ABB励磁系统原理图及介绍

COB支持与本地控制单元（LCP）、手持编程器 （SPA）和CMT工具的通讯。此外，它提供串行端口， 具有自诊断功能（看门狗）。为了便于快速诊断和故 障查找，COB配有一个七段数码显示管。
COB还配有一个瞬时记录器和故障记录器。这些记录 可通过CMT工具（调试和维护工具）处理。故障记录 器和瞬时记录器还可以与实时时钟保持同步。
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风机单元
每柜独立的风道 冗余的风扇组（2+2） 通风量——6400m3/h
33
交流侧阻容过电压吸收保护装置
接线简单 损耗小 要求硅元件能承受较高的dv/dt
34
灭磁回路
组成
采用ABB直流侧灭磁开关 带20%余量的碳化硅非线性电阻 ABB CROWBAR 转子灭磁和过电压保护
系统硬件
8
调节器
调节器配置
UNITROL 5000型励磁调节器的核心是一块COB控制板。 所有的调节和控制功能以及脉冲生成等均由COB实现。此外， 还有一块带数字信号处理器（DSP）的测量单元板（MUB）， 用于快速处理实际的测量值。这两块板按上下层结构安装，并装 入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。在这样的配置中， 利用一个扩展的门极控制器（结构上是独立的EGC）作为备用通 道，用于磁场电流调节。另外一种配置是采用两套调节器组成一 个完全冗余的系统。两个通道是完全独立的，可以在线维护。每 个通道可以控制一个或多个并联的整流桥，输出励磁电流可高达 10000A。
4
系统框图
5
可靠性
励磁系统平均无故障时间（MTBF）—— 25.54年
ABB DCS500 专业直流电流控制平台 ABB Lenzburg 可控硅——用于高压直流输
电、电力机车牵引 瑞士Cesovent风机 德国Murr控制电源 瑞士ABB Sechron大功率专业直流灭磁开关

ABB UNITROL®F/5000 数字式励磁调节器简介
ABB_Industrie_AG 位于瑞士 Tugi,自 1908 年成功开发世界上第一台电压调节器以来，在设 计制造电压调节器和静态励磁设备方面，已有近 100 年的经验。目前多用途的 UNITROL 系列数字 自动励磁调节器模块，以其卓越的技术、一流的质量和完善的技术服务，每年全球范围内销售业 绩近万台，为世界范围内设计和销售励磁电压调节器和静态励磁系统的中心和第一大供应商。
4.9.1 控制板（COB）的软件功能...................................................................... 30 4.9.2 其它监测和保护功能................................................................................. 33
1 系统概述 ..................................................... 4
2 机械结构设计 .................................................. 7
3 UNITROL® 5000 型励磁调节器 .................................... 10
3.1 总述 ................................................................................................................. 10 3.2 配置和机械设计 ............................................................................................... 10 3.3 主要的控制单元 ............................................................................................... 13 3.4 励磁系统内的通讯............................................................................................ 15 3.5 人-机界面......................................................................................................... 15

灭磁电阻 灭磁电阻的设置是为了保证在灭磁开关跳开后 的灭磁过程中消耗存储在转子绕组中的能量。 灭磁电阻一般采用线性电阻，也可采用非线性 电阻。在灭磁开关断开后，灭磁电阻应能自动 投入转子回路，以消耗转子绕组中的能量。或 者在转子过压装置动作时，短时投入转子回路， 以降低转子回路的过电压。灭磁电阻的投入大 致有以下几种方式：1.由灭磁开关辅助节点触 发；2.转子反压超过定值触发；3.由调节器发 指令触发。 我厂灭磁与过电压保护 磁场断路器安装在整流器交流侧称为交流灭磁。 这种方式灭磁一般用于励磁电流小于4500A的 发电机组。磁场断路器安装在整流器直流侧称 为直流灭磁，我厂采用直流灭磁灭磁方式。
励磁变压器异常放电声。 如果在运行中，发现励磁变压器有异常放电声，应检查变压器 高压、低压绕组的出线是否有放电现象。母线间的安全距离是 否足够，与封闭母线的连接处是否有打火。 处理：一般需停机处理。 励磁变压器温度过高。 在运行中，如果励磁变压器温度超过正常值，应检查变压器高 压、低压绕组的出线连接是否良好。励磁变压器的铁心接地是 否良好。 处理：一般需停机处理。 可控硅全控换流器 概述 可控硅整流桥采用UNL1330模块，此模块整流桥输出电流 2000A，做成每柜一个桥，共5个桥柜并联组成N-1运行方式， 即n 组整流桥其中一组整流桥故障的情况下仍能够产生最大励 磁功率。

