现代水轮发电机的励磁系统

发电机励磁系统工作原理
发电机励磁系统的工作原理是通过直流磁场激励转子产生电能的过程。

在发电机励磁系统中，主要包括励磁电源、励磁绕组以及励磁控制装置。

首先，励磁电源提供直流电流用于激励发电机的转子。

这个电源可以是独立的设备，也可以由发电机自身产生。

其次，励磁绕组是一系列线圈，它们包裹在转子上。

当励磁电源连接到这些绕组时，电流会流经线圈产生磁场。

励磁控制装置则用于调节励磁电流的大小。

根据发电机实际负荷的需要，控制装置可以增大或减小励磁电流，以满足输出电压的要求。

当励磁电流通过励磁绕组时，会在发电机的转子上产生一个磁场。

该磁场与定子上的导线相互作用，将机械能转化为电能。

这样，发电机就能够向外部电路提供所需的电力。

总的来说，发电机励磁系统工作原理是通过励磁电源提供直流电流，通过励磁绕组在转子上产生磁场，然后通过磁场与定子上的导线相互作用，将机械能转化为电能。

励磁控制装置用于调节励磁电流的大小，以满足输出电压的要求。

水轮发电机励磁系统常见事故处理方案一.空载过压过压 1.20倍(62YJ整定)，自动跳灭磁开关；过压 1.25倍(软件整定)，自动至“切除”状态，逆变灭磁；以上保护失败，需手动跳灭磁开关。

二.过励软件保护：过励动作后切换至“恒流”状态。

如果失控，跳断路器，跳灭磁开关。

三.失磁手动增磁。

如果增磁无效，跳断路器，跳灭磁开关。

四.脉冲丢失起励前出现“脉冲丢失”，属正常；空载或并网后出现“脉冲丢失”，属不正常，用示波器检查励磁输出，观察是否缺相：a.缺相处理：停机，检查可控硅和熔断器是否损坏b.波形正常：可能是调节器误报警，不处理五.逆变失败“切除”状态逆变失败，跳灭磁开关。

六.快熔熔断用示波器检查励磁输出，观察是否缺相，停机，更换快熔。

“快熔熔断”，调节器保护，限制负荷，控制电压限制在9v—4v以内。

七.风机停转“风机停转”，调节器保护，限制负荷，控制电压限制在9v—4v以内。

八.可编程控制器异常现象：增减磁无效；起励过压；状态切换无效。

处理：停机，切调节器电源，延时三分钟，重新投调节器电源(上电复位)。

如果故障仍然存在，维修调节器。

九.起励失败1．“起励失败”灯亮，按下61YJ，使起励电源退出。

按以下方法检查后，再重新起励；2．检查灭磁开关状态合上；3．检查调节器的“切除”和“调试”状态是否退出；4．检查起励电源；5．检查可编程控制器X10灯亮否（调节器判断灭磁开关信号），按“起励”按钮时可编程控制器X12灯亮否（调节器判断起励信号），如果灯未亮，检查相应触点。

