励磁培训教材

固定不变，发电机的无功负荷从零变化到额定值(视在功率值）时，用发电机 额定电压百分数表示的机端电压变化率。 即
Ku(%)=(Ut0-UtR)/Ut0 x100%
Ut0: 发电机无功负荷为零，即发电机空载时的机端电压 UtR: 发电机无功电流为定子额定电流时的机端电压。
2>、三种调差特性：
(1)Ku=0,无差特性
3）当自动电压调节器能维持发电机电压恒定时,静态稳定极限达到线路极限, 比维持E’恒定的调节器,提高静稳极限约30%.维持发电机电压水平的要求与 提高电力系统静态稳定极限的要求是一致的，是兼容的。
4）增大开环增益，放大倍数，可以提高系统的静态稳定。
❖ 4.3.2 励磁控制系统对动态稳定的影响
（1） 动态稳定: 动态稳定是指电力系统受干扰后(包括大干扰和小干扰)考虑了自动控制装置 作用下不发生振幅不断增长的振荡而失步的能力。动态稳定问题可以理解为 电力系统低频振荡的阻尼问题。
PG=U I COSØ=常数 I COSØ=K1
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V形曲线
❖
◆可见，通过调节励磁电流可以达到调节同步发电
机无功功率的目的。当从某一欠励状态开始增加励磁电
流时，发电机输出的超前的无功功率开始减少，电枢电
流中的无功分量也开始减少；达到正常励磁状态时，无
功功率变为零，电枢电流中的无功分量也变为零，此
时 ；如果继续增加励磁电流，发电机将输出滞后性的
❖ 什么是励磁系统？
在国家标准GB/T 7409.1～7409.3-1997中关于励磁系统的定义
1) 励磁系统是为同步发电机提供直流磁场电流设备的总称。包括所有调节与控 制元件，还有磁场放电或灭磁装置及保护装置。
2) 励磁控制系统是励磁系统及其调节对象(同步发电机)共同组成的反馈控制系 统。

发电机励磁
1.3发电机主要励磁方式
1.3.1 交流励磁机旋转整 理励磁系统（无刷励磁）
1.3.2 它励交流励磁机静 止整流励磁系统（无刷励 磁）
发电机励磁
1.3.3 发电机自并励
目前，机组普遍采用此种励磁系统，维护、运行和 可靠性都比较高。
发电厂电气系统
自并励磁系统框图
励 磁 系 统
发电机励磁
2 发电机自并励励磁系统概述
静止励磁系统通过可控硅整流桥控制励磁电流来调节同 步发电机端电压和无功功率。根据图一所示的 UNITROLÒ5000 励磁系统的框图，整个系统可分为四个主要 部分： · 励磁变压器( -T02 ) · 两套相互独立的励磁调节器（-A10，-A20） · 可控硅整流桥单元 –G31 ¼ -G34 · 起励单元（-R03，-V03，-Q03）和灭磁单元（-Q02，-F02，R02）
发电机励磁
1.2 励磁系统型式
1.2.1励磁系统： a.直流励磁机励磁系统； b.交流励磁机励磁系统； c.静止励磁系统。
1.2.2 直流励磁机励磁系统可分为： a.他励直流励磁机励磁系统； b.并励直流励磁机励磁系统。 注：直流励磁机的拖动方式可采用与主发电机同轴或非同轴方式。
1.2.3 交流励磁机励磁系统可分为： a.交流励磁机—静止整流器励磁系统； b.交流励磁机—静止可控整流器励磁系统； c.交流励磁机—旋转整流器励磁系统。
1.2.4 静止励磁系统可分为： a.电压源—可控整流励磁系统； b.复励—可控整流器励磁系统。 根据供电电源组合方式，复励—可控整流器励磁系统又可分为： 交流侧串联复励—可控整流器励磁系统； 交流侧并联复励—可控整流器励磁系统； 直流侧串联复励—可控整流器励磁系统； 直流侧并联复励—可控整流器励磁系统。

