自并励汽轮发电机自并励励磁方式的探讨
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自并励汽轮发电机自并励励磁方式的探讨
赵 震
（江苏泰州发电有限公司）
摘 要：结合泰州电厂1000MW 自并励汽轮发电机组的定量分析，对自并励励磁系统的现状及发展应用予以探讨，对接
线方式、励磁变的选择、自并励的起励、励磁系统性能、励磁系统主要组成部分等问题分别予以探讨。
关键词：自并励 汽轮发电机 励磁电源 探讨
在发电机的各种励磁方式中，自并励方式以其接线简单，可靠性高，造价低，电压响应速度快，灭磁效果好的特点而被广泛应用。随着电子技术的不断发展，大容量可控硅制造水平的逐步成熟，大型汽轮发电机采用自并励励磁方式已成为一种趋势。国外某些公司甚至把这种方式列为大型机组的定型励磁方式。近二十年来，美国、加拿大对新建电站几乎一律采用自并励励磁系统。在国内，近年来进口的大中型机组大都装备的是自并励励磁系统，对于600MW 以上汽轮发电机组，自并励励磁已基本成为定型方式。随着电网的不断扩大，对于大型机组业界人士也越来越倾向于采用自并励方式。因为从国内外运行情况来看，采用自并励励磁和附加励磁控制，已成为改善电力系统稳定性的有效措施。本文就自并励汽轮发电机励磁系统的几个问题：自并励接线方式、励磁变的选择、自并励的起励、励磁系统性能、励磁系统主要组成部分等问题，结合泰州电厂1000Mw 自并励汽轮发电机组定量分析进行探讨。
1 自并励接线方式 1.1 接于发电机出口母线
这是自并励的典型接线方式，励磁电源取自发电机机端并联变压器。接线方式比较简单，只要发电机在运行，就有励磁电源。该接线方式可靠性高，当外部短路切除后，强励能力便迅速发挥出来。缺点是励磁电源受机端电压影响，当线路首端发生三相短路故障时，由于机端电压下降，会使强励作用有所减弱，对暂态稳定不利，在负荷中心的发电机则可能对系统的电压稳定产生影响，如果较长时间短路未被切除，则不能保证励磁。目前现代大型机组大都采用单元接线方式，发电机经封闭母线接到变压器后直接接至高压电网，发电机出口三相短路的可能性很小，其产生的不利影响可按升压变高压侧故障考虑。对于机端单相接地故障(占短路故障总数的80％左右)，机端电压可达0.7P.U 以上，仍可有效进行强励。而且对于这种接线方式，机端故障后应切除发电机，自并励的缺点并不影响发电机。对于发电厂高压母线出口近端三相短路，虽然母线电压大幅度下降会影响强励倍数，但现代电网大都配有快速动作的继电保护装置及快速断路器，能够将短路迅速切除(0.1—0.2s)，短路故障一旦切除，发电机电压迅速恢复，强励能力也就跟着恢复。可以说采用现代技术的继电保护及快速断路器，不但弥补了自并励励磁系统在这方面的缺点，而且对保持暂态稳定来说，快速切除故障比提高励磁系统性能更为重要。如果不能迅速地将近端三相短路故障切除，即使采用其它励磁方式，也不能维持发电机的暂态稳定。
由于采用机端励磁电源，靠发电机剩磁无法建立电压，需要外加起励电源，另外，在机组调试阶段及机组大修后进行发电机特性试验时，还需要一大容量的试验电源。
1.2 接于厂用母线
这种接线方式不需要起励及试验电源装置。但当外部短路切除后，厂用电动机在转速恢复过程中吸收大量无功电流，在厂用变压器上造成较大的电压降落，影响厂用母线电压及时恢复正常，从而影响励磁装置的强励能力。另外，励磁变通过厂用变这个中间环节供电，不但增加了厂用变压器的容量，而且受厂用电运行情况的影响，供电可靠性差。因此，这种接线方式要求所在厂用母线具有相对独立性，并有可靠自投的备用电源，而且最好投入之后母线电压能保证额定值的85％以上。
1.3 接于系统侧
励磁电源直接取自发电厂升压站高压母线，可以解决起励电源及试验电源问题。但是对于这种接线方式，当系统发生事故发电机跳闸后，由于系统电压低，励磁装置不能主动地恢复正常；在系统电压极低的情况下，往往可能失去励磁。另外从投资经济角度上来说，励磁变接于升压站母线，升压站就需增加一间隔，需加装断路器、隔离刀闸、接地刀闸等一次设备，增加了设备投资及设备维护量，并且这种接线方式受运行方式影响较大，可靠性不是很好。
比较三种接线方式，接于机端发电机出口封闭母线、机端励磁方式是一种简单、优先的方案。
2 励磁变的选择
励磁变绕组的联接组别，通常为Y，yo，对于副方电流大的情况下，采用Y，dll 组别。励磁变就设计和结构来
发电机本体 第二届全国发电厂电气专业技术交流研讨会论文集
说，与普通配电变压器一样，短路电压4％－8％。考虑到励磁变必须可靠，强励时要有一定的过载能力，且励磁电源一般不设计备用电源，因此宜选用维护简单、过载能力强的干式变压器。从目前国内干式变压器制造工艺水平来说，已能生产容量达16000kVA、电压等级35KV的干式变压器，以满足大型机组的需要。若从降低励磁系统造价来说，采用油浸变压器也是可行的。当励磁变压器安装在户外时，由变压器副方到整流桥之间的馈线，由于有电抗压降，不宜太长，特别是在励磁电流很大的情况下，这一点必须考虑。还有不宜用单芯铠装电缆，而应选用橡皮电缆。因为单芯铠装电缆通以交流电时，在钢甲中需要感应较高的电压以及不能忽略的电流，并对通信电缆造成干扰。
3 自并励方式的起励
当发电机被汽轮机拖动至额定转速时，发电机转子铁芯剩磁可能使发电机电压升至几十伏或数百伏(约为额定电压的1％～2％)，对于励磁变接于机端的方式，励磁调节器由于同步电压太低，无法形成触发脉冲，励磁回路无法导通，这就需要采取措施，其中最常见的办法就是外加起励电源，供给初始励磁，待发电机电压升到一定值时自动退出，由调节器自动升压到额定值。
自并励机组的起励，除了上述外加起励电源的它励方式外，利用残压起励也是值得考虑的方法之一。解决的方法可以从两个方面着手：一是对残压进行全波整流。作为发电机的初始电流，具体方法可以考虑用外加触发脉冲，使可控硅整流桥在起励初始时完全导通；另一方法是将由接触器控制投退的全波整流桥和可控硅整流桥并联，起励时投入，发电机电压上升到一定值时退出。二是对调节器的同步电压信号进行改造，使发电机电压在小于1％Ug时，也能提供有效的同步电压信号，以便调节器在残压下也能可靠工作。
在考虑采用残压起励时，应该注意到残压每一次开机后不一定一样，要实现自动建压，必须满足一定条件：即发电机特性曲线应在整流特性曲线之上，而且二者差值越大，自动建压越快。因此在选择起励方式时，可以把它励方式和残压起励方式结合起来，既可以保证残压起励的可靠性，又可以降低外加起励电源的容量(仅相当于充磁)。
4 励磁试验电源问题
在机组调试阶段及机组大修后进行发电机特性试验时，自并励发电机需要一大容量的试验电源来满足其空载、短路试验时对动力的要求，一般可考虑取自厂用高压母线或者通过主变从系统倒送过来。
4.1 取自主变低压侧(通过主变从系统倒送电)
