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自动调节励磁系统原理简介随着电力系统的迅速发展，对励磁系统的静态和动态调节性能以及可靠性等提出了更高的要求。
计算机技术、控制理论、电力电子技术的发展也促进了自并励励磁制造技术逐渐趋向于成熟、稳定、可靠。
相对其它励磁方式而言，自并励励磁系统具有主回路简单、调节性能优良、可靠性高的优点，已取代励磁机励磁方式和相复励方式，在水电厂得到普遍使用。
最近几年，自并励励磁方式也取代了三机励磁方式，成为新建火电厂的首选方案，逐渐在大型汽轮发电机组中推广应用。
1、组成励磁系统由励磁调节器、功率整流器、灭磁回路、整流变压器及测量用电压互感器、电流互感器等组成。
2、工作原理自并激励磁系统的励磁电流取自发电机机端，经过整流变压器降压、全控整流桥变流的直流励磁电压，由晶闸管触发脉冲的相位进行控制。
一般情况下，这种控制以恒定发电机电压为目的，但当发生过励、欠励、V/F超值时，也起相应的限制作用。
恒压自动调节的效果，在发电机并上电网后，表现为随系统电压的变化，机端输出无功功率的自动调节。
一、调节器励磁系统作为电厂的重要辅机设备，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，随着计算机技术的发展，励磁调节器已经由模拟式向计算机控制的数字式方向发展，大大增加了励磁系统的可靠性。
1、调节器的控制规律一般用于励磁调节器的控制规律有：PID＋PSS、线性最优控制、非线性最优控制等。
关于励磁控制规律，国内外学者普遍认为，励磁调节器的设计，应对电力系统的变化有较大的适应性，而不是在某种条件下最优。
同时，励磁调节不仅要考虑阻尼振荡，还必须考虑调压指标等性能要求。
由于PID+PSS控制方式有很强的阻尼系统振荡的能力，具有较好的适应性以及很好的维持发电机电压水平的能力，又具有物理概念清晰、现场调试方便的优点，因而在国内外得到普遍应用。
我公司的励磁调节器的控制规律也采用PID＋PSS控制方式。
国内有些单位也开展了线性最优控制或非线性最优控制规律的研究，并有样机投入工业运行。
HMGB系列灭磁及过电压保护装置（2.0版）一、概述灭磁和过电压保护是发电机励磁系统必须具备的基本功能。
传统的方法是利用线性常值电阻灭磁。
八十年代末期，磁场断路器配非线性电阻（SiC或ZnO）的灭磁及过电压保护方式出现。
由于非线性电阻具有压敏特性，特别是ZnO电阻的性能更为优良，能够近似恒压快速灭磁，并有效地抑制过电压。
因此这类产品已为电力部门在励磁系统的设计和技术改造中广泛采用。
同任何新技术都有有个认识提高的过程一样，这项新技术在早期应用中出现过一些问题。
主要表现在：●非线性电阻配用DM2灭磁开关。
DM2是一种吸能型开关，误动、拒动频繁（尤其是在小电流状况下），不具有转磁场能量的功能，为使磁场能量转移到氧化锌电阻上，采用了并联换流熔丝加电子开关等方法。
这使得线路复杂，并且设备每次动作后都必须人工更换笨重的换流熔丝，给现场工作造成极大的不便。
●采用均流的理论设计氧化锌灭磁电阻群，又无密封措施，结果不能满足实际要求，运行不长时间后，氧化锌电阻就大量被击穿。
●配备的ZnO阻群的能容过小，不能满足机组释放储能的需要。
我们对上述存在的问题经过分析研究和实践，在利用氧化锌压敏电阻进行灭磁及过电压保护方面取得了新的进展：●用移能型磁场开关取代吸能型磁场开关。
这种开关在灭磁时基本不吸收磁场能量，而是依靠迅速建立足够的弧压开通氧化锌电阻吸能。
●打破了原有的思维模式，用新的设计思想均能理论（通过微机技术来实现）取代均流理论。
●提高氧化锌的质量、单片能容、降低氧化锌的漏电流指标。
●合理配制氧化锌群体的总体能容，保证有足够的能量裕度。
●采用专利技术对每组氧化锌阀片实行改苯护套加环氧压板双层密封措施。
目前，此产品已在国内三百多个厂家近千台机组中安全运行，同时还被上百个电厂在二百多台机组的励磁系统改造方案中所采用。
