Система возбуждения генератора является одной из наиболее важных систем генератора и всей энергосистемы, и ее часто называют сердцем генератора. Сегодня мы предоставим исчерпывающее и подробное объяснение по трем аспектам: принцип, режим работы и функции.
I. Основной принцип
Основная концепция: электричество порождает магнетизм, а магнетизм порождает электричество.
2. Основа выработки электроэнергии: Генератор работает на основе закона электромагнитной индукции Фарадея -, замкнутый проводник, движущийся через магнитное поле и разрезающий магнитные силовые линии, генерирует электрический ток.
3. Источник магнитного поля: Требуется сильное магнитное поле. Это магнитное поле создается обмоткой возбуждения (т. е. обмоткой ротора), по которой течет постоянный ток. Этот постоянный ток называется током возбуждения.
4. Ключ к управлению: регулируя величину тока возбуждения, можно контролировать силу магнитного поля, тем самым определяя выходное напряжение генератора и количество генерируемой им реактивной мощности.
Увеличьте ток возбуждения → Усильте магнитное поле → Увеличьте электрический потенциал внутри генератора → Стремитесь повысить напряжение и выдать больше индуктивной реактивной мощности.
Уменьшение тока возбуждения → Ослабление магнитного поля → Уменьшение электрического потенциала внутри генератора → Тенденция к снижению напряжения, выработка меньшей индуктивной реактивной мощности (даже поглощение реактивной мощности).
Поэтому основной задачей системы возбуждения является обеспечение управляемого постоянного тока возбуждения ротора генератора.
II. Метод работы (состав системы и процесс)
1. Современная система возбуждения в основном использует статическую самовозбуждающуюся систему. Блок-схема принципа работы показана следующим образом:
2. Основные компоненты, участвующие в вышеуказанном процессе, и их функции следующие:
1) Трансформатор возбуждения: он получает энергию со стороны машины, выполняя функции снижения напряжения и электрической изоляции, тем самым защищая низковольтное оборудование, такое как выпрямительный мост.
2) Тиристорный выпрямительный мост: преобразует переменный ток в управляемый постоянный ток. Изменяя угол триггера, можно плавно регулировать величину выходного напряжения постоянного тока, тем самым точно контролируя ток возбуждения.
3) Автоматический регулятор напряжения (AVR): мозг системы. Он постоянно контролирует напряжение на клеммах генератора и сравнивает его с заданным значением. При обнаружении отклонения (например, понижения напряжения из-за увеличения нагрузки) он немедленно выдает команду изменить угол срабатывания тиристоров, увеличить ток возбуждения и вернуть напряжение к заданному значению. Это высокоскоростной-непрерывный-процесс управления с замкнутым контуром.
4) Устройство подавления намагничивания и защиты ротора от перенапряжения: Хранитель системы.
5) Устранение намагничивания: В случае внутренних неисправностей или отключения генератора необходимо быстро и безопасно устранить магнитное поле ротора. Это достигается за счет передачи магнитной энергии резистору устранения намагничивания для рассеяния, и это является наиболее эффективной мерой защиты генератора.
6) Защита от перенапряжения: предотвращает повреждение изоляции в цепи ротора, вызванное скачками напряжения в системе, асинхронной работой и т. д., которые могут генерировать высокое напряжение.
Другие методы: Помимо основной-системы с самовозбуждением, существуют также традиционные, но все еще используемые системы возбуждения с независимым возбуждением (которая питается от независимой машины возбуждения) и бесщеточная система возбуждения (которая использует вращающиеся диоды для выпрямления и не требует угольных щеток или контактных колец).
III. Основные функции
Система возбуждения – это гораздо больше, чем просто обеспечение постоянного тока. Он также выполняет другие важные функции:
1. Контроль и регулирование напряжения
Это самая фундаментальная функция. Благодаря автоматическому регулированию AVR напряжение на клеммах генератора поддерживается на номинальном уровне, обеспечивая качество электрической энергии и не подвергаясь влиянию изменений нагрузки.
2. Управление и распределение реактивной мощности.
При работе в режиме подключения к сети регулировка тока возбуждения позволяет контролировать реактивную мощность, передаваемую или поглощаемую генератором в сеть.
Усиление возбуждения: выдача индуктивной реактивной мощности в сеть для поддержания напряжения сети.
Размагничивание: уменьшение выходной реактивной мощности или даже поглощение индуктивной реактивной мощности из сети (асимметричный режим) для снижения чрезмерно высокого напряжения в системе.
Это имеет решающее значение для поддержания стабильности напряжения и баланса реактивной мощности сети.
3. Повышение устойчивости параллельной работы синхронных генераторов.
Статическая стабильность: мощная и быстро реагирующая система возбуждения (например, использование стабилизатора энергосистемы PSS) может эффективно подавлять небольшие колебания в системе и увеличивать предел мощности линий электропередачи.
Стабильность переходных процессов: когда в сети возникает серьезная неисправность, например, короткое замыкание, напряжение резко падает.
Система возбуждения выполнит принудительное возбуждение, мгновенно повышая напряжение возбуждения до максимального значения, вводя в систему большое количество реактивной мощности, помогая восстановить напряжение сети и предохраняя генератор от потери синхронизации.
4. Функция защиты
За счет прерывания намагничивания и защиты от перенапряжения обеспечивается безопасность корпуса ротора генератора.
IV. Краткое содержание
1. Принцип: Управляйте током возбуждения, чтобы регулировать силу магнитного поля и, в конечном итоге, регулировать выходное напряжение и реактивную мощность генератора.
2. Режим работы: обычно используется система с самовозбуждением-: питание от трансформатора возбуждения, выпрямление тиристорами и автоматическое управление АРН для достижения точного и быстрого регулирования.
3. Функции
1) Регулирование напряжения: Поддерживайте стабильность напряжения.
2) Регулирование реактивной мощности: Контролируйте поток реактивной мощности в электросети.
3) Поддержание стабильности: повышение статической и переходной стабильности системы.
4) Защита безопасности: гашение намагничивания и защита от перенапряжения.
Можно сказать, что без высокоэффективной-системы возбуждения современные крупные синхронные генераторы не смогут быть надежно и стабильно подключены к электросети, и мы не сможем наслаждаться высококачественной-качественной и высоконадежной электроэнергией.