、DM4、DM8、DMX系列，进口的有ABB公司的E1BMS、E2N等。许多进口的中低压断路器，主要是为交流回路设计的，当然，在一定条件下也可用于直流回路。这里要注意的是，每个断口的直流分断电压一般小于或等于250伏。 关于ABBE系列断路器，严格来说ABB公司的E系列断路器并不是灭磁开关，而是交流断路器，只是在特定情况下（每断口的电压250V/DC）可用在直流回路，如果接口断口串联连接，则耐压小于1000V，对于非线性灭磁来说，非线性电阻的动作电压一般按额定励磁电压的46倍考虑，也就是说ABB断路器与非线性电阻结合使用时，额定励磁电压不得大于250伏。 因此，不能盲目的追
36、求使用ABB断路器,九 灭磁,非线性灭磁原理图3.2-23,十 励磁设备选型参考,一般来说是采用旋转励磁还是静止式励磁、是有刷还是无刷是由设计单位在前期就已确定了的，下面的原则是在主机厂确定了励磁参数后综合以上原则所列出的参考意见。 基本原则 励磁容量的选择不依主机的容量而定，而应当以励磁参数所确定的励磁容量来确定，同等主机容量，由于水头高低不同，转速不同，磁极对数不同，其励磁容量是差别很大的。,十 励磁设备选型参考, 对于无刷励磁和励磁容量较小（50A、200V）的静止式励磁，可选用开关式微机励磁或可控硅静止整流式微机励磁。 对于大多数的自并激可控硅静止式整流设备应选用微机型的。 对于低压机
37、组最好选用组合多功能型控制设备或模拟型。 对于5000KW以下的机组最好选用单通道调节器。,十 励磁设备选型参考, 关于微机和模拟型选择所谓微机型和模拟型的区别在于励磁调节器所完成调节计算（P、PI、PD、PID等）的方式是采用模拟运算方式还是数字运算方式。 无刷励磁：可选用微机型或模拟型 自并励静止励磁：1000KW以下，选模拟型； 1000KW以上，选微机型或微机+模拟混合型,十 励磁设备选型参考, 从励磁的方式选： 无刷：可选开关式或可控硅整流式 自并激静止励磁： 可控硅整流式：1）低压机组：单相或三相半控2）高压机组：三相全控,十 励磁设备选型参考,）整流桥的数量选择： 额定励磁电流在
38、500A以下的选单桥 额定励磁电流在500A以上2000A以下选双桥 额定励磁电流在2000A以上选多桥 低压机组一般选单相或三相半控 高压机组选三相全控,十 励磁设备选型参考, 通道数选择1. 5000KW以下机组或励磁电流在300A以下选单通道2. 5000KW以上机组选双通道3. 10万KW以上选多通道,十 励磁设备选型参考, 灭磁方式选择及灭磁开关选择 额定励磁电流在500A以下：选线性灭磁 额定励磁电流在500A以上：选非线灭磁 额定励磁电流在300A以下，选DW16 额定励磁电流在300A以上，选DMX系列,十 励磁设备选型参考,7）励磁变压器低压机组选普通干式，高压机组选环氧干式
39、、高绝缘材料（杜邦技术）干式或油浸式,十 励磁设备选型参考,）显示仪表 励磁装置所配置的基本仪表有：机端电压表、励磁电压表、励磁电流表等，容量较大的机组还应配置无功功率表。 一般情况应选用标准的仪表生产厂家的计量表计，作为调节器的内部数据，可以设置数码管，液晶屏或触摸屏来显示，该显示只能作为参考（除非该显示获得国家计量生产和批准）。 从目前的情况看，数码管显示具有亮度高、寿命长、易于维修和更换，价格低廉，显示的参数少等特点。 液晶屏显示比较直观，显示的数据量大，寿命较长，价格略高。 触摸屏显示直观，数据量大，互动性好，寿命较短，成本高。 选择的原则一是根据自己的喜爱，二是根据具体情况，如励磁屏
40、与中控室的距离，机旁是否有人值班，操作和观察是以机旁为主还是以中控为主等，不可盲目选择。,十 励磁设备选型参考, 电力系统稳定器（PSS） 对于同时满足下列条件的机组或单机容量在5万千瓦以上的机组应装设电力系统稳定器（PSS）-基于GB7409标准要求。 对于系统中的主力机组； 对于与系统长距离、弱联系的机组； 长期运行在高功率因数情况下的机组 并非所有的机组都要装设电力系统稳定器（PSS），而要根据机组和系统的情况分析确定。,十一 同步转速,各并联机组所提供交流电的频率为一个不变的值，我国规定为50Hz ，则有： 式中，n为发电机的转速；f为发电机的频率；p为磁极对数。由式()可知，要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些定值，这些定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。,Goodbye！,以上介绍谨代表个人意见，若有不当之处请指正。 谢谢大家！ 熊杰网址：http:/ WWW.LSZDH.COMEmail: TEL: 13995501575,