主变允许做冲击试验的情况下，励磁试验电源可考虑取自主变低压侧，从系统倒送过来。当出现发电机与主变之间有断开点，励磁变接于断开点主变侧的情况时，励磁电源可从系统直接倒送过来。当出现发电机与主变之间无断开点或者励磁变接于断开点发电机侧的情况时，需要断开励磁变与发电机出口母线的连接，用高压电缆连接至主变低压侧。对于后一种情况，在做发电机特性试验前发电机出口母线与主变低压侧不能连接，待试验完毕后，恢复正常再连接。不过这项工作将占用开机后的不少时间，而且在以后机组大修期间，每次发电机特性试验均需断开发电机母线与主变的连接，不但浪费工时，还增加了不安全因素。
4.2 取自厂用高压母线
发电机励磁试验电源取自厂用高压母线，对于这种情况，首先要考虑励磁变能否满足发电机空载、短路试验时对动力的要求。要依据发电机厂家提供的发电机空载、短路试验的特性曲线，比较这两种特性试验所需的最大励磁电流。对于发电机短路试验，励磁电流一般是短路电流达到额定时对应的励磁电流；对于发电机空载试验，则有所区别，就国产机组而言，一般要求1.3倍额定空载电压下对应的励磁电流，对于只做发变组空载特性曲线，一般是1.05倍额定空载电压对应的励磁电流，对于发变组整体试验时变压器励磁电流的影响，还需考虑一定的裕度系数。另外要考虑临时电源的接线问题，一般可从高压厂用段备用柜接线，如果容量不够，可考虑从启备变低压侧连接，不过这在恢复系统时，要花费不少工时。
5 软硬件设备
硬件结构简单，互换性好，人机界面友好，使用维护简单易行，通过PID、PSS及线性和非线性最优控制等不同软件实现多种励磁调节模式的转换及励磁调节计算和逻辑控制；励磁调节装置具有较强的通讯功能，方便实现励磁系统与计算机监控系统的数据交换；自并励动态品质优良，反应速度快，有利于长距离输电，并能提高机组和电力系统的暂态和动态稳定性；微机励磁调节器的通道结构多采用双微机型，当主通道出现故障时，备用通道自动无干扰接替主通道工作；新型励磁调节装置都有故障自诊断功能，通过屏显、语言、信号灯相结合，帮助维护人员识别和避错；励磁起励方式以他励和残压起励相结合，对厂用电源没有过高要求；灭磁方式以三相全控桥逆变灭磁和非线性电阻灭磁为主，简单、快速、经济，减轻了灭磁开关的压力，延长了灭磁开关的使用寿命。
6 励磁系统性能
当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电流和电压的1.1倍时，励磁系统保证连续运行；励磁系统具有短时过载能力，励磁系统的短时过载能力大于发电机转子绕组的短时过负荷能力；励磁系统强励倍数不小于2；励磁系统具备高起始响应特性，励磁电压能迅速达到额定电压的90%；励磁系统稳态增益保证发电机电压静差率达到1%，励磁系统动态增益保证发电机电压突降时，可控硅开放角至允许最大值；
自动励磁调节器的调压范围，发电机空载时能在70%-110%额定电压范围内稳定平滑调节，整定电压的分
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辨率不大于额定电压的0.2%，发电机空载手动调压范围为20-130%额定电压；电压频率特性，频率变化1%，端电压变化不大于0.25%额定值；发电机空载运行状态下，自动励磁调节器调压速度可整定，一般不大于10%额定电压／秒；发电机过电压保护其动作电压的分散性不大于10%；励磁系统能满足发电机短路、空载试验时125%的额定机端电压。
7 励磁调节器
现代励磁调节器采用数字微机型，其性能可靠，并具有微调节和提高发电机暂态稳定的特性。放大倍数、触发角、参考电压与反馈信号量等有明显的显示，显示的参数为实际值或标么值。励磁调节器设有过励磁限制、过励磁保护、低励磁限制、电力系统稳定器、V/HZ限制及转子过电压保护和PT断线闭锁保护等单元，其附加功能包括转子一点接地保护、转子温度测量、串口通讯模块、跨接器、DSP智能均流、轴电压毛刺吸收装置。现代励磁调节器采用两路完全相同且独立的调节器并联运行，两路自动通道能相互跟踪，相互切换，当自动通道异常时，自动无扰切换到手动。CT、PT均为两路独立的输入回路。AVR中装设有无功功率、功率因素等自动调节功能，励磁回路直流侧均装设有性能良好、动作可靠的自动灭磁装置，维护简单，能可靠灭磁。
8 高性能功率柜
高性能功率柜采用高反压和大电流可控硅器件，每柜一桥，每桥臂1只可控硅元件，一般最多需使用5台整流柜并联运行。整流系统不但可实现四象限运行，还可在直流续流、经整流电源续流和全开放等特殊方式下运行。功率柜的冗余方式可以是N-1冗余方式，可控硅du/dt高达2kV/μs，di/dt高达500A/μs,可有效防止误开通事故和导通瞬间局部过热现象。与可控硅元件串联的快速熔断器遮断能力高，可有效切断短路电流，最大限度保护可控硅器件。整流柜采用一体化浪涌过压保护，可有效降低操作过电压和换向过电压水平，保护可控硅元件不受过压损坏。功率柜冷却系统完备，设有两组风扇，一主一备，风机电动机采用双电源供电。功率柜每柜装设CPU控制板,控制板通过计算，实现各柜各臂均流，同时对功率柜的通风、温度、每臂导通情况进行检测、监视和控制，功率柜所有故障信号均通过光纤送至励磁调节器综合处理。
9 磁场断路器
为将磁场能量快速转移出磁场绕组，在大型自并励系统中使用无机械灭磁触头的磁场断路器。磁场断路器可布置在整流桥交流侧或直流侧，可以是多断口直流断路器或单断口快速直流断路器。对大型机组，设在直流侧的单断口快速断路器是首选方案，其动作速度快，弧压水平高，弧压均衡好。直流侧断路器额定电流能满足发电机1.1倍长期运行要求，在跳闸时能开断直流侧短路电流，弧压水平使可控硅和转子免受高压击穿，高弧压在灭磁时将磁场电流转移到灭磁电阻中去。同时，控制回路通过逆变灭磁和切断整流桥触发脉冲帮助磁场断路器在转子上建立足够高的负方向电压，快速灭磁。
10 灭磁电阻和过压保护
SiC灭磁电阻是一种非线型电阻，可保证发电机在机端短路、空载误强励等极端情况下快速可靠的灭磁，该电阻兼做转子双方向过电压保护。SiC灭磁电阻可靠性高，单片能量大，总体积小，易于并联，自然均能性优越。以跨接器代替灭磁开关的灭磁接点，可实现无触点磁场能量释放，维护工作量少。跨接器
通常由一对反并联的可控硅组成，与灭磁电阻串联后连接到磁场绕组两端，可在转子发生正向或反向过压时触发导通，保护转子绕组。当需要灭磁时，励磁调节器或保护装置发出磁场断路器跳闸指令，该指令同时作用于跨接器触发回路进行灭磁，如不能启动跨接器，磁场断路器将首先开断，转子电压方向翻转后加在触发板压敏器件上，触发所有跨接器可控硅导通灭磁。跨接器回路还设有霍尔电流监测元件，检测跨接器正反向电流幅值，判断跨接器是否有误导通和拒动现象。
以上所谈为大型机组励磁系统现状，下面以瑞士ABB 公司UNITROL-6000为例谈谈发电机励磁系统未来的发展方向。
1 .整体性能：友好的人机界面励磁控制终端，便于系统操作、监视和维护；2-3个控制通道的电子控制装置，所有部件均可方便地进行在线测试与更换；采用浇注线圈的干式变压器，优势明显；冷却方式可采用前部进风、顶部出风的强迫冷却方式，双冷却风机，互为备用；功率整流器采用可控硅全控整流桥；灭磁装置采用磁场断路器、灭磁电阻和转子过压保护跨接器相结合。
