3.1.5发电机励磁和电压调节系统

§3.1.5 发电机励磁和电压调节系统（GEX）

一、系统功能

发电机励磁和电压调节系统GEX的作用是保证发电机的励磁建立转子旋转磁场，发电机并网前用以调节同步所需的空载电压，发电机并网后用以调节与电网交换的无功功率.也就是实现励磁--给发电机励磁，调压--调节发电机端电压，监测--监测发电机和励磁机的磁场，限制--限制转子、定子电流以保证稳定与不发热，保证--保证安全、保证供电的质量。具体功能如下：

1、数字式自动电压调节器（AVR）

它对主发电机的励磁电流提供数字控制，并由此控制主发电机组的端电压在电压设定器（内部记忆）设置的设定值上，此电压控制为AVR的固有功能。另一磁场控制功能是将励磁电流维持在一个由手动电压设定器（内部记忆）设置的设定值上（也称为手动运行）。

2、发电机磁场接地探测（61E1）

由辅助滑环和安装在励磁机上的线圈驱动的刷子（可自动改变方向），提供一个有外电源的外部电路，来实现发电机的磁场接地探测。

3、励磁机磁场接地探测（64E）

利用桥式电路的原理，采用动圈式线圈继电器，对主励磁机的励磁线圈进行监测，有接地时，给出报警，并显示接地点的极性。

本系统不属于与核安全相关系统。

二、系统描述

1、系统组成

发电机励磁和电压调节系统主要由主励磁机（即无刷励磁机，包括二极管整流桥）、副励磁机（即永磁发电机）、数字式自动电压调节器（包括可控硅整流桥）、辅助电压互感器、辅助电流互感器等部件组成，系统如图1所示，励磁机布置如图2所示。

发电机励磁和电压调节系统的工作原理是：

（1）汽机转子带动发电机大轴、副励磁机的永磁铁及主励磁机转子以3000转/分的转速旋转；发电机转子与励磁机之间不用滑环与碳刷；

（2）副励磁机（永磁发电机）有8对磁极，故在副励磁机的定子中产生三相400Hz、274V、320A的交流电，向数字式自动电压调节器供电，并经可控硅整流桥整流后供给主励磁机励磁；

（3）接在发电机端的辅助电压互感器PT和电流互感器CT将发电机的电压、电流信号引至数字式自动电压调节器，由数字式自动电压调节器控制三相桥式全控可控硅整流电路向主励磁机固定励磁线圈的供电，建立主励磁机的固定磁场；

（4）主励磁机的固定磁场有4对磁极，故其旋转电枢产生三相200Hz、417V、3820A的交流电；（5）旋转的二极管整流桥对主励磁机产生的交流电进行三相全波整流，为发电机转子提供直流励磁电流，建立转子旋转磁场；

（6）主发电机产生三相50Hz、20kV、36111A交流电；

（7）主发电机产生的电压和电流反馈给数字式自动电压调节器；

（8）数字式自动电压调节器以自动或手动控制使发电机端电压保持为20kV。

例如，当发电机无功输出增加，引起发电机电压下降时，数字式自动电压调节器（AVR）使可控硅控制角减少，可控硅输出增加，发电机励磁电流增大，发电机电压回升，最后稳定在给定水平。

当电力系统发生突然短路或突然增负荷时，发电机端电压突然下降和定子电流突然增加，数字式自动电压调节器（AVR）使可控硅控制角迅速减少，可控硅处于全开放状态，对发电机进行强行励磁。发电机甩负荷时，端电压突然升高，控制回路可使可控硅控制角迅速增大，可控硅处于逆变状态，对发电机进行强行减磁，有效地抑制发电机的电压升高。

当发电机出现内部短路时，由继电保护动作，通过控制回路使可控硅处于逆变状态，主励磁机励磁电流迅速下降，随后灭磁装置动作，将可控硅输出回路切断并将主励磁机的励磁绕组短接在灭磁电阻上，励磁电流最后逐渐降至零。

发电机端电压和无功功率调节的物理机理是：

（1）旋转的转子磁场使固定的定子绕组产生交流感生电动势，其大小取决于转子转速、定子绕组的匝数和转子磁场的磁通。磁通的大小取决于转子电流；

（2）当发电机接上负载时，在感生电动势作用下，就有交流电流流过负载和定子绕组；

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（3）如果是纯电阻性的负载时，在负载内和定子绕组内流过的是有功电流，有功电流的方向与感生电势的方向相合。这个电流流过定子绕组时，定子绕组也会产生一个磁场，其磁通穿过转子磁极轴线，使转子磁场有点偏斜和减弱，使发电机端电压略有下降。但总的看来，影响不大。（4）如果是纯电感性的负载时，在负载内和定子绕组内流过的是纯感性的无功电流，它落后于感生电势90。，所产生的磁场磁通与转子磁场的磁通方向相反，起去磁作用，使发电机端电压下降。