逆变灭磁 利用三相全控桥的逆变工作状态，控制角a由小于90°的整流运行状态， 突然后退到a大于90°的某一适当角度，此时励磁电源改变极性，以反电 势形式加于励磁绕组，使转子电流迅速衰减到零的灭磁过程称为逆变灭磁。 这各种灭磁方式将转子储能迅速地反馈到三相全控桥的交流侧电源中去， 不需放电电阻或灭弧栅，是一种简便实用的灭磁方法。由于无触点、不燃 弧、不产生大量热量，因而灭磁可靠。 转子过电压来源 发电机在失步和失步后拉入同步的过程中，将引起转子绕组过电压。 发电机外部短路切除后的电压恢复过程引起的转子绕组过电压。 发电机非同期并列引起的转子过电压。 从转子线圈耦合过来的大气过电压和操作过电压。 发电机快速灭磁过程中断开转子回路时产生的过电压。

发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。

发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。

励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。

我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。

当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。

5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。

整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。

任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。

每一路整流装置都设有快速熔断器保护。

我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。

如图所示：我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。

低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。

高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。

我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。

励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。

自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。

两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。

单通道可以完全满足发电机各种工况运行。

自动调节器具备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。

TC I MACH RED
TIME I BACK INT
KOEL I MACH KUEL I MACH START IOE LIM ON IOE LIMITER ON IUE LIMITER
105.0 % 160.0 % 10.0 s 1.0 S
100s 50% 50%
-
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剩余功率积 分器
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励磁电流限制器_相关参数
过热启动限制值 Itherm1/2 1301/2
强励顶值电流限制值 Imax 1/2 1303/1304
转子等效加热时间常数 Tequiv 1305
励磁电流从IEMAX降到IETH的 时间
1306
转子等效冷却时间常数 Tcooling
n * Tsyn
F 02 : 励磁瞬时过流 ；F 53：EGC 跳闸 (EGC 板过流继电器动作)
2：F 系统
励磁过流瞬动跳闸启动值
506
I EXC MAX LEVEL 3 * Ien /Par_507
励磁过流瞬动延时
513
DELAY IE MAX
n * Tsyn
F 02 : 励磁瞬时过流 ； F 34：整流桥故障 (2861C 板过流继电器动作)
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定子电流限制器1
1：用于防止发电机定子绕组过热，分过励侧和欠励侧
2：反时限特性
3：动作逻辑 限制器动作只起调节作用
Ig(pu)
1.6 1.1
1
10 15 20 25 30 T(s)
定子电流限制器反时限曲线
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5.UNITROLR 5000励磁系统提供下述限制功能：
1）过励限制

最大磁场电流限制器

定子电流限制器（过励状态下）
2）欠励限制

P/Q限制器 定子电流限制器（欠励状态下） 最小磁场电流限制器
6. 电力系统稳定器（PSS） PSS的目的是通过引入一个附加的反馈信号，以抑制同步发电机的低频振 荡，有助于整个电网的稳定性。
2）转子温度测量 转子温度测量是通过计算励磁绕组的电阻来实现的，转子温度的测量结果 可以在现地显示和/或远方显示，并可用于报警指示。 3）过流保护 包括两个保护功能： 反时限特性的过流保护 瞬时过流保护源自4）失磁保护（P/Q保护）
其目的是在发电机在超出其稳定极限之外工作的情况下，跳开同步发电机。 5）过通量保护（V/Hz继电器）
10. 监测和保护功能 控制板（COB）的软件功能 1）实际值监测（PT故障探查） 对PT故障的检测是通过对测量的发电机端电压与励磁变压器副边电压进 行比较来实现的。如果这两个电压的差值超过了预先调整的临界值（发电机 额定端电压的15%），那么逻辑控制器将会起动切换。如果仅有一组PT是可用 的，那么就会从自动模式切换到手动模式运行。