2 控制功能：（1）闭环控制功能。带PID滤波器的自动电压调节器，带PI滤波器的手动电压调节器，无功电流和有功电流的调差与补偿；最大和最小励磁电流限制，P/Q欠励限制，伏赫比限制，手动限制，恒功率因数或恒无功控制，电力系统稳定器。（2）保护与监视功能。故障发报警信号；故障切换到备用部件；瞬时过流或反时限过流保护跳闸；伏赫比保护跳闸；失励保护跳闸；转子过热跳闸；可控硅导通监视与起励时间限制。（3）故障录波和故障记录。内置故障记录器可处理2000多个事件，实时故障分析与显示。
3 通讯功能。与电站控制系统的通讯可通过UART 和以太网实现，采用高级励磁控制终端软件，用于系统操作、系统功能监视、参数修改和系统调试，快速排除故障，缩短故障修复时间。
4 智能功能：励磁调节器并不是励磁系统中唯一的智能部件，各功率柜也实现了高度智能化，这些分布控制器在性能上和主控制器不相上下，与控制器一起，构成了一个高效、可靠、安全、分层分布式的高级控制系统。
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1 自并励静止励磁系统 potential source static exciter systems 从发电机机端电压源取得功率并使用静止可控整流装置的励磁系统，即电势源静止励磁系统。由励磁变压器、励磁调节装置、功率整流装置、灭磁装置、起励设备、励磁操作设备等组成。 2 励磁调节装置 excitation regulating equipment 实现规定的同步电机励磁调节方式的装置，它一般由自动电压调节器和手动励磁控制单元组成。 3 自动电压调节器 automatic voltage regulator 实现按发电机电压调节及其相关附加功能的环节之总和，也称自动通道。 4 手动励磁控制单元 manual excitation regulator 实现按恒定励磁电流或恒定励磁电压或恒定控制电压调节及其相关附加功能的环节之总和，也称手动通道。 5 强励电压倍数 excitation forcing voltage ratio 励磁系统顶值电压与额定励磁电压之比。 6 强励电流倍数 excitation forcing current ratio 励磁系统顶值电流与额定励磁电流之比。 7 电压静差率 static voltage error 无功调差单元退出，发电机负载从零变化到额定时端电压的变化率，即： 式中：UN——额定负载下的发电机端电压，V； UO——空载时发电机端电压，V。 8 无功调差率 cross current compensation 同步发电机在功率因数等于零的情况下，无功电流从零变化到额定值时，发电机端电压的变化率，即： 式中：U——功率因数等于零、无功电流等于额定无功电流值时的发电机端电压，V； UO——空载时发电机端电压，V。 9 超调量 overshoot 阶跃扰动中，被控量的最大值与最终稳态值之差对于阶跃量之比的百分数。 10 上升时间 rise time 阶跃扰动中，被控量从10%到90%阶跃量的时间。 11 调节时间 settling time 从阶跃信号或起励信号发生起，到被控量达到与最终稳态值之差的绝对值不超过5%稳态改变量的时间。 12 振荡次数 number of oscillation 被控量第一次达到最终稳态值时起，到被控量达到与最终稳态值之差的绝对值不超过5%稳态改变量时，被控量波动的次数。 图 A1 扰动响应曲线 13 阻尼比ζ damping ratio
自并励励磁装置 [摘要] 结合上海南市发电厂60MW自并励汽轮发电机组的运行情况，对自并励接线方式，励磁变的选择，自并励的起励、试验电源，保护可靠性等分别予以讨论。 [关键词] 自并励励磁装置探讨 在发电机的各种励磁方式中，自并励方式以其接线简单，可靠性高，造价低，电压响应速度快，灭磁效果好的特点而被广泛应用。随着电子技术的不断发展，大容量可控硅制造水平的逐步成熟，大型汽轮发电机采用自并励励磁方式已成为一种趋势。国外某些公司甚至把这种方式列为大型机组的定型励磁方式。近二十年来，美国、加拿大对新建电站几乎一律采用自并励励磁系统，加拿大还拟将火电厂原交流励磁机励磁系统改为自并励励磁系统。在国内，虽然国产大中型机组大都采用三机励磁方式，但近年来进口的大中型机组大都装备的是自并励励磁系统，对于600MW以上汽轮发电机组，自并励励磁已基本成为定型方式。随着电网的不断扩大，对于大型机组业界人士也越来越倾向于采用自并励方式。因为从国内外运行情况来看，采用自并励励磁和附加励磁控制，已成为改善电力系统稳定性的有效措施。 南市电厂#10发电机(60MW)自基建投运即使用自励半导体励磁系统，具体接线型式为一台励磁变压器并联在发电机机端(主变压器的低压侧)，属自并励型式(简称机端励磁)。由于种种原因，该装置自1999年6月19日至2000年2月间，多次发生故障，并经历了一次小系统运行。 本文就对该发电机励磁装置运行、维护谈谈自并励汽轮发电机励磁电源的几个问题: 自并励接线方式，励磁变的选择，自并励的起励、试验电源，保护可靠性等。 1 自并励装置特点 自并励静止励磁系统由励磁变压器、励磁调节装置、功率整流装置、发电机灭磁及过电压保护装置、起励设备及励磁操作设备等部分组成。 以南市电厂#10发电机的WKKL型微机型自并激励磁系统为例，整套装置由两台调节柜(一台运行，一台备用)，三台整流柜(正常时单柜运行)，一台灭磁电阻柜及一台转子开关柜组成。 自并励静止励磁方式与旧有的励磁方式相比，具有以下几方面的优点。
自并励发电机他励电源选择 李中玉 钱和平 （浙能兰溪发电厂） 摘要：随着大型机端自并励静止励磁发电机的广泛投运，探讨如何配置自并励励磁发电机的他励电源系统很有现实意义。本文根据600MW 大型机端自并励静止励磁发电机短路试验和空载试验时励磁电压、励磁电流，来计算、验证他励电源的容量及接线方式。 关键词：他励电源的容量 1 引言 根据规程规定，新投运或大修后的发电机在投运前需做发电机短路特性试验和空载特性试验，而大型机端自并励静止励磁发电机进行空载特性试验时，空载试验电压为1.3倍发电机额定电压，此时励磁电流需4045A （以东电600MW 机组为例），一般试验设备根本无法满足励磁电流要求。结合兰溪电厂的实际情况，我们进行了计算论证，确定了容量足够、安全可靠、经济合理的他励电源系统以保证特性试验的顺利进行。 2 600MW 大型发电机组他励电源的容量要求 （以东方电机厂的QFSN-600-2-22C 型发电机为参考） 2.1 发电机短路特性试验所需的励磁电流 发电机短路特性试验最大短路电流为发电机的额定电流，根据发电机参数表，当短路试验电流为额定电流时，发电机励磁电流为2980A ，即Ifk=2980A 。 2.2 发电机空载特性试验所需的励磁电流 根据规程要求，发电机空载试验最大试验电压为1.3倍发电机额定电压，查发电机空载特性曲线，当发电机空载试验电压为1.3倍额定电压时，发电机励磁电流为2.25倍发电机空载额定励磁电流。查发电机参数表得发电机空载额定励磁电流为If0=1798A ，那么发电机空载特性试验所需的励磁电流If=2.25×1798＝4045A 。 发电机空载特性试验所需的励磁电流明显大于发电机短路特性试验所需的励磁电流，故以满足发电机空载特性试验要求作为选择他励电源的条件。 2.3 发电机转子热态电阻。 查发电机参数表得发电机转子绕组15℃时冷态直流电阻R=0.067715Ω。查发电机运行转子温度曲线，当发电机转子电流在4000A 时，发电机转子各测点温度在65℃左右。根据公式，计算发电机转子65℃时热态直流电阻： Ω=++?=081285.015 5.234655.234067715.0R
