水轮机调速器 励磁系统的关系

励磁调速电机工作原理
励磁调速电机是一种常用的传动装置，可以将电能转换为机械能进行工作。

该电机的工作原理如下：
1. 励磁系统：励磁调速电机的励磁系统通常由直流励磁电源、整流器和励磁绕组组成。

直流励磁电源提供直流电流，经过整流器转换为稳定的直流电源供应给励磁绕组。

2. 主电路：主电路由电源、电动机定子绕组、电动机转子绕组、电刷和机械负载等组成。

电源通过电动机定子绕组和转子绕组来产生磁场，从而使转子发生转动。

3. 调速系统：励磁调速电机的调速系统主要由反馈元件、控制器和执行机构组成。

反馈元件可以感知机械负载的变化，并将反馈信号传递给控制器。

控制器根据反馈信号和设定值进行比较，并输出控制信号给执行机构，从而实现对电机转速的调节。

具体工作过程如下：
1. 开机：当励磁调速电机通电时，电源供应直流电流给励磁绕组，产生磁场。

在没有机械负载的情况下，转子可以自由旋转。

2. 机械负载变化：当机械负载发生变化时，电动机的转速也会发生变化。

反馈元件感知到转速变化后，将信号传递给控制器。

3. 转速调节：控制器根据反馈信号和设定值进行比较，并输出控制信号给执行机构。

执行机构可以调节励磁绕组中的电流大
小，从而改变磁场强度，进而改变电机的转速。

4. 调速效果：通过不断的调节电流大小，控制器可以实现对电机转速的精确调节，使其达到设定的值。

这样，励磁调速电机就可以根据设备运行需求，保持恒定的转速进行工作。

总之，励磁调速电机通过励磁系统、主电路和调速系统的协同工作，实现对电机转速的调节，从而灵活适应不同的工况需求。

水电站励磁调节对机组转速的影响【摘要】水电机组控制系统是一个复杂的系统，其中的过渡过程会对机组的转速产生影响。

本文笔者以水电机组的数据模型为依据，分析了水电站励磁调节对机组转速的影响，进而为水电站高效稳定运作提供借鉴和指导。

【关键词】水电站机组控制系统励磁调节机组转速水力过渡、机械过渡以及电气过渡三者共同构成了水电机组控制系统的过渡，三者之间是相互影响相互制约的。

由于过渡过程较为复杂，需要对其进行简化，即将过程进行分开处理，进而达到控制目标。

这就需要通过建立水力、机械和电气系统的仿真模型，分析过渡过程对机组转速的影响。

1 发电机的数学模型在发电机组的实际运行中，控制系统会受到微小的扰动的影响，这些微小的扰动会对机组的频率偏离产生影响，进而影响到端电压。

加之在励磁调节的作用下，改变了发电机的电磁功率，进而影响到机组的转速。

水电机组控制系统比较复杂，包括引水管道、发电机、励磁系统、水轮机、调速器以及负载和网络等。

为了研究水电励磁调节对机组转速的影响，需要建立相应的数学模型。

对引水管道的数学模型而言，可以利用特征线法得到其连续性和运动方程；水轮机特性曲线模型表示水轮机的数学模型；调速器的方程是二阶微分方程。

发电机的数学模型方程式为：而负荷采用的是恒定抗阻模型，在这一模型中，假设该暂态过程中的抗阻值是不变的，公式如下：其中p为负荷点的初始有功功率，q表示无功功率，而v表示电压。

在以上的数据模型中，通过建立带负荷系统的数值仿真模型，然后再根据模型的运作进行相应的计算，得出电压调节器综合放大系数以及电压调节器的过程以及品质。

2 励磁调节对机组转速的影响从下图的单机带负荷模型示意图可以发现，发电机负荷减少百分之十、不同的数值所对应的转速以及电压调节过程和品质是不尽相同的，结果如表1（如图1）。

通过对数据的分析，可以发现以下几点规律：第一，综合调节放大系数与发电机端电压的超调量、振荡次数、稳定电压的精度呈正比例关系，即随着综合调节放大系数的增加，发电机端电压的超调量以及振荡次数就越大，并且稳态电压的精度明显提高。