根据系统的要求，励磁调节器可以采取单通道（-A10）的结构或者双通道（A10和-A20）的结构。一个通道主要由一个控制板（COB）和测量单元板（MUB） 构成，形成一个独立的处理系统。每个通道含有发电机端电压调节、磁场电 流调节、励磁监测/保护功能和可编程逻辑控制的软件。在单通道结构中，利 用一个被称为扩展的门极控制器（EGC）的分离单元作为备用通道，也就是一 个手动通道。

根据系统对冗余度的要求，可控硅整流器的配置可以是一个可控硅整流器 （经济设计—没有冗余）、或者两个可控硅整流器（每个整流器允许独立工 作双配置）、或者n-1型配置，即n个可控硅整流器并联, 应故障退出一个可 控硅整流器仍能满足1.1倍励磁电流和强励要求。

第一章发电机运行规程第一节设备规范1.1.1发电机规范型号 QFSN-300-2额定容量 353MVA最大容量 385MVA（扣除电泵及励磁变容量）额定功率 300MW （扣除电泵及励磁变功率）额定电压 20KV电压变化范围±5%额定电流 10189A功率因数 0.85额定频率 50HZ极数 2相数 3额定转速 3000rpm接线方式（内部/外部） YY/Y额定励磁电压 302V额定励磁电流 2510A空载励磁电压 113V空载励磁电流 987A额定输出时效率 98.94%励磁方式自并励静态可控硅励磁中性点接地方式经二次侧带电阻变压器接地冷却方式水、氢、氢额定氢压 0.31 Mpa定转子绕组绝缘等级 F级强励电压倍数 2.5倍强励时间 20S制造厂家上海汽轮发电机有限公司1.1.2发电机冷却系统规范1、发电机冷却方式概述发电机采用水氢氢的冷却方式，即定子线圈及其引线采用水内冷的冷却方式；定子铁心为径向氢冷却，端部结构件为氢表面冷却；转子绕组为轴向付槽进冷风，径向风孔出热风的氢内冷方式。

集电环采用空气冷却。

发电机内部为密闭循环通风系统，氢气由外部氢系统供给，并经发电机两侧的四个氢气冷却器冷却。

定子线圈的冷却水由外部独立循环的内冷水系统供给。

2、定子绕组的冷却冷却剂除盐水流量 55m3/h定子冷却水进口温度 45—50℃定子冷却水出口温度≯85℃定子绕组冷却水入口压力 0.15-0.2Mpa氢水压差≥0.035Mpa定子绕组冷却水导电率 0.5-1.5μs/cmPH值 7.0---8.0硬度 <2微克当量/升3、定子铁芯和转子绕组的冷却气体冷却剂 H2额定压力 0.31MpaH2纯度 96％H2含量≤1.2％O2湿度（额定氢压）＜10g/m3H2氢压范围 0.2---0.345 Mpa最高允许氢压 0.4 Mpa最小允许纯度 90 ％发电机漏氢量 10m3/24h氢气进口温度 40--46℃氢气冷却器进水温度≤33℃（夏季最高温度38℃两小时/天）氢气冷却器冷却水量 440 m3定子外壳中气体空间体积 68.8m31.1.3发电机中性点消弧变压器规范额定容量 30KVA额定变比 20/0.23KV额定频率 50Hz相数单相电阻 0.534Ω1.1.4发电机励磁系统规范1、发电机励磁系统为瑞士ABB公司生产的A5S—O/U231—A3200静态可控硅励磁系统。

程度。 • 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。
发电机UN6000励磁系统简介
励磁系统的分类
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 整流器励磁系统
统(直流励磁机)
交流励磁机
按功率引取方式分
自并励系 自复励系 谐波励磁
统
统
系统
按整流器是否旋转分
发电机UN6000励磁系统简介
灭磁单元
1）、灭磁作用：当发电机内部、引出线、高厂变等发生故障时， 虽然保护装置动作迅速切除故障，但励磁电流产生的感应电动 势会继续维持故障电流，为了迅速排除故障，减小其损坏程度， 必须安全迅速地将储存在磁场中的能量泄放（实验表明，只要 剩磁电压小于500V，电弧就不能维持，一般剩磁电压不大于 100-300V）即把励磁绕组的电流建立的磁场迅速降低到最小。
2）、灭磁要求:a.灭磁时间尽可能的短（发电机端电压由额定 值Un降至5% Un所需的时间称灭磁时间）b.励磁绕组两端的过电 压不超过允许值（通过跨接器来实现过压保护的要求）。
3）、灭磁方式：按励磁系统的不同，主要有两种自然灭磁（一 般是对采用旋转二极管整流方式的励磁系统用如无刷励磁系统， 通过整流二极管的续流作用实现自然灭磁，时间较长10S左右） 和逆变灭磁（对采用可控硅整流方式的励磁系统用如自并励励 磁）。
➢ 当两个功率柜退出运行时，能提供 发电机额定工况所需的励磁容量, 不能进行强励。
➢ 如果三台功率柜故障则自动切断励 磁。
发电机UN6000励磁系统简介
可控硅整流器
➢ 运行中一般不要打开功率柜的门， 否则，该功率柜将会发出报警信号。
➢ 标准整流器 (n = 5) 具有五个并联 的可控硅整流桥，其中至少有一个 冗余的（n-1）配置。（n-1）的含 义是当一个可控硅故障时，系统仍 能满足最大励磁功率。