为了维持端电压不变，必须增加发电机励磁电流，也就是增加发电机的无功功率。

（5）如果是纯电容性的负载时，在负载内和定子绕组内流过的是纯容性的无功电流，它超前于感生电势90。，所产生的磁场磁通与转子磁场的磁通方向相同，起助磁作用，使发电机端电压升高。

为了维持端电压不变，必须减少发电机励磁电流，也就是减少发电机的无功功率。

（6）实际上，发电机的负载不可能是纯电阻性的、纯电感性的或纯电容性的，而是综合性的。流过负载和定子绕组的电流与感生电势的相位关系也不是90。，但上述对端电压的影响趋势的分析还是适用的，发电机端电压和无功功率调节的机理还是相同的。

2、设备说明

（1）励磁机组

无刷励磁机组包括为汽轮发电机组励磁系统所需的转动机械，并直接连接在汽轮发电机上。机组有一台具有永磁的转子和固定定子的400 Hz三相交流永磁发电机。从永磁发电机定子输出的400 Hz三相交流电在数字式自动电压调节器的控制下进行整流，它的直流输出供给主励磁机磁场线圈。另有一台具有200Hz三相交流旋转电枢和静态直流磁场的主励磁机，它向旋转整流器（二极管整流桥）供电。从主励磁机电枢线圈输出的200Hz三相交流电供给旋转整流器进行整流。从旋转整流器输出的直流电，通过励磁机引线和汽轮发电机轴中心的膛孔以及转子联轴节处的外部接线，被送到汽轮发电机转子线圈，由此提供励磁电流，并使汽轮发电机输出要求的兆伏安。励磁开关（41E）是一个空气灭弧断路器，其控制电源是110VDC，它有一个合闸线圈，两个跳闸线圈，励磁开关与灭磁开关连锁动作。

（2）数字式自动电压调节器（AVR）

数字式自动电压调节器（AVR）是一个基于微机的自动控制系统，有四个控制柜。它供给并控制主励磁机的励磁电流，从而控制主发电机端电压。其基本工作原理是数字式自动电压调节器通过控制主励磁机旋转电枢的输出，来控制发电机出口端电压，它取电压参考值（操纵员通过电压设定器给定）和发电机电压（电压互感器测量并传送到AVR）二者之间的误差来调整所需的可控硅整流桥导通角，以改变可控硅整流桥供给主励磁机固定绕组的电流，来控制主励磁机旋转电枢输出电流的大小，从而控制了发电机励磁绕组电流的大小，达到调节发电机端电压的目的。

数字式自动电压调节器的覆盖范围，包括从电压互感器二次侧电压的探测到给可控硅整流器（供电单元）输出控制用的导通脉冲的产生。它有两个系列，每个系列都能完全控制端电压。每个系列包括同步变压器，CPU，触发单元和可控硅单元等；两个系列的共用部分有辅助电流互感器，辅助电压互感器及400 Hz调试电源等。另外，还有发电机磁场接地监测，主励磁机磁场接地监测。

（3）发电机磁场接地探测

有两个辅助滑环，一个接在励磁机轴上，另一个接在励磁机交流侧中心点上。有两个回路：由110V 直流供电的探测流过滑环电流的探测回路和由三个计时器（64T、64T1、64T2）组成的自动驱动刷子并改变其极性的自动探测回路。64T每24小时一个循环，每6小时开启一次，每次开启时间15分钟。64T 首先被激励，滑环开始工作，两滑环之间感应出电压，测量开始，同时探测回路接通，继电器64E1根据探测到的电流自动动作；15s后64T2持续激励15s，改变滑环的极性；再15s后64T1被激励，自动测量结束。

（4）励磁机磁场接地探测

探测回路与主励磁机的励磁线圈并联连接，主要部件是D-5型直流动圈式线圈继电器（D-5）,另外还有非线性电阻（VR），线性电阻（R1、R2），辅助继电器（TA,发出报警信号）

和两个指示接触开关（ICS-1、ICS-2）。接地故障时，励磁线圈与探测回路形成一个不平衡桥式回路，D-5根据流过的电流，判断接地点的极性，使相应的ICS-1或ICS-2动作，并给出极性显示。同时TA动作，发出报警，TA的辅助触点断开流过D-5的电流。VR的作用是消除了桥式电路的死区。

三、系统运行

1、数字式自动电压调节器

发电机励磁和电压调节系统GEX正常运行时，励磁开关闭合，灭磁开关断开，励磁回路接通，灭磁回路断开，数字式自动电压调节器的一个系列处于工作状态，另一个系列处于备用状态，自动调节发电机端电压，并对发电机和主励磁机的磁场进行接地监测。工作系列出现故障时，自动切换至备用系列。

