水电站励磁系统原理讲义

葛洲坝水力发电厂技术培训资料葛洲坝电厂励磁装置原理讲解陈小明龚元生葛洲坝水力发电厂目录第一章励磁系统概述1.1 励磁系统的任务1.2励磁附加控制器1.3葛洲坝电厂励磁系统概述第二章 MEC-31 多微机励磁控制器2.1 励磁调节器原理2.2 MEC-31多微机励磁控制器概述2.3 MEC-31励磁控制器的硬件配置2.4 MEC-31励磁控制器软件简介第三章励磁大功率整流装置3.1 励磁大功率柜概述3.2 励磁大功率柜的技术特点3.3 励磁大功率柜过电压保护第四章发电机灭磁及转子过电压保护4.1 发电机灭磁及转子过电压保护概述4.2 发电机灭磁的基本原理4.3 二江电厂灭磁及转子过电压保护装置4.4 大江电厂灭磁及转子过电压保护装置4.5 DM4开关配ZnO电阻灭磁系统的改进第五章葛洲坝电厂励磁操作系统5.1励磁操作系统概述5.2励磁直流操作系统5.3励磁交流电源操作系统5.4励磁系统的操作第一章励磁系统概述1.1 励磁系统的任务同步发电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流，以便建立磁场，这个电流称为励磁电流，而供给电流的整个系统称为励磁系统。

由于励磁绕组又称发电机转子，故励磁电流也叫转子电流。

在电力系统的运行中，同步发电机是电力系统的无功功率主要来源之一，通过调节励磁电流可以改变发电机的无功功率，维持发电机端电压。

不论在系统正常运行还是故障情况下，同步发电机的直流励磁电流都需要控制，因此励磁系统是同步发电机的重要组成部分。

励磁系统的安全运行，不仅与发电机及其相联的电力系统的运行经济指标密切相关，而且与发电机及电力系统的运行稳定性密切相关。

同步发电机励磁系统的任务有以下几点：1 电压控制在同步发电机空载运行中，转子以同步转速n旋转时，励磁电流产生的主磁通Φ0切割N匝定子绕组感应出频率为f=pn/60的三相基波电势，其有效值E0同f，N, Φ0以及绕组系数k的关系：E0=4.44 fNkΦ0这样，改变励磁电流If以改变主磁通Φ0，空载电势E0值也将改变，二者的关系就是发电机的空载特性E0=f(If)或发电机的磁化特性Φ0=f(Ff)。

水电厂发电机励磁系统控制摘要：励磁系统控制对于水电站安全、稳定运行至关重要。

抽水蓄能机组在运行和启动上较常规水电机组灵活和多样，因此其励磁控制也就更为复杂。

因此本文基于该现实，就其各种情况下的励磁控制进行研究,以期为所有类型的水电厂可靠运行提供借鉴。

关键词：水电厂；发电机；励磁系统；控制1励磁系统1.1励磁系统的概述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。

1.2励磁系统的作用(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。

(4)在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度。

(5)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。

1.3励磁系统的分类1.3.1直流分类直流电机的励磁方式可分为他励、并励、串励、复励四类。

1.3.2整流分类(1)旋转式励磁又包括直流交流和无刷励磁。

(2)静止式励磁包括电势源静止励磁机和复合电源静止励磁机。

(3)按发电机励磁的交流电源供给方式可以分为：交流励磁(他励)系统由与发电机同轴的交流励磁机供电。

系统又可分为交流励磁机(磁场旋转)加静止硅整流器(有刷)、交流励磁机(磁场旋转)加静止可控硅整流器(有刷)、交流励磁机(电枢旋转)加硅整流器(无刷)以及交流励磁机(电枢旋转)加可控硅整流器(无刷)；全静态励磁(自励)系统采用变压器供电，当励磁变压器接在发电机的机端或接在单元式发电机组的厂用电母线上,称为自励励磁方式,把机端励磁变压器与发电机定子串联的励磁变流器结合起来向发电机转子供电的称为自复励励磁方式。