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NES-5100 发电机微机励磁系统培训教材(第三版)
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AVR
图 1-1
可控相复励
1970 年代中期，天传所还为河南安阳发电厂一台 10 万 KW 汽轮发电机研制了无刷励磁 装置，同时还参加了从英国 Brush 公司引进的一台 23MW 燃汽轮发电机的无刷励磁系统的仿 制。同一时期，为给葛洲坝电站励磁方案进行中间试验，天传所（东方电机厂参加）在湖南 省花木桥电站进了交流侧电压相加的自复励磁系统的研制。 在中小型发电机上， 天传所还推出了双绕组电抗分流励磁调节系统， 国内还开发过谐波 励磁系统，最大的一台是用在河北邯郸马头电厂＃25MW 汽轮发电机上。
目
录
第一章 发电机励磁系统的发展及现状 ........................................... 1 1.1 励磁主回路的发展动态 ................................................... 1 1.2 励磁调节器发展动态 ..................................................... 3 1.2.1 银针式调压器：..................................................... 4 1.2.2 炭阻式调压器....................................................... 4 1.2.3 式(摆动接触式)调压器............................................. 5 1.3 国外励磁发展动态 ...................................................... 10 第二章 发电机励磁系统的作用及分类 .......................................... 21 2.1 励磁系统作用 .......................................................... 21 2.1.1 维持发电机或其他控制点(例如发电厂高压侧母线)的电压在给定水平 ...... 21 2.1.2 控制并联运行机组无功功率合理分配 .................................. 21 2.1.3 提高电力系统的稳定性.............................................. 21 2.2 励磁系统分类 .......................................................... 25 2.2.1 交流励磁机系统.................................................... 25 2.2.2 静止励磁系统...................................................... 28 2.2.3 直流励磁机系统（选读）............................................ 31 2.2.4 谐波励磁系统（选读）.............................................. 32 第三章 发电机励磁系统的组成与算法 .......................................... 33 3.1 励磁系统的配置 ........................................................ 33 3.1.1 自并激励磁系统的基本配置.......................................... 33 3.1.2 他励交流励磁机静止硅整流器方式（三机他励励磁系统） ................ 34 3.1.3 他励交流励磁机两机励磁系统........................................ 35 3.1.4 他励交流励磁机静止可控硅励磁方式（两机励磁） ...................... 36 3.1.5 他励旋转硅整流器励磁方式(无刷励磁系统) ............................ 37 3.2 励磁控制系统的控制算法 ................................................ 39 3.2.1 PID 调节及其算法 .................................................. 39 3.2.2 转子电压软负反馈（励磁系统稳定器 ESS） ............................ 41 3.2.3 励磁电压硬负反馈.................................................. 41 3.3 励磁调节器的基本工作原理 .............................................. 42 3.4 电力系统稳定器 ........................................................ 44 3.4.1 低频振荡原理...................................................... 45 3.4.2 PSS 作用原理 ...................................................... 46 3.4.3 电力系统稳定器参数选择............................................ 47 3.4.4 对电力系统稳定器的基本要求........................................ 48 3.4.5 PSS 实现的方法 .................................................... 48 第四章 可控硅整流装置 ...................................................... 51

发电机励磁系统培训教材同步发电机是电力系统的主要设备，它是将旋转形式的机械功率转换成电磁功率的设备，为完成这一转换，它本身需要一个直流磁场，产生这个磁场的直流电流称为同步发电机的励磁电流。

专门为同步发电机提供励磁电流的有关设备，即励磁电压的建立、调整和使其电压消失的有关设备统称为励磁系统。

同步发电机的励磁系统是由励磁调节器AVR 和励磁功率系统组成,励磁功率系统向同步发电机转子励磁绕组提供直流励磁电流,调节器根据发电机端电压变化控制励磁功率系统的输出，从而达到调节励磁电流的目的。

第一节自并励励磁方式一、自并励磁方式励磁电源取自发电机端，经静止的整流变压器及静止的可控整流装置供给发电机转子绕组励磁。

由于励磁系统没有旋转部件，结构简单，因而可靠性提高。

又由于缩短了轴系长度，减少了轴承座，而提高了轴系稳定性。

这种励磁方式的励磁响应快速，调压性能好。

近年来由于继电保护的完善和发展，动作速度加快(0.1s内切除短路故障)，因此自并励励磁方式与继电保护的配合方面除发电机后备保护需改进外，已不影响继电保护的正确动作。

由于短路时间短，短路后发电机端电压恢复较快，因此自并励励磁系统已与同样强励倍数(Ku＝2)的交流励磁机励磁系统的暂态稳定水平相当。

更由于电力系统稳定器(PSS)的广泛应用，自并励励磁系统配置PSS以后，其静稳定、动稳定水平均高于交流励磁机励磁系统。

图4-1二、自并励静态励磁系统的特点自并励励磁系统为静态励磁，与交流励磁机励磁系统相比，它没有旋转部件，运行可靠性高。

随着大功率可控硅整流装置可靠性的提高，据国内外统计资料表明，自并励静态励磁系统造成发电机强迫停机率低于交流励磁机系统。

自并励静态励磁系统不需要同轴的励磁机，仅带端部滑环，这样可有效的缩短整个汽轮机组轴系的长度，这样可有效的提高轴系的稳定性，改善轴系振动水平，提高了机组安全运行水平，同时也降低了噪音水平。

因采用了可控硅整流器，无须考虑同轴的励磁机时间常数的影响，这样可获得很高的电压响应速度。