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双CPU均故障时可启动后备手动运行：通过使设定值增加/减少的外部命令来改变设定值。数字式自动电压调节器故障不会自动投入工频手动励磁。

数字式自动电压调节器的辅助电压互感器和辅助电流互感器将发电机的电压互感器和电流互感器信号转变为能被AVR接受的信号水平（±10V），提供给AVR的每个系列；同步变压器产生同步信号，使导通脉冲与主回路电源同步；数字控制由AVR的核心，CPU/触发单元，来实现；有风扇冷却的可控硅整流器向无刷励磁机励磁线圈提供直流电，通过触发单元发出的导通脉冲信号对永磁机的输出电流实行控制和整流；

AVR有两种运行模式，用AVR开关（类似于模拟式AVR中的“AVR自动/手动”开关）选择。在“恒压”模式，AVR控制发电机的输出电压在电压设定器设定的水平，一般在此模式下运行，电压设定范围为空载时10%~110%，带载时95%~105%。在“恒定励磁”模式，AVR根据电压设定器的要求产生恒定的励磁磁场，试验时在此模式下运行，或当电压互感器熔丝熔断或模拟卡2系统故障时自动从恒压模式切换至此模式。操纵员通过电压设定器开关增加/降低“恒压”模式或“恒定励磁”模式时的设定值。电力系统稳定器开关使电力系统稳定器（PSS）投入，根据探测到的功率波动改变励磁电流，迅速将功率波动稳定下来，提高系统的动态稳定；低压时（≤0.3额定电压），发电机电压的增加/降低（超过±10%）暂时闭锁PSS。最小励磁限制器（MEL）调整励磁电流，防止发电机进相运行超过稳定性限制。过励磁限制器（OEL）限制励磁电流不超过105%额定电压时的励磁电流值，使发电机运行在励磁线圈能承受的范围内，防止迟相运行超过限值。

两种可供选择的额外功能：

（1）V/F限制器（VFL）限制电压与频率的比值不大于某定值，防止发电机、主变等的过激磁；

（2）线路压降的补偿可补偿主变高压侧由于感性电流的滞后性而引起的电压降。

2、发电机磁场接地探测

正常运行时，由三个计时器控制运行时间，每24小时一个循环，每6小时启动一次，每次启动15分钟，正、负极各测量15秒。

有两个选择开关：

43-64-1：正常运行时打到“AUTO”位置，探测回路由自动测量回路控制有规律地运行。打到“measurement(+)”或“measurement（-）”位置时，手动启动探测回路。

43-64-2：正常运行时在“NORMAL”位置，要校正继电器整定值时，打到“TEST”位置，调节校正电阻即可，当接地电阻小于定值（一般为20kΩ），继电器便动作。

3、励磁机磁场接地探测

正常运行时，TA的辅助触点合上，由于正负极浮空，D-5内没有电流流过，回路自动探测主励磁机的磁场。

在额定条件下（250VDC、0.25mA），D-5具有很高的灵敏度，远离正负极30%以内接地电阻100-500 kΩ的接地故障均能迅速探测到。

一点接地故障发生后，在复位TA的自保持装置前应断开D-5所在的接地回路。

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同步发电机励磁自动控制系统练习参考答案

一、名词解释 1．励磁系统 答：与同步发电机励磁回路电压建立、调整及在必要时使其电压消失的有关设备和电路。 2．发电机外特性 答：同步发电机的无功电流与端电压的关系特性。 3．励磁方式 答：供给同步发电机励磁电源的方式。 4．无刷励磁系统 答：励磁系统的整流器为旋转工作状态，取消了转子滑环后，无滑动接触元件的励磁系统。 5．励磁调节方式 答：调节同步发电机励磁电流的方式。 6．自并励励磁方式 答：励磁电源直接取自于发电机端电压的励磁方式。 7．励磁调节器的静态工作特性 答：励磁调节器输出的励磁电流（电压）与发电机端电压之间的关系特性。 8.发电机调节特性 答：发电机在不同电压值时，发电机励磁电流IE与无功负荷的关系特性。 9．调差系数 答：表示无功负荷电流从零变至额定值时，发电机端电压的相对变化。 10．正调差特性 答：发电机外特性下倾，当无功电流增大时，发电机的端电压随之降低的外特性。11．负调差特性 答：发电机外特性上翘，当无功电流增大时，发电机的端电压随之升高的外特性。12．无差特性 答：发电机外特性呈水平．当无功电流增大时，发电机的端电压不随之变化的外特性。

