CN201717823U - 小型水轮发电机励磁装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种小型水轮发电机励磁装置，包括单相全波半控整流桥主回路、励磁调节器及其取样部分，其单相全波半控整流桥主回路的两支整流二极管D1与D2接在同一桥臂上，两支可控硅SCR1与SCR2同接在另一桥臂上。所述的可控硅SCR1与SCR2的控制极连接有起励控制电路，起励控制电路是由可控硅的阳极通过起励按钮Q连接到可控硅的控制极，回路中串联一支防止可控硅触发极PN结被反向过压击穿的二极管。其由可控硅阳极连接到可控硅控制极的起励控制回路中串联防止发电机起励时过压的发电机过压继电器的常闭触点YJ。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种小型水轮发电机励磁装置，属于发电机励磁技术领域。
背景技术
水轮发电机端电压从残压上升到额定值的过程称为起励。水电站在厂用交流电消失时起励建压称为黑起励。小型水电站没有直流系统，若与大网解列后仍要起励带孤立负荷，因为励磁调节器没有工作电源，起励过程与大中型电站稍有不同。
小型水轮发电机在厂用电消失时的起励过程可分为助磁电源投入、起励二极管全导通和励磁调节器正常工作三个阶段：
1、助磁电源投入阶段：助磁蓄电池不需要很大，只要使励磁变低压侧电压上升到1V以上，足够让起励二极管导通即可。如果励磁变二次侧电压较高，发电机剩磁较强，不用助磁也可以升压。
2、起励二极管全导通阶段：自并励励磁系统或谐波励磁系统是一正反馈系统，起励二极管一旦导通，发电机电压就会自动不断上升，不可调整。当发电机电压上升到额定值的80％时，需要将起励二极管切除，否则发电机有过压的危险。但切除的时机不能过早，否则励磁调节器不能正常工作。
3、励磁调节器正常工作阶段。必须选用输入电压范围很宽的开关电源，使励磁调节器在发电机电压升到60％时就能开始工作，励磁调节器正常工作后，发电机电压将稳定在规定范围内并且可以在额定电压的10％到110％之间调整。
如果厂用电正常，发电机起励可只经过上述一阶段和三阶段，如果励磁变二次侧电压较高，则只需要第三阶段。
目前，小型水轮发电机励磁装置多采用由单结晶体管控制的单相全波半控桥整流电路，两支可控硅接在正桥臂，两支整流二极管接在负桥臂，在发电机转子线圈上并联一支续流二极管。因为发电机转子是大电感，续流二极管不可省略，否则半控桥会失控。起励控制电路是在一支可控硅上并联一支由触点控制的起励二极管，起励时将触点闭合，用该起励二极管接通起励电源。起励二极管在起励时由空气开关投入，电压建立后退出。
在几十年的运行实践中，小型水轮发电机单结晶体管励磁主要有以下缺陷：
1、续流二极管经常被反向过电压击穿。
2、发电机空载励磁电流一般接近额定励磁电流的一半，起励二极管和切除起励二极管的空气开关必须有相当大的容量。空气开关每次起励都必须带负荷跳开，故障率较高。
3、单结晶体管和光耦元件老化，备件难买。
4、起励和调压全部由手动完成。加上水轮机调速和发电机同期，不能少于2个值班人员。
随着人工成本的不断提高，特小型水电站提高自动化水平，减少值班人员，逐渐提上日程。很多大中型水电站已实现无人值班，单从技术上讲，励磁制造水平早已达到要求，小型水电站要要实现少人值守，主要的问题是在完成必要的功能的前提下降低成本。
发明内容
本实用新型的目的是：研制一种售价低廉的，适合小型水电站运行环境的小型水轮发电机励磁装置，以提高小型水电站自动化程度，实现少人值守。
本实用新型的技术方案：本实用新型的小型水轮发电机励磁装置包括单相全波半控整流桥主回路、励磁调节器及其取样部分，其单相全波半控整流桥主回路的两支整流二极管D1与D2接在同一桥臂上，两支可控硅SCR1与SCR2同接在另一桥臂上。
所述的小型水轮发电机励磁装置，可控硅SCR1与SCR2的控制极连接有起励控制电路，起励控制电路是由可控硅的阳极通过起励按钮Q连接到可控硅的控制极，回路中串联一支防止可控硅触发极PN结被反向过压击穿的二极管。
所述的小型水轮发电机励磁装置，其由可控硅阳极连接到可控硅控制极的起励控制回路中串联防止发电机起励时过压的发电机过压继电器的常闭触点YJ。
