介紹
勵磁功率單元是指向同步發電機轉子繞組提供直流勵磁電流的勵磁電源部分,而勵磁調節器則是根據控制要求的輸入信號和給定的調節準則控制勵磁功率單元輸出的裝置。由勵磁調節器、勵磁功率單元和發電機本身一起組成的整個系統稱為勵磁系統控制系統。勵磁系統是發電機的重要組成部份,它對電力系統及發電機本身的安全穩定運行有很大的影響。勵磁系統的主要作用有:1)根據發電機負荷的變化相應的調節勵磁電流,以維持機端電壓為給定值;2)控制並列運行各發電機間無功功率分配;3)提高發電機並列運行的靜態穩定性;4)提高發電機並列運行的暫態穩定性;5)在發電機內部出現故障時,進行滅磁,以減小故障損失程度;6)根據運行要求對發電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。同步發電機勵磁系統的形式有多種多樣,按照供電方式可以劃分為他勵式和自勵式兩大類。
一、發電機獲得勵磁電流的幾種方式
1、直流發電機供電的勵磁方式:這種勵磁方式的發電機具有專用的直流發電機,這種專用的直流發電機稱為直流勵磁機,勵磁機一般與發電機同軸,發電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。這種勵磁方式具有勵磁電流獨立,工作比較可靠和減少自用電消耗量等優點,是過去幾十年間發電機主要勵磁方式,具有較成熟的運行經驗。缺點是勵磁調節速度較慢,維護工作量大,故在10MW以上的機組中很少採用。
2、交流勵磁機供電的勵磁方式,現代大容量發電機有的採用交流勵磁機提供勵磁電流。交流勵磁機也裝在發電機大軸上,它輸出的交流電流經整流後供給發電機轉子勵磁,此時,發電機的勵磁方式屬他勵磁方式,又由於採用靜止的整流裝置,故又稱為他勵靜止勵磁,交流副勵磁機提供勵磁電流。交流副勵磁機可以是永磁機或是具有自勵恆壓裝置的交流發電機。為了提高勵磁調節速度,交流勵磁機通常採用100——200HZ的中頻發電機,而交流副勵磁機則採用400——500HZ的中頻發電機。這種發電機的直流勵磁繞組和三相交流繞組都繞在定子槽內,轉子只有齒與槽而沒有繞組,像個齒輪,因此,它沒有電刷,滑環等轉動接觸部件,具有工作可靠,結構簡單,製造工藝方便等優點。缺點是噪音較大,交流電勢的諧波分量也較大。
3、無勵磁機的勵磁方式:
在勵磁方式中不設定專門的勵磁機,而從發電機本身取得勵磁電源,經整流後再供給發電機本身勵磁,稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自並勵和自復勵兩種方式。自並勵方式它通過接在發電機出口的整流變壓器取得勵磁電流,經整流後供給發電機勵磁,這種勵磁方式具有結簡單,設備少,投資省和維護工作量少等優點。自復勵磁方式除沒有整流變壓外,還設有串聯在發電機定子迴路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發生短路時,給發電機提供較大的勵磁電流,以彌補整流變壓器輸出的不足。這種勵磁方式具有兩種勵磁電源,通過整流變壓器獲得的電壓電源和通過串聯變壓器獲得的電流源。
特性
1、電壓的調節
自動調節勵磁系統可以看成為一個以電壓為被調量的負反饋控制系統。無功負荷電流是造成發電機端電壓下降的主要原因,當勵磁電流不變時,發電機的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質量的要求,發電機的端電壓應基本保持不變,實現這一要求的辦法是隨無功電流的變化調節發電機的勵磁電流。
2、無功功率的調節:
發電機與系統並聯運行時,可以認為是與無限大容量電源的母線運行,要改變發電機勵磁電流,感應電勢和定子電流也跟著變化,此時發電機的無功電流也跟著變化。當發電機與無限大容量系統並聯運行時,為了改變發電機的無功功率,必須調節發電機的勵磁電流。此時改變的發電機勵磁電流並不是通常所說的“調壓”,而是只是改變了送入系統的無功功率。
3、無功負荷的分配:
並聯運行的發電機根據各自的額定容量,按比例進行無功電流的分配。大容量發電機應負擔較多無功負荷,而容量較小的則負提供較少的無功負荷。為了實現無功負荷能自動分配,可以通過自動高壓調節的勵磁裝置,改變發電機勵磁電流維持其端電壓不變,還可對發電機電壓調節特性的傾斜度進行調整,以實現並聯運行發電機無功負荷的合理分配。