大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 2004年10月
中华人民共和国电力行业标准 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 DL/T650—1998 neq IEC34—16—1:1991 neq IEC34—16—3:1996 Specification for potential source static exciter systems for large turbine generators 中华人民共和国电力工业部1998—03—19批准 1998—08—01实施 前言 同步发电机自并励静止励磁系统由于其运行可靠性高、技术和经济性能优越，已成为大型汽轮发电机的主要励磁方式之一。为统一和明确汽轮发电机自并励静止励磁系统的基本技术要求，根据电力工业部科学技术司技综［1996］51号文《关于下达1996年制定、修订电力行业标准计划项目(第二批)的通知》的安排，依据GB/T7409—1997《同步电机励磁系统》的基本原则，参考IEC34—16系列和IEEE Std.421系列标准，在广泛征求各方意见的基础上，结合我国发电机和控制设备设计、制造、运行、维护的实际情况制定了《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》，为设计选型、调试验收及运行改造提供依据。 电力行业标准《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》为第一次制定。 本标准的附录A和B是标准的附录。 本标准的附录C是提示的附录。 本标准由浙江省电力工业局提出。 本标准由电力工业部电机标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：浙江省电力试验研究所。 主要起草人：竺士章、戚永康、方思立。 本标准由电力工业部电机标准化技术委员会负责解释。 1范围 本标准规定了大型汽轮发电机自并励静止励磁系统的使用条件、基本性能、试验项目、提供用户使用的技术文件、设备上的标志、包装、运输、储存以及保证期等。 本标准适用于200MW及以上汽轮发电机自并励静止励磁系统。200MW以下汽轮发电机自并励静止励磁系统可参照执行。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB1094—1996电力变压器 GB3797—89电控设备第二部分装有电子器件的电控设备 GB/T3859—93半导体变流器 GB4064—83电气设备安全设计导则 GB4208—93外壳防护等级(IP代码) GB6162—85静态继电器及保护装置的电气干扰试验 GB6450—86干式电力变压器 GB/T7064—1996透平型同步电机技术要求 GB/T7409—1997同步电机励磁系统 GB13926—92工业过程测量和控制装置的电磁兼容性
发电机励磁方式及自并励励磁系统发电机静止励磁绻统特点及存在问题的探讨刘志宏湖南华润电力麤碱湟有限公司湖南资兴415000 杨红湖南省电力勘测设计院湖南长溙410007 郭景斌湖南省电力试验研究所湖南长溙410007 摘要自并激静止励磁绻统近年来在国内大型湽轮发电机组中得到越来越广滛的应用。简要说明了该励磁绻统的构成、性能特点和设计选型，分析探讨了采用该绻统后存在的试验、践滢和过电压等问题和影响。关键词自并激励磁绻统践滢过电压 0 引言随着发电机容量的不断增大，对励磁绻统的要湂越来越高。传统的直流励磁机励磁因大电流下的火花问题无滕使用，三机励磁绻统则因绻统复杂、机组轴绻稳定性等问题而受到越来越多的限制;自并激静止励磁绻统以其接线简单、可靠性高、工程造价低、踃节响应速度快、灭磁效果好的特点而得到越来越广滛的应用。特别是随着电子技术的不断发幕和大容量可控硅制造渴平的逐步成熟，大型湽轮发电机采用自并激励磁方式已成为一种趋势。国外某些公司甚至把这种方式列为大型机组的定型励磁方式。自上世纪90年代后期以来，新建国产300MW机组已几乎全部采用自并激静止励磁绻统。我省渴电厂应用较广，如马迹塘、东湟、五强溪、凌津滩等;而火电最先在益阳电厂2×300MW机组上采用，在建的麤碱湟、株洲、耒阳等电厂300MW机组也全部采用这种励磁绻统。1 自并激静止励磁绻统的特点自并激静止励磁绻统由励磁变压器、可控硅功率整流装置、自动励磁踃节装置、发电机灭磁及过电压保护装置、起励设备及励磁操作设备等部分组成。其原理如图1所示。自并激静止励磁方式与旧的励磁方式相比，具有以下几方面的特点:1.1 绻统简单，可靠性高对直流励磁机和三机励磁绻统来说，旋转部分发生的事故在以往励磁绻统事故中占相当大的比例，如直流励磁机产生火花、交流励磁机线圈松动和振动等，而且旋转部分的运行和维护工作量很大。而自并激静止励磁绻统由于取消了旋转部件，溡有了换向器、轴承、转子等，
发电机励磁原理 励磁机的作用: 发电机原理为永磁极随转子旋转，产生交流电，交流电一部分作为AER的电源，一部分通过逆变器整流成直流为转子建立磁场。通过调节导通角可以改变发电机的端电压（空载时）进而实现并网，在并网时调节向电网的无功输出。 工作原理:众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二极管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE 中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（AVR），控制
作者：Pan Hon glia ng 仅供个人学习 辽宁工业大学
电力系统自动化课程设计（论文）题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计（1）院（系）：电气工程学院 专业班级：电气XXX _________ 学号：_xxx _______________ 学生姓名： ___________________ 指导教师： ___________________ 起止时间：2013.12.16 —12.29