FWL/B-600/800励磁框图
广科院大型励磁系统 EXC-9000励磁系统
EXC-9000励磁框图
T02
EXCITATION TRANSFORMER
U BATT.
F05 Q80
T05
பைடு நூலகம்Q02
SA01
VI01
SA02
VI02
A/D
D/A
Channel A
DSP CPU
I/O 接口板 900A
模 拟
900C
QFG R02
LCD
人机接口
900J
PULSE BUS
CANBUS
LCD
900K
IPC
串行通讯
900I
900G
输出信号
GS
三峡电厂左岸励磁系统
THYRIP OL
不完全柔性制动系统
调 辅助 节 控制 器柜
直流灭磁 灭磁 制动
整流柜（功率柜） 开关柜 电阻柜 整流
S101
S106+S107 柜
三峡电厂右岸励磁系统
THYRIP OL
完全柔性制动系统
调 辅助 节 控制 器柜
整流柜（功率柜） 制动整流柜
（柔性制动）
直流灭磁 灭磁
开关柜 电阻柜
S101
S106+S107
三峡左岸励磁系统主接线
励磁系统保护监测报警功能
• V/Hz引起饱和 • 温度跳闸报警 • 过载
• PT信号 断线报警
• 硬件自监报警跳闸 • 软件自监报警跳闸 • 内部供电报警跳闸 •外部故障跳闸 •AVR电源报警 •故障信息记录
• 内部短路 • 可控硅过载 • 单柜退出 •可控硅监测 报警

精选PPT
27
2、试验接线
精选PPT
28
3、参数设置
1）令手动预制值为零（参数2107 = 0）； 2）通过参数P10302把AVR切到手动； 3）令参数P5502 = 3434，P3434 = 0实现开
环； 4）令参数P901 = Line or PE，即整流桥为它
励方式； 5）若灭磁柜柜门不便关上或有报警146，可以
4）如果380V空开过流跳开，可以尝试拉开轴电压吸收回 路的保险；试验完毕重新装保险时，注意保险的方向，一 般情况下含细芯端最终要朝上安装，以便保险熔断时细芯 可以顶出，驱动熔丝盒辅助触点；
5）注意老式示波器电源线、测试探头和示波器外壳（地） 的联接关系；
精选PPT
33
九、灭磁开关简介
精选PPT
精选PPT
31
5）令P3434＝－10000，（从－10000～＋ 10000对应于整流桥从完全逆变到完全开放）； 从CMT起励，应无异常；
6）依次令P3434＝－10000，－9000，－ 8000，⋯，0，⋯，＋10000；并依次记录励磁 电压、观察波头；随时观察负载发热情况；
7）可以随时跳开FCB；
之内； 4）模拟输入输出的开关量，检
查开关量信号接受和输出情况， 检查逻辑动作与设计是否一致； 5）检查自动、手动控制方式下 的励磁调节正确性。自动方式 下：PT电压增加，调节器输出 减小，控制角增加；给定增加， 调节器输出增加，控制角减小。 手动方式下：如果是定励磁电 流控制，励磁电流增加，调节 器输出减小，控制角增加；给 定增加，调节器输出增加，控 制角减小； 6）输入同步信号，移相控制工 作，检查触发脉冲特性和少脉 冲检测功能；
8）检查最大最小控制角； 9）整流器带轻负载检查。对于