水电站运行安全操作手册一、前言水电站作为重要的能源供应设施，其运行安全至关重要。

为了确保水电站的稳定运行，保障人员生命财产安全，提高发电效率，特制定本安全操作手册。

本手册涵盖了水电站运行过程中的各个环节和操作要点，旨在为操作人员提供明确的指导和规范。

二、水电站基本原理与组成（一）基本原理水电站是利用水流的能量推动水轮机旋转，进而带动发电机发电的设施。

其原理基于能量守恒定律，即将水的势能和动能转化为电能。

（二）组成部分1、水工建筑物：包括大坝、引水渠道、调压井等，用于蓄水和引水。

2、水轮机：将水流的能量转化为机械能。

3、发电机：将水轮机传来的机械能转化为电能。

4、调速系统：用于调节水轮机的转速，以适应负荷变化。

5、励磁系统：为发电机提供磁场，控制输出电压。

6、电气系统：包括变压器、开关设备、输电线路等，用于电能的输送和分配。

三、运行前的准备工作（一）设备检查1、检查水轮机、发电机及其附属设备的外观，有无损坏、变形、渗漏等情况。

2、检查调速系统、励磁系统的工作状态，确保其正常。

3、检查电气系统的接线是否牢固，开关设备是否处于正确位置。

（二）水工建筑物检查1、检查大坝的稳定性，有无裂缝、渗漏等情况。

2、检查引水渠道的畅通情况，有无堵塞、损坏。

3、检查调压井的水位和压力，是否在正常范围内。

（三）安全设施检查1、检查消防设备是否齐全、完好，灭火器是否在有效期内。

2、检查安全防护栏、警示标志是否完好。

3、检查通风、照明系统是否正常工作。

（四）人员准备1、操作人员应经过专业培训，具备相应的操作技能和知识。

2、操作人员应熟悉本操作手册的内容和相关操作规程。

四、开机操作（一）开机前的确认1、确认设备检查、水工建筑物检查和安全设施检查均无异常。

2、确认上下游水位、流量等水文条件符合开机要求。

（二）调速系统操作1、将调速器置于“手动”位置，缓慢开启导叶，使水轮机转速逐渐上升。

2、观察水轮机的转速、声音、振动等情况，如有异常应立即停机检查。

第3章 水轮发电机励磁系统3.1 水轮发电机励磁控制系统的任务和基本要求同步发电机的运行特性与其空载电动势E q 的大小有关，而E q 为励磁电流I E 的函数，改变励磁电流就可以直接影响同步发电机在电力系统中的运行性能。

因此，励磁控制是对同步发电机运行进行实时控制的主要内容之一。

电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响发电机的机端电压和并联运行机组间无功功率的分配。

当电力系统故障时，要求迅速改变励磁电流，以维持电网的电压水平及稳定性。

可见同步发电机励磁控制在保证电能质量、无功功率的合理分配和提高电力系统稳定运行等方面都具有十分重要的作用。

同步发电机的励磁系统由测量单元、励磁调节器和励磁功率单元组成，如图3.1。

励磁功率单元向同步发电机励磁绕组提供直流励磁电流，励磁调节器根据输入信号和给定的调节控制规律控制励磁功率单元的输出，从而达到调节励磁电流的目的。

整个励磁控制系统是由测量单元、励磁调节器、励磁功率单元和发电机构成的一个反馈控制系统。

图3-1 励磁控制系统框图图3.1 励磁控制系统框图 3.1.1 同步发电机励磁控制系统的任务在发电机正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机安全运行，提供合格电能，而且还能改善电力系统的稳定条件。