(灭磁开关和QLC触点)。

现代同步发电机励磁系统设计及应用现代同步发电机励磁系统设计及应用什么是同步发电机励磁系统？同步发电机是一种通过旋转磁场将机械能转化为电能的装置。

在同步发电机中，励磁系统起着关键的作用，通过提供电磁激励来产生旋转磁场。

现代的同步发电机励磁系统设计与应用涉及多种技术和方法。

主要应用领域1. 发电厂同步发电机励磁系统是发电厂中不可或缺的部分。

它通过控制励磁电流来实现发电机的功率调节和电压调节。

励磁系统的设计和应用对于发电厂的经济运行和稳定供电至关重要。

2. 风力发电在风力发电中，同步发电机励磁系统也扮演着重要的角色。

它可以控制风力发电机组的输出电压和频率，使其与电网保持同步。

同时，励磁系统还能提供额外的励磁容量，以应对突发的风速变化和负荷波动。

3. 水力发电水力发电是利用水能转换为电能的发电方式。

在水力发电中，同步发电机励磁系统的设计和应用决定了发电机组的输出功率和调整能力。

励磁系统可以根据水轮机的负荷需求和发电机输出状况来控制励磁电流，实现自动调节和优化运行。

4. 火力发电火力发电是利用燃烧化石燃料产生高温高压蒸汽驱动汽轮机发电的方式。

同步发电机励磁系统在火力发电中起着关键的作用，它能够提供稳定的励磁电流，使发电机输出恒定的电压和频率。

5. 核能发电核能发电是利用核裂变产生的热能驱动蒸汽轮机发电的一种方式。

同步发电机励磁系统在核能发电厂中同样扮演着重要的角色。

它能够稳定控制励磁电流，使发电机输出稳定的电压和频率。

总结现代同步发电机励磁系统的设计和应用在各种发电方式中都发挥着关键的作用。

它们通过控制励磁电流来保证发电机的稳定运行和功率输出。

随着能源领域的不断发展，同步发电机励磁系统的设计和应用将继续迎来新的挑战和机遇。

同步发电机励磁系统设计的挑战同步发电机励磁系统的设计面临一些挑战，需要考虑以下因素：1. 功率调节和电压调节励磁系统需要能够对发电机的输出功率和电压进行准确的调节。

这意味着励磁系统必须能够快速响应负荷波动，并且能够稳定控制励磁电流，以确保发电机输出满足电网的要求。

DL / T1970 — 2019目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 励磁系统配置 (3)4.1 励磁调节器 (3)4.2 晶闸管整流装置 (3)4.3 灭磁及转子过电压保护装置 (4)4.4 励磁变压器 (4)4.5 其他附属装置配置 (4)附录 A （资料性附录）励磁限制示意图 (6)附录 B （资料性附录）励磁系统输入输出量表 (7)附录 C （资料性附录）励磁系统现地操作 (8)IDL / T 1970 — 20191水轮发电机励磁系统配置导则1 范围本标准规定了水轮发电机静止整流励磁系统的励磁调节器、晶闸管整流装置、灭磁及转子过电压保护装置、励磁变压器和其他附属设备配置的原则和要求。

本标准适用于单机容量为10MW 及以上水轮发电机静止整流励磁系统，其他容量的可参照执行。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 7409.2 同步电机励磁系统电力系统研究用模型 GB/T 7409.3 大、中型同步发电机励磁系统技术要求 GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求 GB 50169 电气装置安装工程 接地装置施工及验收规范 GB/T 18494.1 变流变压器第1部分工业用变流变压器DL/T 294.1 发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件第1部分：磁场断路器 DL/T 294.2 发电机灭磁及转子过电压保护装置技术条件第2部分：非线性电阻 DL/T 583 大中型水轮发电机静止整流励磁系统技术条件 DL/T 1049 发电机励磁系统技术监督规程 DL/T 1167 同步发电机励磁系统建模导则 DL/T 1231 电力系统稳定器整定试验导则 3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。

3.1比例-积分-微分调节模型 proportional-integral-derivative （PID ）model 指PID 控制器的传递函数结构，可分为并联和串联两种类型。

水轮机调速器励磁系统的关系
水轮机调速器和励磁系统是水电站中两个重要的控制系统，它们之间的关系如下：
1. 水轮机调速器：其主要功能是控制水轮机的转速，使其始终保持在一个合适的范围内。

这通常通过调节流入水轮机的水流来实现。

水轮机调速器的工作状态直接影响到水电站的发电效率和安全性能。

2. 励磁系统：其主要功能是控制发电机的磁场强度，以保持其输出电压和电流的稳定。

励磁系统的工作状态直接影响到水电站的发电质量。

在水力发电过程中，水轮机调速器和励磁系统需要密切配合，以实现对发电过程的精确控制。

具体来说，当水轮机的转速发生变化时，水轮机调速器会调节水流的流量，从而改变发电机的输入功率；同时，励磁系统会根据发电机输出功率的变化，自动调整磁场强度，以保持发电机的输出电压和电流稳定。

