발전기의 여자계통은 발전기 및 전체 전력계통에서 가장 중요한 계통 중 하나로, 흔히 발전기의 심장이라 일컬어진다. 오늘은 원리, 작동 모드, 기능의 세 가지 측면에서 포괄적이고 자세한 설명을 제공하겠습니다.
I. 기본원리
핵심 개념: 전기는 자기를 생성하고, 자기는 전기를 생성합니다.
2. 발전의 기초: 발전기는 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 작동합니다. - 폐쇄 도체가 자기장을 통해 이동하고 자력선을 절단하면 전류가 생성됩니다.
3. 자기장의 근원: 강한 자기장이 필요합니다. 이 자기장은 직류를 전달하는 여자 권선(즉, 회전자 권선)에 의해 생성됩니다. 이 직류를 여자 전류라고 합니다.
4. 제어의 핵심: 여기 전류의 크기를 조정하여 자기장의 세기를 제어할 수 있으며 이를 통해 발전기의 출력 전압과 생성되는 무효 전력량을 결정할 수 있습니다.
여자 전류 증가 → 자기장 강화 → 발전기 내부 전위 증가 → 전압이 상승하고 유도성 무효 전력이 더 많이 출력되는 경향이 있습니다.
여자 전류 감소 → 자기장 약화 → 발전기 내부 전위 감소 → 전압을 낮추는 경향이 있어 유도성 무효 전력이 적게 출력됩니다(무효 전력을 흡수하더라도).
따라서 여자 시스템의 기본 임무는 발전기 회전자에 제어 가능한 직류 여자 전류를 제공하는 것입니다.
II. 업무방식(시스템 구성 및 프로세스)
1. 현대 여기 시스템은 주로 정적 자가 여기 시스템을 채택합니다.- 작동 원리 흐름도는 다음과 같습니다.
2. 위 과정에 관련된 핵심 구성요소와 그 기능은 다음과 같습니다.
1) 여자 변압기: 기계 끝에서 에너지를 받아 전압 감소 및 전기 절연 기능을 수행하여 정류기 브리지와 같은 저-전압 장비를 보호합니다.
2) 사이리스터 정류기 브리지: 교류를 제어 가능한 직류로 변환합니다. 트리거 각도를 변경하면 직류 출력 전압의 크기를 원활하게 조정할 수 있으므로 여자 전류를 정밀하게 제어할 수 있습니다.
3) 자동 전압 조정기(AVR): 시스템의 두뇌입니다. 발전기의 단자전압을 지속적으로 모니터링하여 설정값과 비교합니다. 편차(부하 증가로 인한 전압 감소 등)가 감지되면 즉시 사이리스터의 트리거 각도를 변경하고 여자 전류를 증가시키며 전압을 설정 값으로 되돌리라는 명령을 내립니다. 이는 고속-속도의 연속 폐쇄-루프 제어 프로세스입니다.
4) 자화 억제 및 회전자 과전압 보호 장치: 시스템의 수호자.
5) 자화 제거: 내부 결함이 발생하거나 발전기가 정지되는 경우 신속하고 안전하게 회전자 자기장을 제거해야 합니다. 이는 소산을 위해 자화 제거 저항기에 자기 에너지를 전달함으로써 이루어지며 이는 발전기를 보호하는 가장 효과적인 조치입니다.
6) 과전압 보호: 고전압을 발생시킬 수 있는 시스템 서지, 비동기 작동 등으로 인해 회전자 회로의 절연체가 손상되는 것을 방지합니다.
다른 방법: 주류 자가 가진 시스템 외에도, 전통적이지만 여전히 사용되는 별도로 여기 시스템(독립적인 여기 기계로 구동)과 브러시리스 여기 시스템(정류를 위해 회전 다이오드를 사용하고 카본 브러시나 슬립 링이 필요하지 않음)이 있습니다.
III. 주요 기능
여기 시스템은 단순히 직류를 제공하는 것 이상입니다. 또한 다른 중요한 기능도 수행합니다.
1. 전압 제어 및 조절
가장 기본적인 기능입니다. AVR의 자동 조정을 통해 발전기 단자의 전압이 정격 수준으로 유지되어 전기 에너지의 품질을 보장하고 부하 변화에 영향을 받지 않습니다.
2. 무효전력의 제어 및 배분
계통 연결 모드에서 작동할 때 여자 전류를 조정하면 발전기에서 계통으로 보내거나 흡수하는 무효 전력을 제어할 수 있습니다.
여자 증폭: 그리드 전압을 지원하기 위해 그리드에 유도성 무효 전력을 출력합니다.
자기 제거: 무효 전력 출력을 줄이거나 그리드에서 유도성 무효 전력을 흡수(비대칭 작동)하여 과도하게 높은 시스템 전압을 줄입니다.
이는 그리드의 전압 안정성과 무효 전력 균형을 유지하는 데 중요합니다.
3. 동기발전기의 병렬운전 안정성 향상
정적 안정성: 강력하고 반응성이 뛰어난 여자 시스템(예: PSS 전력 시스템 안정기 사용)은 시스템의 작은 진동을 효과적으로 억제하고 송전선의 전력 제한을 늘릴 수 있습니다.
과도 안정성: 그리드에 단락과 같은 심각한 결함이 발생하면 전압이 급격히 떨어집니다.
여자 시스템은 강제 여자를 수행하여 여자 전압을 즉시 최대값으로 높이고 시스템에 많은 양의 무효 전력을 주입하여 그리드 전압을 복원하고 발전기의 동기화 손실을 유지하는 데 도움을 줍니다.
4. 보호 기능
자화 차단 및 과전압 보호를 통해 발전기 회전자 본체의 안전성이 보장됩니다.
IV. 요약
1. 원리: 여기 전류를 제어하여 자기장 강도를 조절하고 궁극적으로 발전기의 출력 전압과 무효 전력을 조정합니다.
2. 작동 모드: 일반적으로 자려 시스템을 채택합니다. 여기 변압기에 의해 전원이 공급되고 사이리스터에 의해 정류되며 AVR에 의해 자동으로 제어되어 정확하고 신속한 조절을 달성합니다.
3. 기능
1) 전압 조정: 전압 안정성을 유지합니다.
2) 무효 전력 조절: 전력망의 무효 전력 흐름을 제어합니다.
3) 안정성 유지: 시스템의 정적 및 일시적 안정성을 향상시킵니다.
4) 안전 보호: 자화 소멸 및 과전압 보호.
고성능 여기 시스템이 없으면 현대의 대형 동기식 발전기는 전력망에 안정적이고 안정적으로 연결할 수 없으며, 우리는 고품질의{1}}신뢰도가 높은 전기를 즐길 수 없습니다.