-
KUEL Q(P) LIM
100%
ON Q(P) LIM
-
F 05：失磁跳闸 (跳闸故障)
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PT 断线 1
1：5000系统
Ug Usyn
15%
2： 动作逻辑
运行通道自动
并网后
1
0.1s
2
0.05s
并网前
5000 系统 PT 断线检测逻辑
A120
备用通道自动
TC IERED MAX-TH
1.0 S
TIME IE BACK INT
KOEL IE START IE MONITOR DLY IE MONITOR START IE LIMITER ON IE LIMITER
100s
50% 5%
2S
A106 :反时限过流一段
F03: 反时限过流二段
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DEV U ONITORING 15%
SEL PT FAIL DYN DELAY DU/DT TRIG DI/DT BLK
1 50ms 2.5%
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调差系数 1
1：补偿单元变压器或线路上的压降，维持电压稳定 合理分配无功
2：调差系数定义
U
U0
3：软件实现调差的基本原理
定子等效冷却时间常数 Tcooling
1406
定子电流限制器增益(过励侧) 1407
定子电流限制器增益(欠励侧) 1408
启动定子电流限制器
11403
定子电流限制器动作(过励侧) 12005
定子电流限制器动作(欠励侧) 12008

ABB UN5000励磁系统灭磁及过电压保护原理分析摘要：本文主要介绍了某电厂1000MW发电机组ABB UN5000励磁系统的灭磁原理及转子过压保护的实现，跨接器在实现移能灭磁和转子过电压保护中发挥着决定性的作用，对其工作原理及动作流程的掌握，有助于在正常运行中发生设备异常情况时能够准确的进行故障分析和定位。

关键词：UN5000励磁系统灭磁转子过电压跨接器灭磁开关0引言励磁系统是电厂中重要的电气系统，包括供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备。

励磁系统在发电机运行时起稳定机端电压、调节发电机之间无功分配、提高系统稳定性的作用。

当发电机出现故障时，为保护发电机及其相关的电气设备，防止事故扩大造成额外的损失，除了将发电机及时从电网解列、切除励磁电源外，还要启动励磁系统中的灭磁装置，以迅速降低转子电流，将发电机机端电压尽快降为零。

目前，发电机励磁系统大多采用移能型的灭磁方案，即将转子能量转移到灭磁电阻上消耗掉。

1 UN5000自并励静止励磁系统灭磁原理目前发电机的正常解列停机方式采用发变组程跳逆功率保护完成，即汽机打闸后，通过主汽门关闭接点加上发电机逆功率信号启动程跳逆功率保护解列停机，保护同时发出命令跳闸灭磁开关。

ABB UN5000励磁系统采用可控硅跨接器实现移能灭磁，灭磁系统有以下部件构成：灭磁开关Q02、灭磁电阻R02、可控硅晶闸管F02及触发单元A02等，如图（1）所示。

图（1）ABB UN5000励磁系统灭磁及过电压保护原理图1.1主要元器件功能(1) V1-V3 可控硅晶闸管：转子正、反向过电压导通晶闸管。

当其任意一个导通时，灭磁电阻就并入到转子线圈吸收转子能量。

(2) K1，K2，K3 灭磁开关跳闸继电器：当灭磁开关跳闸时，继电器 K1 或K2 动作，直接触发V2 和 V3 可控硅，投入灭磁电阻。

串联在 K1 和K2 继电器线圈的电阻是操作电压选择电阻；K2 线圈两端的电容起延时作用，可以让这 2 个继电器先后动作；K3 是备用继电器，没有使用。

第一部分：基本原理和硬件介绍 一、发电机的电磁机理基本说明：1、应用电磁理论，导体在磁场中切割磁力线产生电动势（电压）：ξ=BLV （B ：磁场强度，L ：导体长度，V ：切割速度）。

简单的讲就是：导体在磁场中做切割磁力线运动，就产生感应电动势，当形成闭合回路时，就会感生出电流。

2、对于发电机：转子产生的磁场旋转切割定子线圈，在定子线圈上产生电动势（电压），如右图，由ξ=BLV 可以理解：1、导体长度L 相当于匝数乘单圈长度，固定不变；2、假定转速不变，切割速度V=R ω也可以理解为不变；3、电动势（机端电压）只与旋转的转子磁场强度成正比，其他基本不变。

3、对于载流导线的磁场：任一载流导线在点 P 处的磁感强度: ，电流I 在直导线周围P 产生的磁场012(cos cos )4I B r μθθπ=-，无限长载流导体的磁感强度：02I B r μπ=，当转子本身固有特性不变时，转子电流磁场在定子导线处感生的磁场强度B=KI ，其中，I 是励磁电流值，K 系。