本实用新型的优点：本实用新型一方面省掉了一支续流二极管，降低了成本，另一方面二支二极管串联起来续流，每支二极管承受的反向电压降低，改善了二极管的工作环境，延长了二极管的使用寿命。本实用新型自动化水平高，减少值班人员。解决了续流二极管易击穿、故障率较高、起励和调压全部由手动的问题，设计一种成本低、自动化水平高的小型水轮发电机励磁装置。
本实用新型取消了原来的起励二极管。由于小型水电站不配备直流系统，与大网解列的情况下要起励带孤立负荷，励磁调节器没有工作电源，无法像大中型电站那样采用强触发等措施。而是采用一种特殊的触发方式，使可控硅工作在二极管模式。
附图说明
图1是本实用新型的小型水轮发电机励磁装置电原理图。
具体实施方式
如图1：图中G是发电机，L是发电机转子线圈，CT1是定子电流互感器，CT2是励磁电流互感器，YJ是发电机过压继电器，QFO是发电机出口开关，ZKK是空气开关，ZLB是整流变压器，P1是电压表，RS是分流器，P2是电流表。单相全波半控整流桥主回路的两支整流二极管D1与D2接在同一桥臂上，两支可控硅SCR1与SCR2同接在另一桥臂上。微机励磁调节器通过由T1、T2、D5、D6、D7、D8组成的脉冲触发电路与两支可控硅SCR1与SCR2的控制极连接。
可控硅SCR1与SCR2的控制极连接有起励控制电路，起励控制电路是由可控硅的阳极通过起励按钮Q连接到可控硅的控制极，回路中串联一支耐压二极管(D3、D4)和发电机过压继电器的常闭触点YJ。
直流电源E通过按钮Q的常开触点QK和隔离二极管D9构成助磁电路。
本实用新型对单相全波半控整流桥主回路作了改进，两支二极管接在同一桥臂上，正好替代发电机转子线圈的续流二极管，原续流二极管则省略。当电压在正半波时，轮到可控硅SCR1和二极管D2工作，如果可控硅SCR1在关断状态，由二极管D1接替可控硅，形成二支二极管串联续流，当电压在负半波，轮到可控硅SCR2和二极管D1工作，如果可控硅SCR2在关断状态，由二极管D2接替可控硅，仍然形成二支二极管串联续流。这种电路，一方面省掉了一支续流二极管，降低了成本，另一方面现在由二支二极管串联起来续流，每支二极管承受的反向电压降低，改善了二极管的工作环境，延长了二极管的使用寿命。
本实用新型利用可控硅阳极信号直接触发可控硅的控制极，阳极信号经按钮Q、电压继电器常闭触点YJ，再经再经二极管(D3、D4)加到控制极上，如果按下按钮Q，当可控硅两端电压为负时，可控硅截止，控制极因为串联了二极管，反向电压不会加到控制极上，避免P N结反向击穿。当可控硅两端电压由负过零变成正向时，控制极上就会加上正向电压，可控硅马上导通，可控硅实际上变成了二极管。发电机电压建立后，电压继电器YJ动作，将控制极和阳极切断，以免发电机过压。
投励后，微机励磁调节器通过由T1、T2、D5、D6、D7、D8组成的脉冲触发电路对两支可控硅SCR1与SCR2实施正常励磁控制。
本实用新型省略了起励二极管和切除起励二极管的空气开关，这两样都是大功率器件，成本大幅降低。
Claims (3)
1.一种小型水轮发电机励磁装置，包括单相全波半控整流桥主回路、励磁调节器及其取样部分，其特征在于：单相全波半控整流桥主回路的两支整流二极管D1与D2接在同一桥臂上，两支可控硅SCR1与SCR2同接在另一桥臂上。
2.根据权利要求1所述的小型水轮发电机励磁装置，其特征在于：可控硅SCR1与SCR2的控制极连接有起励控制电路，起励控制电路是由可控硅的阳极通过起励按钮Q连接到可控硅的控制极，回路中串联一支防止可控硅触发极PN结被反向过压击穿的二极管。
3.根据权利要求1或2所述的小型水轮发电机励磁装置，其特征在于：由可控硅阳极连接到可控硅控制极的起励控制回路中串联防止发电机起励时过压的发电机过压继电器的常闭触点YJ。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109905040A (zh) * | 2017-12-11 | 2019-06-18 | 中车永济电机有限公司 | 基于高压晶闸管的功率变换器 |
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2010
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