1. 调节电压电力系统正常运行时，负荷是随机波动的。

随着负荷的波动，需要对励磁电流进行调节，以维持机端或系统中某点电压在给定水平，所以励磁系统担负着维持电压水平的任务。

为便于分析，下面用最简单的单机运行系统来进行分析，如图3.2所示。

图3.2（a ）是同步发电机运行原理图，图中GEW 是励磁绕组，G U 为机端电压，G I 为发电机定子电流，E I 为励磁电流，E U 为励磁电压。

正常情况下，励磁电流流过GEW 并建立磁场，从而使发电机定子产生空载感应电动势q E ，改变E I 的大小，q E 的值就相应改变。

第四章 水轮机调节学习提示内容：介绍水轮机调节的任务，水轮机调节系统特性，水轮机调速器的工作原理，调速器的类型，调速系统的油压装置。

重点：水轮机调节的途径，调速器和油压装置的选择。

要求：了解水轮机调节系统特性，水轮机调速器的工作原理；掌握水轮机调节的概念和调节途径，调速器的种类和适用情况、油压装置的选择。

第一节 水轮机调节的任务一、问题提出水电站作为电力系统的供电电源，不仅要保证供电的安全可靠，而且要保证供电电压和频率的稳定。

在电力系统中，由于电压和频率的过大变化会严重影响供电质量，使电力用户的产品质量和正常生产遭受破坏。

因此，我国电力系统规定：电力系统的频率应保持为50Hz ，当电力系统容量小于50万kW 时，频率偏差值不超过±0.5Hz ；当电力系统容量大于等于50万kW （大电力系统），频率偏差值不超过±0.2Hz 。

用户端电压变动幅度的允许范围是：35kV 及其以上的用户为额定电压的±5%，10kV 及其以下的用户为额定电压的±7%，低压照明用户为额定电压的+5% ～-10%。