这样的配合可以确保水电站始终能够在最佳的工况下运行，从而提高其发电效率和经济效益。

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。

水电站发电机励磁系统控制研究励磁系统控制对于水电站安全、稳定运行至关重要。

在实际发电过程中，通过对水电站发电机励磁系统不断地研究发现，励磁系统在运行过程中会出现很多系统故障，针对上述故障出现的原因，作者提出了相应的应对措施，从而确保发电机组的正常运行。

本文着重分析了水电站发电机励磁系统控制原理组成及常见故障及相应处理措施，对于研究水电站发电机励磁系统未来的发展具有十分重要的意义。

标签：水电站；发电机；励磁系统1、励磁系统运行原理水电站励磁系统主要包含调节器、功率单元、励磁电源及其他附属设备等，按照所采集到的数据和设定值之间的差异实施比较，以此對励磁输出进行有效控制，并确保输出的励磁电流质量合格，保证其和整体的电力系统之间形成一定的稳定性。

对于水电机组来讲，其励磁形式呈现多样化，主要可以按照水电机组的容量以及励磁方式来区别。

按励磁方式主要可以将其分为永磁副励磁、双绕组电抗器分流自复励励磁、自并励可控硅励磁等。

现阶段应用最为广泛的就是自并励可控硅励磁，其组成主要有变压器以及隔离开关和非线性电阻等设备，应用自动调压方式来进行励磁的调节，在这当中，对于自动调压方式其主要就是采用PID 调节器实施调节，按照机端电压以及设定值有效比较，确保电压的输出的有效以及稳定。

2、水电站发电机励磁系统常见故障以及应用措施2.1、失磁故障励磁系统融合了先进、现代化技术，当系统在运行时，某个位置发生故障，那么对应的录波会及时记录，此处的电压值也会出现较大的波动，那么维修人员可以观察录波信息，短时间确定出故障所在位置。

一般来说，自录波开始时，每隔一段时间电压值都会有所下降，直至电压值为负值，在此基础之上，电流与定子电压之间也会出现较大的波动，根据该现象可以判断为失磁故障。

失磁故障发生直接导致系统无法继续运行，机组也会受到影响。

对于失磁故障，为了避免开关接点故障，维修人员要提前做好准确，在该位置安装故障监控录波器，对该部位进行实时监督和控制，如果遇到异常和问题，要第一时间采取有效措施进行防范。

发电机励磁系统发电机励磁系统供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。

它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。

励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。

励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。

尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。

同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。

如图所示：其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。

由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。

励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。

励磁系统的主要作用有：1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。

同步发电机励磁系统的形式有多种多样，按照供电方式可以划分为他励式和自励式两大类。

一、发电机获得励磁电流的几种方式1、直流发电机供电的励磁方式：这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。

