Excitationssystemet för en generator är ett av de mest avgörande systemen i en generator och hela kraftsystemet och kallas ofta generatorens hjärta. Idag kommer vi att tillhandahålla en omfattande och detaljerad förklaring från tre aspekter: princip, arbetsläge och funktion.
I. Grundprincip
Kärnkoncept: Elektricitet genererar magnetism och magnetism genererar el.
2. Grunden för kraftproduktion: Generatorn fungerar baserat på Faradays lag om elektromagnetisk induktion - En stängd ledare som rör sig genom ett magnetfält och skär de magnetiska kraftlinjerna kommer att generera en elektrisk ström.
3. Källa till magnetfältet: Ett starkt magnetfält krävs. Detta magnetfält genereras av en excitationslindning (dvs. rotorlindningen) som bär likström. Denna likström kallas excitationsströmmen.
4. Nyckeln till kontroll: Genom att justera storleken på excitationsströmmen kan magnetfältets styrka styras och därmed bestämma spänningsutgången av generatorn och mängden reaktiv effekt den genererar.
Öka excitationsströmmen → Stärk magnetfältet → Öka den elektriska potentialen inom generatoren → tenderar att höja spänningen och utmatningen mer induktiv reaktiv effekt.
Minska excitationsströmmen → Försvagning av magnetfältet → Minskning av den elektriska potentialen inom generatorn → tendens att sänka spänningen, utput mindre induktiv reaktiv effekt (till och med absorberande reaktiv effekt).
Därför är den grundläggande uppgiften för excitationssystemet att tillhandahålla en kontrollerbar likström excitationsström för generatorens rotor.
Ii. Arbetsmetod (systemkomposition och process)
1. Det moderna excitationssystemet antar huvudsakligen det statiska jaget - Excited System. Arbetsprincipen flödesschema visas enligt följande:
2. De kärnkomponenter som är involverade i ovanstående process och deras funktioner är följande:
1) Excitationstransformator: Den får energi från maskinänden och serverar funktioner för spänningsreduktion och elektrisk isolering, vilket skyddar låg - spänningsutrustning såsom likriktningsbryggan.
2) Thyristor Rectifier Bridge: Konverterar växlande ström till kontrollerbar likström. Genom att ändra avtryckningsvinkeln kan storleken på den aktuella utströmningsspänningen justeras smidigt och därmed exakt kontrollera excitationsströmmen.
3) Automatisk spänningsregulator (AVR): Systemets hjärna. Den övervakar kontinuerligt generatorens terminalspänning och jämför den med ett inställt värde. När en avvikelse upptäcks (såsom en minskning av spänningen på grund av en ökning av belastningen) ger den omedelbart en instruktion för att ändra tyristornas utlösningsvinkel, öka excitationsströmmen och föra spänningen tillbaka till det inställda värdet. Detta är en hög - hastighet, kontinuerlig stängd - Loop Control Process.
4) Magnetiseringsundertryckning och rotoröverspänningsskyddsenhet: systemets vårdnadshavare.
5) Magnetiserings eliminering: Vid interna fel eller avstängning av generatorn är det nödvändigt att snabbt och säkert eliminera rotormagnetfältet. Detta uppnås genom att överföra den magnetiska energin till magnetiserings elimineringsmotstånd för spridning, och det är den mest effektiva måtten för att skydda generatorn.
6) Överspänningsskydd: Förhindra skador på isolering i rotorkretsen orsakad av systemvågor, asynkron drift etc. som kan generera höga spänningar.
Andra metoder: Förutom mainstream self - upphetsat system finns det också det traditionella men fortfarande i användning av excitation från separat upphetsade system (som drivs av en oberoende excitationsmaskin) och det borstlösa excitationssystemet (som använder roterande dioder för korrigering och inte kräver kolborstar eller glidningsringar).
Iii. Huvudfunktioner
Excitationssystemet är mycket mer än bara att tillhandahålla likström. Det utför också andra viktiga funktioner:
1. Spänningsstyrning och reglering
Detta är den mest grundläggande funktionen. Genom den automatiska regleringen av AVR upprätthålls spänningen vid generatorterminalen på nivån, vilket säkerställer kvaliteten på elektrisk energi och inte påverkas av belastningsförändringar.
2. Kontroll och distribution av reaktiv kraft
När du arbetar i rutnätanslutningsläge kan justering av excitationsström styra den reaktiva effekten som skickas eller absorberas av generatorn till nätet.
Öka excitation: Utmatning av induktiv reaktiv effekt till nätet för att stödja rutnätspänningen.
Demagnetisering: Minska den reaktiva effektutgången, eller till och med absorberande induktiv reaktiv effekt från nätet (asymmetrisk drift) för att minska alltför hög systemspänning.
Detta är avgörande för att upprätthålla spänningsstabiliteten och den reaktiva effektbalansen i nätet.
3. Förbättra den parallella driftsstabiliteten för synkrona generatorer
Statisk stabilitet: Ett kraftfullt och lyhörd excitationssystem (såsom att använda PSS -kraftsystemstabilisator) kan effektivt undertrycka små svängningar i systemet och öka kraftgränsen för transmissionslinjer.
Övergående stabilitet: När ett allvarligt fel, såsom en kortslutning sker i nätet, sjunker spänningen kraftigt.
Excitationssystemet kommer att utföra tvångsexcitation, höjer omedelbart excitationsspänningen till dess maximala värde, injicera en stor mängd reaktiv effekt i systemet, vilket hjälper till att återställa nätspänningen och bibehålla generatorn från att förlora synkronisering.
4. Skyddsfunktion
Genom magnetiseringsavbrott och överspänningsskydd säkerställs säkerheten för generatorrotorkroppen.
Iv. Sammanfattning
1. Princip: Kontrollera excitationsströmmen för att reglera magnetfältstyrkan och i slutändan justera utgångsspänningen och reaktiv effekten hos generatorn.
2. Arbetsläge: Antar vanligtvis ett själv - Excited System: Drivs av excitationstransformatorn, korrigerad av tyristorer och kontrolleras automatiskt av AVR för att uppnå exakt och snabb reglering.
3. Funktioner
1) Spänningsreglering: Håll spänningsstabiliteten.
2) Reaktiv effektreglering: Kontrollera det reaktiva effektflödet i kraftnätet.
3) Stabilitetsunderhåll: Förbättra systemets statiska och övergående stabilitet.
4) Säkerhetsskydd: Magnetiseringsutrotning och överspänningsskydd.
Det kan sägas att utan ett högt - prestandas excitationssystem skulle moderna stora synkrona generatorer inte kunna vara pålitligt och stabilt anslutna till elnätet, och vi skulle inte kunna njuta av höga - kvalitet och mycket tillförlitlig elektricitet.