4、综上所述可以理解为发电机定子产生的电动势综合比例系数，I ：励磁电流），电动势U 与励磁电流I 的大小成正比。

5、电动势与机端电压有区别，电动势等于机端电压加定子线圈内阻抗的压降，当发电机空载运行时，定子电流为0，内阻抗的压降也为0，发电机的电动势也等于机端电压，调节发电机的励磁电流，直接作用于调节发电机的机端电压；当发电机并网后，定子线圈与负载组成闭合回路，由于定子两端电动势的作用在闭合回路中产生定子电流，内阻抗的压降等于定子电流乘以内阻抗，机端电压等于发电机的电动势减去内阻抗的压降，向外传递电功率。

6、由电磁理论可知，电流流过定子线圈产生磁场，而定子电流的磁场又反作用于转子上，对转子产生磁场力作用，可以正交分解为定子有功电流磁场力和定子无功电流磁场力2个作用力，其中定子有功电流磁场力对转子的机械扭力起平衡作用，定子无功电流磁场力对转子的转子电流磁场力平衡作用，最终达到平衡状态，下面在发电机的基本原理中将详细讲述。

七、励磁系统绝缘测试
六、励磁系统绝缘测试

2、说明： 1) 摇绝缘前把灭磁开关FCB合上，或用细铜 丝把FCB短接； 2) 500V或1kV摇表为宜；典型阻值在0.8兆欧 左右； 3) 假如励磁变低压侧封母或发电机炭刷未 解开，在励磁变低压侧或转子侧摇绝缘时， 也需在交流进线柜内做同样的保护措施。
3、自动/手动方式之间的切换：每一个通 道 都有一个自动方式和一个手动方式， 自动方式中，发电机电压受到调节，维持 机端电压恒定。手动方式中，发电机励磁 电流保持恒定，随发电机负荷变化，手动 调节励磁电流以使发电机电压不变；

4、切换到应急通道：应急通道的自动电 流调节器自动跟踪主通道，在主通道故障 时，自动无扰切换。从主通道向应急通道 的手动切换只能由被认可的特殊操作人员 进行。


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（PSS）、伏/赫（V/Hz）限制及保护、 转子过电压和PT断线闭锁保护等单元。其附加功能应包括 转子一点接地保护、转子温度测量、串口通讯模块、跨接 器、均流、高次谐波过滤等内容。自动励磁调节器AVR设 置两个完全相同且独立的(AC调节器)自动通道运行。各通 道装设独立的PT、CT、稳压电源，各通道自动相互跟踪 达到无扰动切换。每个通道功能齐全，都具有独立工作能 力。当一个通道调节器出现问题时，它将自动退出运行， 并发出报警。单个通道调节器独立运行时，完全能满足发 电机各种工况下的正常运行。同时每一个通道还设有手动 电路(DC调节器)作为备用，手动、自动电路应能相互自动 跟踪；当自动回路故障时能自动无扰切换到手动。 4.3.25 励磁调节器设有独立的备用手动通道，以满足发电 机试验、零起升压试验的要求。 AVR具备下列四种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁 电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方 式。