励磁的工作原理
励磁是指通过外部电源为电磁体提供电能，使其产生磁场的过程。

其工作原理可以描述如下：
1. 励磁电路：励磁电路一般由电源、励磁线圈和磁路组成。

电源提供直流电流或交流电流，通过励磁线圈，形成磁通。

磁路则负责将磁场集中在所需的区域，例如电磁体的铁芯。

2. 电磁感应现象：根据法拉第电磁感应定律，当励磁线圈中的电流发生变化时，会在其周围产生变化的磁场。

而变化的磁场则会诱发电磁感应电动势。

3. 自感作用：励磁线圈的电流变化不仅会产生磁场，还会在线圈内部产生自感电动势。

自感电动势的大小与电流变化速率成正比。

4. 电磁体磁化：励磁线圈中的电流通过磁路传导到电磁体的绕组，使其产生磁场。

电磁体的磁场可以用于吸引或排斥其他磁性物质，或者用于传感、控制和驱动等应用。

5. 反馈机制：为了保持电磁体的磁场稳定，励磁电路通常会采用反馈机制进行调节。

通过传感器检测电磁体磁场的强度，然后反馈给控制系统，控制电源输出的电流大小和方向，以实现对电磁体磁场的精确控制。

总结起来，励磁利用电源为电磁体提供电能，通过电流在励磁线圈和磁路中的作用，产生磁场。

而励磁线圈中的电流变化会
产生电磁感应电动势和自感电动势，这些现象对于电磁体的磁化和工作具有重要影响。

水电站励磁系统改造探讨摘要：随着发电行业的不断发展，各种水电站建设不断增多。

旧设备的励磁系统运行效率低，容易发生停机故障。

本文主要对水电站的励磁系统的改造进行探讨，以供借鉴参考。

关键词：水电站；励磁系统改造引言：在电力系统的运行中，同步发电机是电力系统无功功率的主要来源之一，通过调节励磁电流可以改变发电机的无功功率，维持发电机端电压。

不论在系统正常运行还是故障情况下，同步发电机的直流励磁电流都需要控制，因此，励磁系统是同步发电机的重要组成部分。

一、改造前励磁系统的运行情况原励磁装置主要缺陷有以下几点。

（1）励磁装置元件的型号已改用型号或者已经淘汰，不易购买。

其调节柜绝大部分器件容易造成可控硅失控而导致事故停机，严重影响正常的生产效率。

（2）励磁脉冲、过压、测量放大板均采用印刷板插件，长期运行中由于板脚震动而造成接触不良，使机组运行不稳定、不可靠。

（3）励磁调整由可调多圈电位器来实现，电位器触头易磨损老化，经常造成接触不良或开路使励磁失控，烧坏可控硅及控制板等。

（4）自动调节方式已经不能可靠运行，只能靠手动调节方式运行。

（5）逆变灭磁的方式不能自动投入，灭磁开关不能可靠跳闸。

以上缺陷，已经严重地影响了机组的正常运行，危及安全生产，不满足电站微机监控系统及“无人值班”（少人值守）的要求。

故励磁装置改造势在必行。

综合以上情况，决定对该水电站励磁系统进行技术改造。

通过收集多个水电站励磁系统改造后的运行资料，再根据电站机组的特点，综合励磁装置的质量、性能、价格和维护等因素，也为了更好地与监控系统配套，最终采用MER800型三相全控桥自并激静止可控硅整流励磁装置。

二、励磁调节器的基本构成及工作原理（1）结构与原理MER800型微机励磁调节模件将同步发电机机端三相电压、三相电流、励磁电流等信号，经过测量、隔离、滤波等处理回路，经高速模拟／数字（A/D）实现A/D转换，进入CPU进行采样处理。

