第33章励磁系统
33.1 系统概述
33.1.1我公司静态励磁控制系统设备是ABB公司生产的Unitrol6000系列，本系统主要由机端励磁变压器、可控硅整流装置、自动电压调节器、灭磁和过电压保护装置、起励装置、必要的监测、保护、报警辅助装置等组成。
33.1.2本装置使用ABB生产的型号为：A5S-O/U231-A2500。其含义如下：
A：双自动通道，每一通道含手动控制
5：5000系列微处理器
S：标准设计，即可控硅为N-1冗余
0：没有附加功能
U2：UNL13300可控硅桥
3：3个并联可控硅
1：可控硅桥臂数为1，即每桥无串并联元件A：励磁变压器低压侧交流开关
2500：灭磁开关额定电流2500A
33.1.3 励磁变压器信号和保护设置
33.1.3.1绕组温度：
33.1.3.2线圈温度I段（130℃）过热报警；
33.1.3.3线圈温度II段（150℃）过热灭磁停机。
33.1..4 励磁电压调节装置(AVR)
33.1.4.1 AVR采用双通道数字式微机励磁调节器，具有稳定发电机电压和合理分配无功以及提高电力系统稳定性的作用。本调节器具有手动和双自动通道，各通道之间相互独立，可随时停用任一通道进行检修。各备用通道可相互跟踪，保证无扰动切换。AVR与DCS接口实现控制室内对AVR的远方操作。
33.1.4.2AVR采用强迫通风，风机故障时能保证AVR正常运行。AVR柜为封闭式，进风口有空气过滤器，柜体的保护接地与工作接地分开，以提高设备的抗干扰能力。
33.1.4.3电压调节、监测和保护功能
33.1.5 可控硅整流装置
33.1.5.1整流方式为三相全控桥，具有逆变能力。
33.1.5.2整流柜数量三个，如一个柜故障退出报警，另两个柜可满足包括1.1倍额定励磁和强励在内的各种运行工况的要求；退出二个柜能保证发电机在额定工况下连续运行。
33.1.5.3每个可控硅元件设快速熔断器保护，可及时切除短路故障电流。
33.1.5.4每柜交流侧设浪涌吸收措施抑制尖峰过电压，直流过压保护采用电压滤波器。33.1.5.5冷却方式采用强迫开启空冷，具有100%备用。在风压或风量不足时备用风机能自动投入。提供二路冷却风机电源，二路电源能自动切换。
33.1.5.6可控硅整流装置报警信号
(1)任一个整流柜退出运行报警
(2)可控硅熔丝熔断报警
(3)散热器或空气过热报警
(4)冷却风扇故障报警
(5)空气流量过低报警
33.1.6 交流侧过压保护
置于每个整流桥的交流侧的交流侧过压保护装置可吸收晶闸管换相过压尖峰。主要由1 个三相二极管整流桥及其直流侧连接的电容组成。在出现高频过电压时，电容器呈现出低阻抗特性，起到滤波作用。将一个放电电阻器与电容并联，可以吸收电容器内储存的过压能量。在二极管整流桥的交流侧装有带报警接点的保护熔断器。
33.1.7 灭磁与过电压保护
灭磁与过电压保护装置主要由直流灭磁开关、跨接器及相串的非线性电阻（触发电子板、雪崩二极管、两个正反相连接的可控硅）、碳化硅非线性电阻组成。其作用是在发电机正常或故障时迅速切除励磁电源并灭磁、抑制正向和反向转子过电压或出现大滑差以及非全相运行时保护转子。
发电机正常停机时，可切断灭磁开关或使可控硅桥逆变退励磁；当发电机故障时，DAVR接受到信号瞬时起跳灭磁开关同时接通跨接器，使发电机磁场回路与外接可控硅断开而与非线性电阻短接成回路。当发电机转子回路中产生正或反向过电压时，跨接器中的雪崩二极管被击穿，相连的可控硅被触发，立即将灭磁电阻器串联到转子回路中，同时发跳闸令使灭磁开关断开。
33.1.8 转子接地保护（UNS 3020）
转子接地保护的目的是监视转子绕组对地的绝缘水平。保护的测量回路采用惠斯顿电桥原理，由两个电容建立测量桥的平衡；一个连接在正极和地之间，另一个连接在负极和地之间。该继电器不仅能检测励磁绕组的绝缘水平，还能检测包括励磁变压器的次级线圈在内的所有主回路设备的绝缘水平。继电器具有两段设置，接地电阻设定值和延时时间分别可调的。接地故障报警具有自保持功能，可以由继电器面板上的按钮复归。继电器还具有在线试验功能。
33.1.9 起励回路
33.1.9.1起励时，当发电机电压不大于10%，起励装置应保证AVR能可靠投入。
33.1.9.2当发电机电压上升到规定值时，起励回路自动脱开。
33.1.9.3设有“起励投入”和“起励故障”远方信号。
一般情况下，UNITROL 6000 可实现残压起励。控制回路能够正常工作所需的整流桥输入电压为5V。如果电压大于或等于该值，首先使用残压起励，连续触可控硅整流桥，将
电压升至额定值。如果整流桥输入电压小于5V起励回路会自动闭合，为整流桥提供输入电压，当机端电压达到发电机额定电压的10%时，整流桥已能正常工作，起励开关自动退出，软起励过程开始并将发电机电压升到额定值。整个起励过程的控制和监测都是由AVR 软件实现的。
33.2 励磁系统运行方式及操作
33.2.1 励磁系统运行方式
33.2.2 发电机励磁系统自动电压调节器配置了双通道且每个通道有“自动”“手动”调节方式
及“紧急手动备用”调节方式。
33.2.2.1正常运行方式：任一通道“自动”方式运行，“手动”方式跟踪备用；另一通道“自动”“手动”跟踪正常。
33.2.2.2非正常运行方式
33.2.2 任一通道“自动”方式运行，“手动”方式不备用。
33.2.2.3任一通道“自动”方式运行，备用通道“自动”、“手动”跟踪退出。
33.2.2 .4“手动”方式运行，无备用通道。
33.2.3 励磁系统运行操作
33.2.3.1励磁系统正常情况下由控制室远控操作。直接安装在励磁系统前面板上的就地控制屏仅在调试、试验或紧急控制时使用。
33.2.3.2 远控或就地控制命令
33.2.3.3励磁开关合闸/分闸
(A) 只要无跳闸信号，合闸命令就可以合上励磁开关。开关一旦合闸励磁就接通。
(B) 分闸命令可以断开励磁开关，同时励磁退出。励磁系统中的整流器转换为逆变方式运行，同时将灭磁电阻与转子绕组并联，使发电机通过整流器和灭磁电阻快速灭磁。
33.2.3.4励磁系统投入/退出
(A) 励磁系统投入命令EXCICTTION ON用于发电机励磁系统投入。励磁系统向发电机转子提供励磁电流，发电机电压迅速升压到额定值。
(B) 只要跳闸命令在作用，励磁投入命令就被闭锁。当励磁系统接通命令发出时，在断开位置的励磁开关将自动闭合。励磁开关闭合以后励磁投入，励磁电流流通。
(C) 完成起励的前提条件：
a) 励磁开关在合位。
b) 无分闸命令和跳闸信号。
c) 发电机转速应当大于额定转速的90%。
d) 因励磁变直接由发电机机端供电，必须有起励电源。