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6
三相可控硅全桥整流
Alpha=30 °
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540
Output TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6
ATlhpehtaa [[0°]]
上海发电设备成套设计研究院 上海科达机电控制有限公司
2
Σ t
+ -
n
上海发电设备成套设计研究院 上海科达机电控制有限公司
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UN5000－残压起励
• 用于在自并励方式时建压: 励磁投入后，可控硅桥立即触
发，只要可控硅桥输入端有 5V 的电源电压，门极控制和 单元就能有效地控制可控硅桥
• 在依靠残压起励时间超过 FIREALL_FLASH (311)（5s）后
双 通 道 ，
四 通 道
UNITROL 5000
S n-1
： 冗 余 ，
O
运每
U2
无 附 加 功 能
整 流 桥 型 号
行臂 整一 流可 桥控 桥硅 数，
：
目相
S
D
直 流 开 关
开 关 额 定 电
单 断
流 （
口 直
）
36
T 1+1
脉
流
冗
冲
开
余
关
A
UNL 13300
Logo
Q
UNF型号命名含义
S
A F T - O/ C7 P 3 - D 300
出错
出错
跳机
D5 型 A5 型 Q5型
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UБайду номын сангаасITROL® F
UNITROL® F 用于同步电动机励磁功能描述
主要功能： • 保持同步电动机端电压稳定 • 限制同步电动机转子和定子电流 • 限制同步电动机失步 • COS phi 和无功控制 • 起动顺序控制 • 停机顺序控制 • 保护和监视功能 • 内置手动通道用于维护和调试 可扩展的功能： • 可控硅冗余 • 和电厂控制室通讯
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自 动
手 动
IARV / UNF10 E CHIND / 612
UNITROL® F UNITROL® F 软件结构 监视及保护
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IARV / UNF11 E CHIND / 612
可控硅导通监视 可控硅散热片温度监视 直流侧短路监视 起励时间监视 PT失效监视 过电流（转子过流和定子过流）监视 压频比（V/Hz限制）监视 欠励监视 转子温度监视 旋转二极管故障(需附加硬件)检测
闭环控制(电压调节器，限制器及其他)
PID参数在线调整 软启动 ● 有功及无功电流补偿 ● 可分别调整的限流器 过励(最高磁场电流，最高定子电流) 欠励 (P/Q，最小励磁电流) V/Hz限制 ● 恒机端电压PID调节 ● 叠加控制器 恒功率因数 恒无功 软停止(减无功) ● 功率稳定器PSS(需附加硬件) ● 手动/自动；双通道之间的互相跟踪 ●恒磁场电流PI调节
就地控制盘是一个小型智能控制器，它与AVR采 用RS485通信，对AVR的一切操作均可通过它来 进行。就地控制盘具有如下功能： ․ 逻辑操作（可取代就地的按钮指示灯) ․ 参数设定（可在线修改整定参数） ․ 编程功能（可根据用户要求增减模块） ․ 显示功能
运行状态 ․ 通信功能（最多可与31个AVR通道通信）

作者简介:王明祎(1983-),男,河北唐山人,2009年6月于南京东南大学获工学硕士学位,现为南昌ABB 发电机有限公司研发工程师,研究方向为机械电子、电磁兼容。

ABB 低压同步发电机励磁系统的实现3王明祎(南昌ABB 发电机有限公司,江西南昌　330096)摘　要:介绍了低压同步发电机励磁系统的现状和基本原理,并分析了目前常用励磁系统的特点。

针对ABB 低压发电机所采用的辅助绕组加P M I (永磁体嵌入)励磁系统,对其原理、结构以及实现方法进行详述,同时指出了保障励磁系统可靠运行的主要工艺手段。

最后结合A M G 系列产品给出了该励磁系统的应用实例。

关键词:A BB 低压发电机;辅助绕组;P M I ;谐波励磁中图分类号:T M32 文献标识码:A 文章编号:100324250(2010)01200142020　概述发电机励磁系统按照整流方式分为两大类,即直流发电机励磁和交流整流励磁。

直流发电机励磁是一种传统方式,但由于电刷的火花和磨损等问题而逐渐被淘汰;交流整流励磁系统通过励磁机产生交流电,再经由整流装置得到直流电供给主机产生磁场。

随着电力电子器件的进步,交流整流励磁方式己经成为主流。

目前低压同步发电机励磁系统均采用交流励磁方式,一般由交流励磁机、整流装置和自动电压调节器(AVR )组成,形成闭环反馈系统,具有动态性能好,电压输出稳定,强励性能高,过载和短路能力强的特点,具备较好的电动机启动能力。

根据励磁能量的不同来源,低压发电机励磁系统通常有:并励(Shunt):在主机定子绕组中获取励磁能量的励磁方式,即AVR 的能量输入来自于主绕组的端电压(或者该电压通过变压器间接提供);永磁发电机励磁(P MG ):在主轴上,额外配备永磁发电机给AVR 供电;辅助绕组励磁:主机定子中增加独立于主绕组的辅助绕组为AVR 供电。

对于励磁方案的选择,各厂家根据成本和客户的要求会有不同的解决方案,通常情况下,容量小的机型在没有特殊要求时,可以采用并励的方案以节省成本;随着发电机容量的增大,对其持续短路电流、启动异步电动机、带非线性负载能力等方面的指标要求变得严格,一般都会选用辅助绕组励磁或者P MG 励磁方式,以满足较高的性能要求。