课程设计（论文）报告地内容及其文本格式 1、课程设计（论文）报告要求用A4纸排版,单面打印，并装订成册，内容包括： ①封面（包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等） ②设计（论文）任务及评语 ③中文摘要（黑体小二，居中，不少于200字） ④目录 ⑤正文（设计计算说明书、研究报告、研究论文等） ⑥参考文献 2、课程设计（论文）正文参考字数：2000字周数. 3、封面格式 4、设计（论文）任务及评语格式 5、目录格式 ①标题“目录”（小二号、黑体、居中） 6、正文格式 ①页边距：上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订； ②字体：一级标题，小二号字、黑体、居中；二级，黑体小三、居左；三级标题，黑体四号；正文文字小四号字、宋体； ③行距：20磅行距； ④页码：底部居中，五号、黑体； 7、参考文献格式 ①标题：“参考文献”，小二，黑体,居中. ②示例：（五号宋体） 期刊类：［序号］作者1,作者2, ... 作者n.文章名.期刊名（版本）.岀版年，卷次（期次）：页次. 图书类：［序号］作者1,作者2,……作者n.书名.版本.岀版地：岀版社,岀版年：页次.
试论发电机自并励励磁系统的特点及问题 发表时间：2019-07-09T15:25:57.537Z 来源：《电力设备》2019年第6期作者：薛江辉 [导读] 摘要：发电机自并励励磁系统又称为自并励静止励磁系统,对发电机运行的稳定性、安全性、供电质量有着直接的影响。 （内蒙古京泰发电有限责任公司内蒙古鄂尔多斯市 010300） 摘要：发电机自并励励磁系统又称为自并励静止励磁系统,对发电机运行的稳定性、安全性、供电质量有着直接的影响。基于此,本文首先介绍了发电机自篇【并励励磁系统的特点。其次,分析了目前发电机自并励励磁系统存在的问题。最后,针对这些问题,从设计、选型两个主要方面,分析优化发电机自并励励磁系统的方式。 关键词：发电机; 自并励励磁系统; 励磁功率柜; 励磁调节器; 引言 国家电力系统在1998年颁布了DL/T650—1998《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》,此后,我国发电机自并励励磁系统的发展一直在这个框架内进行。目前,自并励励磁系统已经全国超过80%的发电厂广泛应用,如大唐临清发电有限责任公司的350MW机组、大唐鲁北发电有限责任公司的330MW机组等。 作为同步发电机的重要组成部分,励磁系统直接影响着发电机的运行特性,同时对电力系统的运行有重要的影响。发电机灭磁是指消灭发电机转子内部储存能量的过程,以加快正常的停机速度。当发电机故障时,通过发电机灭磁可将故障造成的损失降到最低。发电机灭磁一般分为两大类: (1) 发电机正常停机时采用的逆变灭磁; (2) 事故时保护动作跳灭磁开关的灭磁方式。在发电机正常停机过程中,灭磁是一个非常重要的环节。发电机灭磁失败会对发电机与励磁装置的安全运行构成较大的危害,例如产生转子过电压,危及转子绝缘甚至烧毁转子磁极,使转子本体发热,加速转子绝缘的老化,烧毁灭磁开关等。 1 发电机自并励励磁系统的特点 发电机自并励励磁系统主要由 (1) 主变压器; (2) 励磁调节转换装置; (3) 功率整流装置; (4) 发电机消磁装置; (5) 过电压保护装置; (6) 励磁启动装置; (7) 励磁操作控制设备几个主要部分组成。这7个主要装置配合科学、运行良好。因而,目前的发电机自并励励磁系统,主要具有以下几个突出的特点: 第一,稳定性强。发电机自并励励磁系统去掉了原有励磁系统中的旋转部件,结构更加流畅稳定,一旦发生故障,系统可以通过自检装置及时发出警报。 第二,安全性强。发电机自并励励磁系统对上游指令的相应速度快,这大大提高了发电系统与供电系统的运行稳定性与安全性。 第三,运行成本较低。与传统的励磁控制设备系统相比,发电机自并励励磁系统的运行部件减少到了7个,不仅大大提高了系统的轴系稳定性,也降低了系统生产运行的材料成本与电力成本、人工维修成本。 2 发电机自并励励磁系统的问题 目前发电机自并励励磁系统存在的问题,与原有的励磁系统,既有一定的共性,也有很大的差别:一方面,发电机自并励励磁系统的过流保护控制难度较高,受到设备部件缩减的影响,一旦发电机电流超过运行范围,系统将会在短时间内受到比较严重的损害;另一方面,发电机自并励励磁系统的变压器,很少加装外壳和制冷系统,设备在高温状态下容易出现故障,变压器过热将导致抗阻电压增大、荷载电压过载等问题,影响电力生产与电力供应系统的正常运行。 3 优化发电机自并励励磁系统的方式 3.1 发电机自并励励磁系统设计 3.1.1 严格把控发电机自并励励磁系统的应用条件 第一,电力系统故障导致电压不稳、波动较大的情况下,不宜使用发电机自并励励磁系统,避免电压波动过大,对励磁系统的主变压器造成严重影响,导致变压器中的元件损坏,或无法正常发挥励磁功能。第二,位于发电主网震荡中心的发电机,不适合使用发电机自并励励磁系统。这种环境中放置的发电机,电流状况不稳定,容易导致自并励励磁系统电压过低。 3.1.2 优化自并励励磁系统变压器的运行保护 首先,自并励励磁系统在户内使用时,可以不加装保护外壳,但要注意严格监控系统运行中的温度,防止冬季的温度过低,对系统的运行产生影响,必要时要加装制冷系统,如风冷系统、水冷系统,保障系统运行的温度不过高。其次,在户外使用时,技术人员要根据当地的天气状况,合理判断是否要为自并励励磁系统变压器加装保护外壳,尤其是在正午阳光直射的时候,要监测阳光照射对系统运行的影响。最后,技术人员要加强对变压器运行中,额定功率变化的检测,提高系统在高电压环境下的强励能力。 3.1.3 重点解决发电机起励问题 首先,在发电机电压核准之前,发电机自并励励磁系像发电机提供励磁电源,这种情况下,设计人员要根据发电系统的具体需求,建立备用的起励方案。其次,在备用起励方案的设置上,技术人员可以进行以下几方面的尝试: (1) 构建备用的起励回路,利用起励电源对发电机进行励磁,安装智能电压感应装置,当电压恢复到正常电压的50%以上时,起励回路由备用回路调整为正常回路。 (2) 安装备用起励装置。减少发电系统的电压波动,增加发电系统的电容量。最后,在发电机自并励励磁系统第一次投入使用,或周期性大修结束之后的再次启用时,技术人员要对发电机自并励励磁系统进行短路检测与空载试验检测,以控制变压装置的整流电源。 3.1.4 优化励磁功率柜的选择 一方面,励磁功率柜的选择要遵守“容量大”原则。采用可控硅全控桥的方式,选择大电流的励磁功率柜,简化整流桥,降低发电机自并励励磁系统的电阻,简化整个系统的运行元件,保障系统中各个元器件的电压、电流、电阻分布均匀。另一方面,励磁功率柜的选择要遵循“参数高”的原则。对发电机自并励励磁系统进行过电保护,保障励磁系统使用在温度适宜的环境中,采用合理的温度控制手段,保障整流柜均流系数达到要求。 3.2 发电机自并励励磁系统选型 发电机自并励励磁系统运行的稳定性是其最突出的特点,要正常的发挥出这一特性,最关键的是要优化励磁系统的应用条件,保障励磁器运行过程中的电压始终稳定。发电机自并励励磁系统选型主要应注意以下几个问题: (1) 优化过压保护装置的配置; (2) 增强励磁调节器选择的针对性; (3) 严格遵守国家的相关技术指导规范。尤其是GB/T7409—1997《同步电机励磁系统》中的相关要求。
