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大型发电机励磁系统特殊要求

       随着国家重大装备技术的发展,发电机组单机容量越来越大,发电机励磁系统的重要性越来越明显。励磁系统的任务是:维持发电机端或指定控制点的电压在给定水平上,稳定分配并列运行机组的无功功率,改善电力系统动态稳定性。

       1、关于励磁方式的说明

       目前国内大型发电机的励磁方式主要有两种:a.自并激静态励磁系统。b.无刷励磁系统。

       其方式的确定直接与发电机的选型有关。

       两种不同励磁方式的比较:

       (1)无刷励磁系统:①只有正顶值电压的能力。②励磁响应与励磁机的时间常数有关(>200ms)。③灭磁时间为自然灭磁时间常数。④系统短路时PMG(励磁机)可以提供励磁电源。⑤机组的轴系加长,机械维护增加。⑥无滑环(减少了碳刷的维护和粉尘)。

       (2)静态励磁系统:①具有双向的顶值电压的能力。②双向的快速响应能力(<20ms)。③通过灭磁电阻和逆变运行实现快速灭磁。④励磁变压器的大小只与励磁的容量有关。⑤无旋转部件,轴系短(扭振小),运行可靠。⑥功率整流柜不必在停机时进行。⑦励磁参数如Uf,If可以直接测量。

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                                                                      发电机励磁柜如上图所示

        2、关于励磁变压器的说明

       目前国内大型发电机的励磁系统的励磁变压器供货方式主要有两种:a.环氧浇注干式(Dry)。b.油浸式(Oil)。

       其方式的确定直接与变压器的容量和某些用户的特殊要求有关。两种不同励磁变压器的比较:

       (1)干式励磁变压器:①环氧浇注、干式、户内型,空气自然冷却;②绝缘等级为F级;③容量有限;④可采用三相或三个单相方式供货;⑤安装、维护方便;

        (2)油浸励磁变压器:①变压器线圈油浸式冷却;②绝缘等级为B级;③容量不限;④只能采用三相方式供货;⑤安装、维护工作量大。

        3、关于励磁变压器的温升说明

        励磁系统的励磁变压器温升与下面的条件有关:

        a.设计裕度

        如果用户没有特殊要求,我们在励磁变压器的订货时,对于不同绝缘等级的变压器的温升要求是不同的,通常是F级绝缘在自冷的情况下(环境温度为40℃)为100K,H级绝缘125K。该温升意味着变压器的额定运行时的温升不会超过该值,且变压器在此温升范围内能够长期连续运行而不会导致变压器的损坏。

       b.环境温度

       上面提到的温升值是基于环境温度在40℃情况下的值。如果励磁变压器的工作环境温度高于该值,要求在容量不变的情况下同时还要保持这个温升或者更高的温升,必然会导致变压器的体积增加,价格增加。或者要求更大容量的变压器或采用强迫风冷的方式来解决。

       c.负荷的大小

       励磁系统的负荷大小与机组所带的无功负荷有关。负荷越大变压器的温升越高。随着国内大型骨干输送电网的建成和电力结构的合理,整个电力系统越来越稳定。目前国内绝大多数发电厂都远离负荷中心,由于长距离输送电力造成多数发电厂在绝大多数情况下的运行方式为带少量无功或进相运行,因此励磁系统的负荷率是比较低的,通常情况下其运行都不能达到额定状态。而在变压器的设计选型时,其容量是基于发动机的额定要求并留有相当的裕度来确定的。

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                                                                            发电机励磁柜如上图所示

        4、关于整流装置停风运行的说明

        目前国内比较流行的励磁系统整流装置冷却方式有下面几种:a.水冷却;b.强迫通风冷却;C.空气自然流动冷却(自冷)。

        从机组投运的情况来看,国内绝大多数发电机组励磁系统的整整流装置普遍采用强迫通风冷却方式。

        整流装置强迫冷却方式的特点:

       目前国内比较流行的励磁系统整流装置强迫冷却方式的风机布置方式有下面几种:a.柜体底部;b.柜体顶部;c.集中布置。

       不管是什么方式,其目的都是为了将整流装置内部产生的热热量带走以降低整流部件的温度。对于可控硅元件来说,当电气设计完成后其运行的温度直接决定了其输出电流的大小。因此风机运行的可靠性直接决定了整流装置的可靠性。

       保证强迫冷却方式整流装置可靠冷却的措施:a.风机备用;b.风机电源备用;c.温度监测;d.良好的通风风道。


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