这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。

缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。

2、交流励磁机供电的励磁方式，现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。

励磁系统工作原理引言：励磁系统是现代发电机的重要组成部分，它通过向发电机的励磁绕组供电，产生磁场，从而激励转子产生感应电动势。

本文将介绍励磁系统的工作原理，包括励磁绕组、励磁电源和励磁控制器等方面的内容。

一、励磁绕组励磁绕组是发电机中产生磁场的关键部分，通常由直流电流通过绕组产生。

励磁绕组可以采用不同的结构形式，如全波绕组、半波绕组和复合绕组等。

其中，全波绕组是最常用的一种形式。

在全波绕组中，绕组中的导线沿着整个转子长度分布，可以产生更加均匀的磁场。

励磁绕组的绕组电流和电压可以通过励磁电源和励磁控制器来控制。

二、励磁电源励磁电源是为励磁绕组提供直流电流的设备。

励磁电源通常由整流器、稳压器和滤波器等组成。

整流器将交流电源转换为直流电源，稳压器用于稳定输出的直流电压，滤波器则用于去除直流电源中的纹波。

励磁电源的输出电流和电压可以根据发电机的工作要求进行调整。

三、励磁控制器励磁控制器用于控制励磁电源的输出，以实现对发电机励磁绕组的控制。

励磁控制器通常由自动调节装置和手动调节装置组成。

自动调节装置可以根据发电机的负载情况自动调节励磁电流，以保持发电机输出电压的稳定性。

手动调节装置则可以手动调节励磁电流，以满足特殊工况下的需求。

四、励磁系统的工作原理励磁系统的工作原理可以总结为以下几个步骤：1. 励磁电源通过励磁控制器控制，向励磁绕组提供直流电流。

2. 励磁绕组中的直流电流产生磁场，磁场通过铁心传导到空气隙中。

3. 空气隙中的磁场通过感应作用，激励转子产生感应电动势。

4. 感应电动势经过整流器和稳压器等装置处理后，输出为稳定的交流电压。

五、励磁系统的作用励磁系统的作用是产生发电机的磁场，从而使转子产生感应电动势。

通过调节励磁电流，可以控制发电机的输出电压和功率因数。

励磁系统的稳定性和可靠性对发电机的运行至关重要。

六、励磁系统的应用领域励磁系统广泛应用于各种类型的发电机中，包括燃气发电机组、水轮发电机组和风力发电机组等。

浅谈水轮发电机励磁系统灭磁电阻的选择与思考想摘要：随着水轮发电机组容量的不断提高，除了反映电气量的发变组保护，水机保护的合理配置要求也更为严格。

作为水机保护中重要的组成部分，水机温升保护配置是否合理、完善，关乎机组的安全运行。

而不同电站根据不同需求及自身条件，水机温升保护配置也不尽相同。

水电站其水机温升保护既配置了监控系统水机保护，也配置了常规硬接线的后备保护。

本文分析了该电站两种水机温升保护的实现方式以及常规硬接线回路水机温升保护存在的问题，并提出了优化建议。

关键词：灭磁、灭磁方式、灭磁时间、灭磁电阻引言小型水电站在我国以及全世界范围内分布越来越广泛，其发电机组灭磁系统可靠性也随之变得愈来愈重要。

灭磁系统是当发电机发生故障时快速消耗励磁电流的重要保障，能够保证发电机的设备安全。

为了快速消耗磁场能量，选择合理的灭磁方式尤为重要。

当前我国普遍采用的方式主要有灭磁电阻灭磁、逆变灭磁与灭磁开关灭磁。

其中，灭磁电阻灭磁又分为线性及非线性电阻灭磁。

线性电阻具有灭磁过程简单、经济适用与使用寿命长的特点，尤其适用于转子阻尼作用小的小型水轮发电机;对于非线性电阻，其特点是电阻值会随着电流值的增大而减小，灭磁时间短，对大型机组的灭磁过电压保护可靠性更强。

1水轮发电机灭磁的目水轮发电机内部或水轮发电机—变压器组的变压器内部，以及发电机端至发电机或发电机变压器组断路器之间发生短路事故时，继电保护将动作跳闸，但水轮发电机（或水轮发电机-变压器组）断路器跳闸后短路点并未切除，水轮发电机转子电流在定子中产生的电动势将继续维持短路点的短路电流。

短路的持续，可导致绝缘烧坏、导体融化或烧损铁芯，在很短的短路持续时间内，往往也可能造成发电机、变压器的严重损坏并有可能使事故迅速扩大。

避免或减少设备损坏及限制事故扩大的措施是对发电机进行快速灭磁，在尽可能短的时间内使发电机的励磁电流（转子电流）降低至零，以尽快地降低发电机的电动势，使短路电流尽快地衰减、短路电弧尽快熄灭。

水轮发电机励磁系统灭磁异常原因及对策研究摘要：每台水轮发电机都含有励磁部件，是发电机中重要的组成部分。

励磁系统主要是对发电机中的直流电流进行调和，使其可以帮助发电机正常运转。

发电机中的各个端口要将电压稳定下来，才能符合日常用电的需求，电压过大会给用电造成一定的影响。

当发电机组没有功率时，就无法正常使用，励磁系统出现了故障。

某电厂出现过一起全厂失电事故，倒厂用电的过程中直流和交流电源都没有了，保护、控制、操作都没有电。

发电机出口断路器因全厂失电没有断开。

最后导致励磁功率柜着火，转子阻尼绕组发热变形。

其中直流也失电的原因是直流母线端子脱落，倒厂用电时交流失电，直流也没供上。

因此，励磁系统中灭磁也很重要，本文将分析水轮发电机励磁系统常见灭磁故障原因，并分析其相应的解决方法。

关键词：水轮发电机；励磁系统；灭磁异常；原因对策前言水轮发电机想要退出运行组织时需要进行灭磁，或者是发生故障时也需要进行灭磁处理，这样不仅可以将故障所涉及的区域可以缩减到最小，还可以降低发电机机芯损烧的概率。