一些发达国家，对频率和电压的稳定要求更加严格。

电力系统的负荷是随时不断变化的，由于负荷的变化而引起系统电压和频率变化势必会影响供电质量。

这要求系统中承担调频任务的机组，在系统负荷变化时，能迅速改变其功率使之适应于外界负荷的变化，并同时使电力系统的电压和频率恢复和保持在允许变化范围以内。

在水电站中，电压调整由发电机的电压自动调整系统（励磁装置）实现，频率调整由水轮机的调速器来完成。

二、水轮机调节任务与途径发电机输出电流的频率f 与其磁极对数p 和转速n 的关系为/60f pn =。

对一定的发电机来说，其磁极对数p 是固定不变的，要调节发电机电流频率f 只能调节水轮机的转速n ，所以水轮机调节的实质就是转速调节。

因此，水轮机调节的基本任务就是根据外界负荷的变化，通过调节机组出力使之与外界负荷相适应并保证机组的转速变化在规定范围之内。

《水轮发电机组值班员技师》理论考试题库一、选择题1、( A )设备不是计算机的输入输出设备。

(A)CPU；(B)键盘；(C)打印机；(D)显示器。

2、半导体中空穴电流是由( B )。

(A)自由电子填补空穴所形成的；(B)价电子填补空穴所形成的；(C)自由电子定向运动所形成的；(D)价电子的定向运动所形成的。

3、工作在放大状态的三极管，其极电流Ib，集电极电流Ic，发射极电流Ie的关系是( D )。

(A)Ic＝Ie＋Ib；(B)Ib＝Ie＋Ic；(C)Ib＝Ic－Ie；(D)Ie＝Ib＋Ic。

4、当电力系统发生故障时，要求该线路继电保护该动的动，不该动的不动称为继电保护的( A )。

(A)选择性；(B)灵敏性；(C)可靠性；(D)快速性。

5、高频保护的范围是( A )。

(A)本线路全长；(B)相邻一部分；(C)本线路全长及下一线路的一部分；(D)相邻线路。

6、悬吊型水轮发电机的下机架为( B )机架。

(A)负荷；(B)非负荷；(C)不一定；(D)第二。

7、间隙一定，冲击放电时，击穿电压与冲击波的( D )有关。

(A)波长；(B)波头；(C)频率；(D)波形。

8、下列采集量中，是开关量的是( A )。

(A)阀门开启、关闭；(B)温度的高低；(C)压力的大小；(D)时间的长短。

9、用电磁式万用表检测二极管极性好坏时，应使用万用表的( C )。

(A)电压档；(B)电流档；(C)欧姆档；(D)其它档。

10、产生串联谐振的条件是( C )。

(A)XL＞XC；(B)XL＜XC；(C)XL＝XC；(D)R＝XL＋XC。

11、用( A )可以储存电场能。

(A)电容；(B)电感；(C)蓄电池；(D)水库。

12、水轮机可以在不同的工况下运行，其中( B )的工况称为最优工况。

(A)出力最大；(B)效率最高；(C)流量最大；(D)开度最大。

13、水轮发电机组能够实现稳定运行，是因为它有( D )。

(A)励磁机的调节；(B)调速器的调节；(C)电压校正器的调节；(D)自调节作用。

水电站水轮机调速器的调整与维护摘要：水电站中的水轮机调速器对保障水电站发挥着重要作用，水电站的设备维护人员一定要做好水轮机调速器的调试。

就水电站水轮机调速器的检修与维护展开讨论，分析水电站做好水轮机调速器检修与维护的意义，希望给技术人员提供借鉴。

关键词：水电站；水轮机；调速器；调试与维护引言水电站发电系统的主要作用设备就是水轮机调速器，因此水轮机调速器能够直接影响到水电站能否正常运行。

基于此，为了确保水轮机调速器充分发挥作用，应将调试以及维护工作作为水电站工作中的一项重要内容。

如果在进行调试以及维护的时候，水轮机调速器出现了问题，那么水轮机的运转也将会出现问题，这一现象充分的体现了水轮机调速器在水电站中的重要作用。

1水电站调速器的具体作用水轮机调速器是水轮机实现调节功能的关键构件，是水轮机设备不可或缺的组成部分。

水轮机通常需要具有调节能力和并网能力两部分，只有这两部分功能同时协调作用才能够保证水轮机的正常运行工作。

其中调节功能是水轮机调速器最能体现出其功能重要性的一部分，是水轮机调速器的主要功能。

调节功能在调速器运行时主要负责对水轮机的水流体量、运行速度以及运行功率等进行适当的调节，在实际操作工程中体现为技术操作人员可以应用水轮机的调节功能根据任务工程的实际需要将水轮机的运转功率、水流体量和运转速度等调节至适当的数值，从而确保水轮机能够保持足够的稳定性和安全性持续运转。

水轮机在工作期间，技术操作人员利用电脑软件远程向水轮机发送调整运行状态的指令信息，之后安装在水轮机调速器内的并网功能就可以根据接收的指令信息自动对水轮机的运行进行改动。

在水轮机的实际工作过程中，并网功能的应用可以最大限度地保证水轮机的稳定运行，从而为水电站的安全性和稳定性提供保障。

2水电站水轮机调速器的调整2.1手动近控操作首先，手动启动机器。

将相应的开关转到升起的一侧之后启动机组，并将导向滑块保持在空转开口处；如果装置的实际速度等于标准值，则松开开关；励磁开关接通后，现场电气调试人员操作开关，然后接入系统；触摸屏指示断路器闭合，调试人员结合电气人员的要求对断路器进行调整，以满足所需的负载。

PLC在水轮发电机组电气控制中的应用摘要：本文介绍了水轮发电机组应用PLC的优势，阐述了水轮发电机组的系统组成与电气控制的基本任务，分析了PLC在水轮发电机组电气控制中的主要应用。

关键词：PLC；电气控制；水轮发电机组；应用引言我国拥有丰富的水电资源，发展水电是我国解决电力需求的一种重要方式。

但是水电机组受到电网调频、调峰、事故备用及汛期、非汛期等影响，对自动控制的要求不同于汽轮发电机组[1，2]。

一般来说，水轮发电机组的电气控制可以采用继电器控制、单片机控制和PLC控制等方式。

继电器控制是传统方式，占用面积大，检修调试繁琐，复杂控制功能不易实现；单片机抗干扰能力差，可靠性不佳，维护调试难度高；PLC对环境要求低，可靠性高，现场维护简便。

故此，PLC在大中小水轮发电机组中得到广泛应用。

PLC是可编程控制器（Programmable Controller，PC）的习惯称法，因曾作为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）而得名，具有逻辑控制、定时控制、计数控制、步进控制、数据处理、过程控制、通信联网、监控、故障诊断、停电记忆等多种功能，所以非常适合水电机组现场控制。

1 水轮发电机组系统组成与电气控制任务1.1 水轮发电机组系统组成水轮发电机组是水轮机、发电机及其辅助设备的统称。

辅助设备包括调速器、励磁装置、同期装置及油、气、水系统等。

按照电气控制内容分为励磁系统、调速器、同期装置、技术供水系统、油压控制系统、水轮机进水口阀门控制系统、高低压气机控制系统、排水控制系统及温度、速度监控系统等。

1.2 水轮发电机组电气控制任务水轮发电机组电气控制的基本任务是为机组按照一定程序启动、运行、停止操作提供控制、监视及保护功能。

现代水电生产是在计算机技术和自动化技术飞速发展条件下进行的，所以水轮发电机组电气控制要实现机组调控和单机生产流程的自动化，并与水电站其他控制设备联网通信，实现全厂综合自动化和智能化。