[实用新型]增加大、中型水轮发电机转子剩余磁场的永磁装置

说明书

本实用新型涉及一种永磁装置、特别是一种能够增加大、中型水轮发电机转子剩余磁场的永磁装置。适用于使用静止励磁系统的大、中型水轮发电机。

静止励磁系统是以发电机本身而不是其它电机做为励磁的交流电源，通过晶闸管整流以后供给其自身的励磁系统。图1是目前运用最普遍的静止励磁系统原理接线图。图中，发电机(F)机端电压经励磁变压器(LB)降压，晶闸管(KZ)整流以后，向发电机(F)的转子励磁绕组(FLQ)提供励磁电流。(励磁调节器)通过发电机(F)机端的电压互感器(YH)和电流互感器(LH)采集发电机(F)机端的电压值和电流值，与(励磁调节器)内部已经设置的给定值进行比较，然后去调节晶闸管(KZ)的导通角，给转子励磁绕组(FLQ)提供励磁电流，使发电机(F)机端电压达到给定值并维持恒定。因此，静止励磁系统也称为自励系统。静止励磁系统与传统的电机励磁系统相比有所不同。电机励磁系统历史悠久，它由与发电机同轴安装的励磁机(直流发电机)给发电机转子励磁绕组提供励磁电流，使发电机机端电压达到给定值并维持恒定。电机励磁系统结构复杂，同时，随着水轮发电机单机容量的不断增大，励磁电流也增大，使励磁机的整流子在换向方面遇到了困难。因此，电机励磁系统的应用范围在逐渐缩小。而静止励磁系统没有旋转部分，励磁电流可以达到几千安培至几万安培，并且接线简单、工作可靠、动作速度快，对水轮发电机乃至电力系统的安全稳定运行有十分重要的作用。因此，静止励磁系统在国内外的大、中型水轮发电机上得到广泛采用。但是，静止励磁系统进入工作状态的条件必须是：发电机转子的剩余磁场应使发电机在开机以后机端的残余电压达到额定电压的1％-2％，发电机有了这部分交流电源才能通过晶闸管整流供给其自身励磁电流，这个电流叫起动励磁(以下简称起励)电流。只有这样，静止励磁系统才能进入工作状态，使发电机机端电压达到给定值并维持恒定。现在的情况是：由于水轮发电机转子剩余磁场较小，往往不能使发电机开机后机端的残余电压达到起励条件，因此，如图1所示，大、中型水轮发电机的静止励磁系统都设置了起励电源。水轮发电机开机以后，只有首先向发电机转子励磁绕组供给一定时间(一般整定起励时间为3-8秒)的起励电流，发电机机端电压上升到其额定电压的1％-2％或者再高一点时，切除起励电源，静止励磁系统内的晶闸管达到导通条件，将发电机机端电压整流向发电机转子励磁绕组提供励磁电流。这样，静止励磁系统就进入了正常工作状态。为了保证起励电流可靠投入和在设定的时间内可靠切除，必须设置一套起励自动控制回路。投入起励电流和起励自动控制的典型原理图如图2。图2中，起励电源(DC220V)由电厂的直流系统提供，它通过开关(64DK)、熔断器(64RD)、二极管(1D)、限流电阻(Rf)、直流接触器(61ZC)主触点向发电机转子励磁绕组(FLQ)提供起励电流。自动控制原理如下：1．合上起励电源开关(64DK)；2．电压继电器(61YJ)接于发电机机端电压互感器(YH)的(A611.B611)二次回路上，监视发电机机端残余电压；3．自动控制电源(DC220V)由电厂直流控制母线(+KM.-KM)经过熔断器(61RD.62RD)供电。按钮(61AN)是手动起励时使用。水轮发电机开机后转速升高至额定转速的90％时，转速继电器(ZSJ)常开接点闭合。此前，如果没有按(61AN)或者发电机机端残余电压达不到给定值(一般给定值整定为额定电压的10％)，电压继电器(6YJ)不动作，(61YJ)常闭接点保持闭合。直流接触器(61ZC)的线圈通过中间继电器(62ZJ)常闭接点、电压继电器(61YJ)常闭接点、灭磁开关(FMK)常开接点(灭磁开关合上是发电机开机准备条件之一，因此常开接点闭合)获得DC220V电压而动作，其主触点(61ZC)闭合向发电机转子励磁绕组(FLQ)提供起励电流。与此同时，监视水轮发电机转速的中间继电器(61ZJ)动作，(61ZJ)常开接点接通时间继电器(62SJ)使其也动作，当达到整定的起励时间(一般整定3-8秒),(62SJ)的延时闭合常开接点闭合，使中间继电器(62ZJ)动作，(62ZJ)的常闭接点断开，直流接触器(61ZC)失电，(61ZC)主触点返回，切断起励电流，完成一次开机起励过程。之后(61ZJ)、(62ZJ)中间继电器，(62SJ)时间继电器长期带电运行，容易出现故障或损坏。图2中任何一个继电器或其它元件出现故障或者损坏，起励电流都会投入不了或者切除不开，都将造成水轮发电机开机失败而延误发电，这是电力系统要求安全稳定运行所不能容许的。