关于静止励磁系统和无刷励磁系统分析发电机静止可控硅励磁系统和无刷励磁系统是目前汽轮发电机的两种励磁方式，早期的发电机励磁系统大多采用三机无刷励磁系统，主要原因是因为当时电力电子技术尚未得到很大的发展，单晶闸管容量做不大，所以主发电机需要的励磁电流由交流励磁机进行放大。从2000年开始，随着电力电子的发展，使得大功率的晶闸管成为可能，大多励磁系统开始大量采用静态励磁系统，相对，三机（两机）无刷励磁系统比，静态励磁系统有以下几点优势： 一、轴系短，节省厂房面积。一般来说，根据机组容量的不同，静 态励磁系统可以节省几米到几十米的厂房长度，节省了大量的 基础投资。 二、震动小。因为无刷励磁机的整流盘、交流励磁机及永磁副励磁 机在整个轴系的一端，呈悬臂状态，因此极易引起摆尾现象， 导致励磁机扫镗接地现象。目前多数主机厂还解决不了悬臂梁 问题，所以只能采用两机无刷系统。由于静态励磁轴系平衡， 稳定，所以机组振动小，节省了每次大修开机调整振动的时间 和费用，减少了运行中，机组摆尾引起的励磁故障（目前在马 钢、唐钢等已发生多起这种事故）。 三、运行可靠。众所周知，旋转机械故障率必定高于静态系统，旋 转整流盘尤其是一个薄弱环节，整流管容易击穿，每次更换需 要停机拆卸，而且发电机转子回路没有明显的断口，在事故停
机时，不能保证快速灭磁。 四、响应速度快。三机励磁系统是通过调节主励磁机的电流来改变 发电机电压，而静态励磁系统是直接调节，响应速度提高10 倍，达到0.08秒。在系统扰动的情况下，大大提高了系统的稳 定性。 五、生产周期短。三机无刷励磁涉及部件多，制造工艺复杂，没有 固定国家标准，大部分是舶来品，其中最成功的是南汽从英国 BURSH公司引进图纸，其他主机厂再进行测绘和抄袭，多数主 机厂会将励磁机部分进行外委生产，不能保证统一设计、统一 工艺，往往会大大的影响生产进度。 六、制造、运行经验多。自本世纪以来，国内从60万大型发电机到 6千的小机，有80%以上均采用静态励磁，在迁安附近的5万 机由九江线材、津西钢铁等多台5万机静态励磁已投入运行。 综上所述，静态励磁系统以其众多的优点已经成为主流设计方式，顾我建议采用这种励磁方式。 北京科电
2．无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。 2．1结构：由主磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘、空气冷却器、硅整流器、A VR等组成。 主励：三相、200Hz、2760KV A、417V、2820A、cos∮0. 9、 8极 副励：三相、400Hz、90KV A、250V、208A、cos∮0.95、 16极 f=pn/60 旋转整流装置：全波不可控硅整流有熔断器及过电压保护， 直流输出：2450KW 500V 4900N 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转电枢 式，电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘，经整 流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。 2．2 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——A VR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流— —送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的
直流电源到交流励磁机的磁场绕组。 通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DA VR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流 后提供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中的 可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调节 装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要求。 2.3 无刷励磁系统特点 2.3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠 2.3.5 采用双重数字A VR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路 整流盘采用双盘结构，一个正极盘，另一个负极盘。 整流盘与转轴间绝缘可靠、固定合理，能承受各种短路力矩的冲击而不产生位移。 电路接线是：励磁机电枢八个Y支路中心点通过短路
东北电力设计院技术标准 Q/DB 1-D011-2007 交流同步发电机励磁系统设计导则 2007-10-20发布2007-10-30实施中国电力工程顾问集团东北电力设计院发布
目次 前言...................................................................... III 1 范围 (1) 2 规范性文件 (1) 3 总则 (2) 4 同步发电机励磁系统的作用和性能要求 (2) 4.1 同步发电机励磁系统的主要作用 (2) 4.2 励磁系统应具有的性能 (3) 5 同步发电机的励磁种类和对励磁系统的基本要求 (3) 5.1 励磁系统的分类 (3) 5.2 对励磁系统的基本要求 (3) 6 同步发电机励磁调节系统对电流、电压采集的基本要求 (5) 6.1 对电流互感器的要求 (5) 6.2 对电压互感器的要求 (5) 7 目前大中型汽轮发电机的常用励磁方式 (5) 7.1 三机旋转励磁系统的特点 (5) 7.2 自并励静止励磁系统的特点 (7) 7.3 国内大中型汽轮发电机的常用励磁方式的应用情况 (9) 8 自并励方式的优势 (9) 8.1 励磁系统可靠性增强 (9) 8.2 电力系统的稳态、暂态稳定水平提高 (9) 9 大中型汽轮发电机自并励静止励磁系统设计 (10) 9.1 自并励系统的应用条件 (10) 9.2 励磁调节器的选择 (10) 9.3 发电机起励问题 (11) 9.4 可控硅励磁功率柜的选择 (11) 9.5 灭磁及过压保护装置的配置 (12) 9.6 励磁变压器及励磁回路继电保护 (12)
辽宁工业大学 电力系统自动化课程设计<论文） 题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计<4） 院<系）：电气项目学院 专业班级：电气085 学号： 学生姓名： 指导教师：<签字） 起止时间：2018.12.26—2018.01.06