我们通常把发电机内励磁磁链降低接近至零的这个过程称之为灭磁过程，同时在灭磁过程中要注意，转子电压的值要低于安全运行值，并且要尽可能地缩短时间。

当发电机内发生短路时，发电机内部的零件和短路区域主要和电流的多少和时间有一定的关系，想要将发电机和系统分离的时间缩短，就要将灭磁的时间缩短。

励磁系统技术快速发展，使得励磁功率不断增大，需要将灭磁技术进行更新，提高其速度并将灭磁装好的投放尽可能地完成自动化监控，使其运行更加的顺畅，缩短维护所需要的时间。

一、智能型灭磁的原理直流移能型灭磁方式是指当灭磁的开关跳闸时，因为电路中的转子感性电流比较固定，这样就容易导致励磁绕组的两端出现反电势，并且在达到一定数值后，灭磁的回路就会形成，使得灭磁开关处的电弧消失。

当电机正常运作时，励磁电压在可控的硅触发器和二极管串联祖先横的出发回路中。

因为其中的反向电压没有达到可以触发开关的电压，所以反向的硅触发器不发作，因此不会影响主回路的正常工作。

水轮发电机的励磁系统（一）励磁系统的分类及基本构成励磁系统是指向同步发电机的转子绕组（又称励磁绕组）提供直流励磁电流的装置及其附属设备。

同步发电机励磁系统种类很多。

其主要是按供电方式分：他励式和自励式他励式励磁系统按励磁机分为：直流励磁机、交流励磁机。

自励式励磁系统按功率引出方式分为：自并励、自复励、谐波励磁、双绕组电抗分流励磁。

虽然同步发电机的励磁系统种类很多，但它们的基本结构是相同的，包括以下几个部分：（1）、励磁能源为励磁系统提供励磁功率。

（2）、整流器将交流电变成直流电。

（3）、自动电压调节器反应发电机端电压与负荷电流的变化，自动调节励磁电流的大小，从而调节发电机端电压。

（4）、手动调节部分无论自动电压调节如何可靠，手动调节部分都是必不可少的。

（5）、灭磁回路用于释放磁场能量。

当发电机或电力网发生事故，发电机出口端路器突然跳闸而将负荷甩掉时，发电机转子磁场储存的大量能量必须通过灭磁电路释放出来，否则会产生严重的过电压损害发电机。

（二）、励磁系统的基本要求对中小型同步发电机励磁系统的基本要求是：（1）、励磁系统的容量应能满足发电机各种工况的要求。

当电网发生短路故障时，一般应能提供1.8~2.0倍的强行励磁电流。

（2）、应尽量避免励磁系统电源受外部电力网的影响，对半导体励磁系统，电源应可靠。

（3）、当发电机的内部或外部发生短路故障时，励磁系统能快速可靠灭磁。

（4）、励磁系统对发电机由空载到满载的静态电压调节精度应不低于2.5% ；并列运行的发电机间无功负荷的分配精度应在+-10%左右。

（5）、励磁系统应有较好的动态特性。

动态特性通常用电压恢复时间来表示，要求为0.25S左右。

（6）、励磁系统应能承受发电机运行中所产生的不正常过电压和过电流的影响。

（7）、励磁系统结构要简单、运行可靠、检修方便。

（三）中小型水轮发电机常用励磁系统1、直流励磁机励磁系统：直流励磁机实际上是专供同步发电机励磁用的直流发电机，与发电机同轴安装，主要由定子、转子和换相器等部分构成。