二、产品型号三、产品结构HMGB 系列产品分为一次主电路和二次控制、信号电路两大部分（主回路框图见图1）。
通常安装在标准开关柜内独成一体，与外部联接简洁明了，运行可靠，检修、维护方便。
发电机励磁系统一、简介：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，励磁系统是一种直流电源装置。
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）。
励磁功率单元向同步发电机转子提供直流电流,即励磁电流，以建立直流磁场。
励磁功率单元有足够的可靠性并具有一定的调节容量。
在电力系统运行中，发电机依靠电流的变化进行系统电压和本身无功功率的控制因此，励磁功率单元应具备足够的调节容量以适应电力系统中各种运行工况的要求。
而且它有足够的励磁顶值电压和电压上升速度具有较大的强励能力和快速的响应能力。
励磁调节器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，是整个励磁系统中较为重要的组成部分。
励磁调节器的主要任务是检测和综合系统运行状态的信息，以产生相应的控制信号，经放大后控制励磁功率单元以得到所要求的发电机励磁电流。
系统正常运行时，励磁调节器就能反映发电机电压高低以维持发电机电压在给定水平。
应能迅速反应系统故障，具备强行励磁等控制功能以提高暂态稳定和改善系统运行条件。
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。
图一二、励磁系统必须满足以下要求：1、正常运行时，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、整流装置提供的励磁容量应有一定的裕度，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、调节器应设有相互独立的手动和自动调节通道；4、励磁系统应装设过电压和过电流保护及转子回路过电压保护装置。
76第42卷 第2期2019年2月Vol.42 No.2Feb.2019水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station0 引言黑麋峰抽水蓄能电站位于湖南省长沙市望城区，装有4台单机300MW的可逆式抽水蓄能机组，2010年10月份全部机组投产，主要承担湖南地区电网调峰、调频及事故备用。
电站投产以来，充分利用抽水蓄能机组工况转换灵活、启动迅速的特点，为湖南电网减少常规水电弃水、晚间填谷发挥了巨大作用，因此保证机组水泵工况启动成功率是电站运维工作的重点，黑麋峰电站水泵工况启动方式以静止变频器（SFC）启动为主，背靠背启动为辅。
1 故障过程监控系统执行抽水调相开机命令，机组充气压水成功后，监控系统向励磁系统发出投入励磁命令（脉冲信号，脉宽2.5s），励磁调节器在检测到监控系统所发出脉冲信号的上升沿时，置“EXC ON”信号为1，持续时间2s，在此信号持续期间，检测直流开关分闸位置触点为1时，即发出直流开关合闸命令，使直流开关合闸。
直流开关合闸1498.904ms后跳闸，由于此时“EXC ON”信号仍为1，直流开关分闸位置触点亦为1，调节器再次发出合闸命令，致使直流开关在跳开284.909ms后第2次合闸。
合闸后由于转子剩磁产生的冲击电压与整流桥输出电压叠加作用，致使过电压保护跨接器（-U40）导通（跨接器的触发导通时间约为2μs），转子绕组的剩余磁场通过非线性电阻器（-F31）进行灭磁，灭磁过程中检流计（-F50）测得灭磁电流超过定值，励磁调节器报“Rotor Overvoltage-crowbar”故障后发出跳闸信号，监控系统及机组保护正常收到跳闸信号，监控系统正常执行事故停机流程。
根据故障录波图查询故障时刻数值为：直流开关第2次合闸时间为1217.74ms；根据监控系统查询数据曲线可知：转子绕组最大电压为476.55V。