课程设计<论文）任务及评语 院<系）：电气项目学院教研室：电气项目及其自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要
同步发电机励磁控制系统承担着调节发电机输出电压、保障同步发电机稳定运行的重要责任。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，为电网提供合格的电能，而且还可有效地改善电力系统静态与暂态稳定性。要实现这个目的，就必须根据负载的大小和性质随时调节发电机的励磁电流。 本文采用自励系统中接线最简单的自并励励磁系统，针对同步发电机论述了自并励励磁自动控制系统的特点及发展现状，分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法，提出了基于AT89C51单片机的同步发电机自并励自动控制系统的设计思路，对于所设计的单片机最小系统经过经济性与技术性的比较后，选用了按键电平复位电路和内部时钟电路，并在此基础上设计了励磁装置的硬件系统和软件系统。最后又对整个系统进行了MATLAB仿真，以用来对比运用算法所得结果与仿真所得结果是否在误差允许范围内。 关键词：自并励励磁自动控制系统；AT89C51单片机；MATLAB仿真 目录 第1章绪论1 1.1励磁控制系统简况1 1.2本文主要内容1 第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计3 2.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案3 2.2单片机最小系统设计3 2.3发电机自并励励磁自动控制系统模拟量检测电路设计6 2.4直流稳压电源电路设计7 第3章自并励励磁控制系统软件设计10 3.1软件实现功能总述10 3.2流程图设计10 3.3程序清单12 第4章 MATLAB建模仿真分析13 4.1M ATLAB软件简介13 4.2系统仿真模型的设计13 第5章课程设计总结16
发电机励磁系统现状、问题和发展趋势 1、发电机励磁系统国内现状 1.1 管理方面的要求 1.2 有关的标准及参考资料 1.3 励磁系统的种类及应用 2、国内发电机励磁系统存在的问题 2.1 体制管理方面的问题 2.2 设备方面的问题 2.3 由AVR入网检测发现的问题* 3、发电机励磁系统发展趋势 3.1 容量大可靠性高 3.2 现场调试和维护趋向简单化 3.3 与电网的联系更加紧密*
1、发电机励磁系统国内现状 1.1 管理方面的要求 管理方面的要求主要指管理层方面的要求，目前就电力市场而言对于励磁系统主要有以下几方面的检查 （1）并网安全性评价 （2）发电厂安全性评价 （3）发电厂安全性风险评估 （4）技术监督 （5）安全检查 按管理部门划分，上述检查中负责组织和管理的单位又有如下区别：（1）基层电机学会组织（主要由在职员工和有经验的退休专家组成） （2）网局级查评 （3）国网公司级查评 （4）中电联组织的查评 （5）各大电力公司组织的查评 （6）中国电监会组织的查评 1.2 有关的标准及参考资料 面对如此之多的检查和如此之多的行政管理部门，电厂应该如何应对？答案只有一个：抓住根本，修炼内功，以不变应万变。何为根本：标准 1.2.1 基本国标及行标 （1）GB/T 7409.1-2008同步电机励磁系统定义 （2）GB/T 7409.2-2008同步电机励磁系统电力系统研究用模型 （3）GB/T 7409.3-2007同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求（4）DL/T 650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 （5）DL/T 843-2003大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件 （6）DL/T 583-2006大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置技术条件 （7）DL/T 491-2008大中型水轮发电机自并励励磁系统及装置运行和检修规程（8）DL/T 1049-2007发电机励磁系统技术监督规程 其中（4）（5）两个标准将合二为一，并进行修改后重新出版 1.2.2 可参考的标准 （1）GB/T 14285-2006继电保护和安全自动装置技术规程 （2）DL490-1992大中型水轮发电机静止整流励磁系统及装置的安装、验收规程（3）DL/T 1040-2007电网运行准则
发电机的心脏——励磁系统 发电机励磁系统概述励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部分组成：（如图一所示）一部分用于向发电机的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，通常称作励磁功率输出部分（或称励磁功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生故障时调节励磁电流，以满足安全运行的需要，通常称作励磁控制部分（或称励磁控制单元或励磁调节器）。在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足以下要求： 图一 1、常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自 动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。 2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。 3、励磁装置本身应无失灵区，以利于提高系统静态稳定，并且动作应迅速，工作要可靠，调节过程要稳定。我热电分厂现共有三期工程，5台同步发电机采用了3种励磁方式: 1、图二为一期两台QFG-6-2型发电机的励磁系统方框图。 图二
2、图三为二期两台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图。 图三 3、图四为三期一台QF2-12-2型发电机的励磁系统方框图 图四 一、三种发电机励磁系统的组成 一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。如图二所示，它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示，发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。 二、励磁电流的产生及输出