调节模件根据测量、计算的机端电压、励磁电流、有功和无功功率等，实现对发电机励磁的控制。

发电机励磁系统培训教材一、引言在现代电力系统中，发电机励磁系统起着至关重要的作用。

它不仅影响着发电机的运行稳定性和可靠性，还对整个电力系统的电能质量和运行经济性有着重要影响。

因此，深入了解和掌握发电机励磁系统的工作原理、组成结构和运行维护知识，对于电力系统的运行和管理具有重要意义。

二、发电机励磁系统的基本原理发电机励磁系统的主要作用是为发电机的磁场提供直流电流，从而建立发电机的电压。

其基本原理是基于电磁感应定律，即通过在发电机的转子绕组中通入直流电流，产生一个恒定的磁场，当发电机的转子旋转时，定子绕组中就会感应出交流电压。

为了维持发电机端电压的稳定，励磁系统需要根据发电机输出电压、电流和功率因数等参数的变化，自动调节励磁电流的大小，以保证发电机在不同的运行工况下都能输出稳定的电压。

三、发电机励磁系统的组成结构发电机励磁系统通常由励磁电源、励磁调节器、励磁功率单元和灭磁装置等部分组成。

1、励磁电源直流励磁机：早期的励磁电源，结构简单，但维护工作量大，性能逐渐被淘汰。

交流励磁机：通过整流装置将交流电源转换为直流电源，性能相对稳定。

静止励磁系统：直接从发电机端获取交流电源，经过励磁变压器降压和整流装置整流后供给励磁绕组，具有响应速度快、结构简单等优点。

2、励磁调节器测量比较单元：负责测量发电机的端电压、电流等参数，并与给定值进行比较，得出偏差信号。

综合放大单元：对偏差信号进行放大和综合处理，以提高调节的精度和稳定性。

移相触发单元：根据综合放大单元的输出信号，控制整流装置的触发角，从而调节励磁电流的大小。

3、励磁功率单元可控硅整流装置：将交流电源转换为直流电源，其性能直接影响励磁系统的输出特性。

灭磁开关：在发电机故障或停机时，迅速切断励磁电流，保护发电机和励磁系统。

4、灭磁装置灭磁电阻：用于消耗发电机磁场中的能量，实现快速灭磁。

灭磁开关：与灭磁电阻配合使用，完成灭磁过程。

四、发电机励磁系统的运行方式1、恒励磁电流运行方式在这种方式下，励磁电流保持恒定，不随发电机端电压和负载的变化而改变。

励磁系统原理
励磁系统是指在发电机中，通过给定的电流和电压来激励电磁铁，产生磁场，从而使发电机产生感应电动势的系统。

励磁系统的原理是通过不同的激励方式来控制电磁铁的磁场强度，从而影响发电机的输出电压和电流。

在励磁系统中，常见的激励方式有直流励磁和交流励磁两种。

直流励磁是通过直流电源给电磁铁供电，产生恒定的磁场，从而使发电机输出恒定的电压和电流。

而交流励磁则是通过交流电源给电磁铁供电，可以通过控制交流电源的电压和频率来调节电磁铁的磁场强度，进而影响发电机的输出。

励磁系统的原理可以用简单的电磁感应定律来解释。

根据电磁感应定律，当导体在磁场中运动或者磁场的强度发生变化时，导体内就会产生感应电动势。

在发电机中，通过控制电磁铁的磁场强度，可以控制发电机中的感应电动势，进而影响输出电压和电流。

励磁系统的原理还涉及到发电机的磁场和电路的特性。

发电机的磁场特性决定了电磁铁的磁场强度和稳定性，而电路的特性则决定了励磁系统的稳定性和响应速度。

因此，设计和调试励磁系统需要综合考虑发电机的磁场特性和电路特性，以确保系统的稳定性和可靠性。

总的来说，励磁系统的原理是通过控制电磁铁的磁场强度来影响发电机的输出电压和电流。

不同的激励方式和控制方法可以实现对发电机输出的精确控制，从而满足不同场合对电能的需求。

因此，对励磁系统原理的深入理解和掌握对于发电机的运行和维护具有重要意义。