负荷的大小是用户用电量决定的，开调门是为了增大输出功率来满足负荷。反作用力增大是因为:负荷增大导致电流增大，电流增大导致电机绕组的电磁力矩增大（F=BIL），这个电磁力矩方向和电机的转动力矩方向相反的。楼主把因果关系弄反了，不是发电机增加一个相反的力，而是由于电流增大引起的阻力矩增大作用在了发电机上，因此发电机需要增大调门开度来增大输出力矩来克服这个力，从而维持3000转的转速。 升负荷时，汽机调门开大，发电机转速增加，频率相应增加，切割磁力线数目增加，定子电流增加，同时定子电流形成对转子的磁场增加，由于定子对转子形成的磁场力和转子对定子形成的磁场力成相反方向的力，励磁就要增大，以克服转子转速增加的太快，所以在DEH的调节下和AVR调节下，励磁电流和励磁电压稳步增大，同时定子电流产生的磁场使转子主磁极前进方向上进入边的磁场消弱，呈去磁作用，退出边的磁场加强呈助磁作用，但发电机铁心都稍呈饱和，增加的磁通总是少于减少的磁通，所以总磁通有所减少，发电机机端电压会有所下降，因此也要增加励磁电流来维持发电机极端电压。 5、这样，一边调门开大，一边增加励磁，这两项要靠DEH和AVR控制，转速在3000转左右变动，当达到目标负荷时，转速稳定在3000转，定子电流不再增大，励磁电流、电压与之相匹配，发电机又重新达到一个稳定状态 你别把发电机当成一个独立的东西...实际上它只是"发电厂或机组"与"电网或系统"相连的一个节点... 机原理说就是发电机多加切割磁力线，而磁力线的大小又取决于励磁，请问励磁怎么相连呢?就是电磁耦合...所谓同步发电机,即是定子旋转磁场(定子的三相交流电之合成磁场)与发电机转子磁场(转子就是一个电磁铁,定子亦然)之间在同步旋转,它们之间就是两块磁铁相互吸或斥的关系,至于是发电定子这块磁铁拖着转子这块磁铁在转呢...还是相反,其实都可以,就看发电机有功是正还是负了...当然,大多是正的. 其实可以作这样的形容...电网就是一驾大马车,发电机就是一匹马,它们之间套着一条绳索(应该是橡皮筋),马用力多,马车就会快,反之则慢...马用力多,那根橡皮就会拉长,反之则短....快或慢,就是频率...长或短,就是功角. 问题是,电网是一个很大很大的马车,它需要很多很多的马同时用力才可以拉动....联系到发电机,可以理解吧? 所以,如果是成百上千匹马拉车,一匹马用力或不用力,不足以明显改变车速(有些微影响),但它的橡皮绳索长短是肯定会有变化的...而成百上千的发电机带动的电网,也不以一台机组出力多点少点而明显改变系统频率(就是速度啦),但该台发电机的功角肯定变化了的... 然后,你所说的开大主汽门,就是马加力了...或发电机加力了...力传递到哪儿去了?到大马车上去了...即电网去了...马车是克服磨擦力做功了,载了不少东西的...电网也是克服损耗做功了,这里有照明,有电机,有微波... 不知楼主明白了吗? 再说无功,其实就是开始比喻的那根马绳----橡皮筋的粗细...加励则增加磁力线,反之减少...换成橡皮筋,一根两根或多根,就这意思,没有能量的消耗,没有做功... 增加负荷的时候，汽轮机开门之后，转子的转速会增加，这样定转子之间的磁场的角度会增加，即功角增加，如果此时转子励磁不变的话，结果造成发电机定转子之家的磁场耦合变弱，即发电机的定子电压降低，这时励磁调机器会自动增加
课程设计（论文）任务及评语
此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除 目录 第1章课程设计目的与要求 (1) 1.1 课程设计目的 (1) 1.2 课程设计的实验环境 (1) 1.3 课程设计的预备知识 (1) 1.4 课程设计要求 (1) 第2章课程设计内容 (2) 2.1发电机励磁自动控制系统的概述 (2) 2.2发电机自动励磁自动控制系统传递函数 (2) 2.3同步发电机励磁自动控制系统特性的分析 (2) 2.3.1线性化分析 (2) 2.3.2稳定性分析 (3) 2.3.3稳态误差分析 (5) 2.3.4根轨迹分析 (5) 2.4 改变励磁控制系统稳定性措施 (8) 第3章课程设计总结..................................................................................................... ..9参考文献......................................................................................................................... ..9
第一章 课程设计目的与要求 1.1 课程设计目的 “电力系统自动化”课程设计是在教学及实验的基础上，对课程所学的理论知识进行深化和提高。因此，要求学生能综合应用所学的理论知识，能够较全面地巩固和应用本课程中所学到的基本理论和基本方法，进行发电机励磁自动控制系统特性分析与计算，加深理解发电机励磁自动控制系统的基本原理，并分析系统的稳定性、稳态误差以及根轨迹的特性。通过这次课程设计培养学生独立思考、独立收集资料、独立设计的能力；培养分析、总结及撰写技术报告的能力。 1.2 课程设计的实验环境 在计算机上绘制相关电路图和编写相关公式，并利用word2000编辑课程设计说明书。 1.3 课程设计的预备知识 熟悉电力系统自动化课程的基础理论和基本知识。 1.4 课程设计要求 独立完成课程设计，说明书应按下列要求书写： 1 、选择合理定态工作点，将系统线性化。 2 、对不同i T 的值分析系统的稳定性，确定p K 的值。 3 、分析系统在单位阶跃函数作用下的稳态误差。 4 、作出对应不同i T 的根轨迹分析稳定性。 5 、提出改善系统稳定性的措施。 6 、对课程设计进行总结 8、 课程设计说明书应层次分明、内容完整、语言通顺、图表整齐规范、数据详实。 9、 课程设计说明书的格式按照教务处文件执行。 10、完成4000字左右说明书。
发电机励磁原理及构 造
发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图，对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。
三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出，可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（AVR），控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器（AVR）能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一．概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一，广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边（疆）老（区）贫（穷）地区实现电气化，提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用，中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不