13．强励 答：电力系统短路故障母线电压降低时，为提高电力系统的稳定性，迅速将发电机励磁增加到最大值。 二、单项选择题 1．对单独运行的同步发电机，励磁调节的作用是( A ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．保持机端电压恒定和调节发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 2．对与系统并联运行的同步发电机，励磁调节的作用是( B ) A．保持机端电压恒定； B．调节发电机发出的无功功率； C．调节机端电压和发电机发出的无功功率； D．调节发电机发出的有功电流。 3．当同步发电机与无穷大系统并列运行时，若保持发电机输出的有功 PG = EGUG sinδ为常数，则调节励磁电流时，有( B )等于常数。 X d A．U G sinδ； B．E Gsinδ； C．1 X d ?sinδ； D．sinδ。 4．同步发电机励磁自动调节的作用不包括( C )。 A．电力系统正常运行时，维持发电机或系统的某点电压水平； B．合理分配机组间的无功负荷； C．合理分配机组间的有功负荷； D．提高系统的动态稳定。 5．并列运行的发电机装上自动励磁调节器后，能稳定分配机组间的( A )。A．无功负荷；

3.1.5发电机励磁和电压调节系统

§3.1.5 发电机励磁和电压调节系统（GEX） 一、系统功能 发电机励磁和电压调节系统GEX的作用是保证发电机的励磁建立转子旋转磁场，发电机并网前用以调节同步所需的空载电压，发电机并网后用以调节与电网交换的无功功率.也就是实现励磁--给发电机励磁，调压--调节发电机端电压，监测--监测发电机和励磁机的磁场，限制--限制转子、定子电流以保证稳定与不发热，保证--保证安全、保证供电的质量。具体功能如下： 1、数字式自动电压调节器（AVR） 它对主发电机的励磁电流提供数字控制，并由此控制主发电机组的端电压在电压设定器（内部记忆）设置的设定值上，此电压控制为AVR的固有功能。另一磁场控制功能是将励磁电流维持在一个由手动电压设定器（内部记忆）设置的设定值上（也称为手动运行）。 2、发电机磁场接地探测（61E1） 由辅助滑环和安装在励磁机上的线圈驱动的刷子（可自动改变方向），提供一个有外电源的外部电路，来实现发电机的磁场接地探测。 3、励磁机磁场接地探测（64E） 利用桥式电路的原理，采用动圈式线圈继电器，对主励磁机的励磁线圈进行监测，有接地时，给出报警，并显示接地点的极性。 本系统不属于与核安全相关系统。 二、系统描述 1、系统组成 发电机励磁和电压调节系统主要由主励磁机（即无刷励磁机，包括二极管整流桥）、副励磁机（即永磁发电机）、数字式自动电压调节器（包括可控硅整流桥）、辅助电压互感器、辅助电流互感器等部件组成，系统如图1所示，励磁机布置如图2所示。 发电机励磁和电压调节系统的工作原理是： （1）汽机转子带动发电机大轴、副励磁机的永磁铁及主励磁机转子以3000转/分的转速旋转；发电机转子与励磁机之间不用滑环与碳刷； （2）副励磁机（永磁发电机）有8对磁极，故在副励磁机的定子中产生三相400Hz、274V、320A的交流电，向数字式自动电压调节器供电，并经可控硅整流桥整流后供给主励磁机励磁； （3）接在发电机端的辅助电压互感器PT和电流互感器CT将发电机的电压、电流信号引至数字式自动电压调节器，由数字式自动电压调节器控制三相桥式全控可控硅整流电路向主励磁机固定励磁线圈的供电，建立主励磁机的固定磁场； （4）主励磁机的固定磁场有4对磁极，故其旋转电枢产生三相200Hz、417V、3820A的交流电；（5）旋转的二极管整流桥对主励磁机产生的交流电进行三相全波整流，为发电机转子提供直流励磁电流，建立转子旋转磁场； （6）主发电机产生三相50Hz、20kV、36111A交流电； （7）主发电机产生的电压和电流反馈给数字式自动电压调节器； （8）数字式自动电压调节器以自动或手动控制使发电机端电压保持为20kV。 例如，当发电机无功输出增加，引起发电机电压下降时，数字式自动电压调节器（AVR）使可控硅控制角减少，可控硅输出增加，发电机励磁电流增大，发电机电压回升，最后稳定在给定水平。 当电力系统发生突然短路或突然增负荷时，发电机端电压突然下降和定子电流突然增加，数字式自动电压调节器（AVR）使可控硅控制角迅速减少，可控硅处于全开放状态，对发电机进行强行励磁。发电机甩负荷时，端电压突然升高，控制回路可使可控硅控制角迅速增大，可控硅处于逆变状态，对发电机进行强行减磁，有效地抑制发电机的电压升高。 当发电机出现内部短路时，由继电保护动作，通过控制回路使可控硅处于逆变状态，主励磁机励磁电流迅速下降，随后灭磁装置动作，将可控硅输出回路切断并将主励磁机的励磁绕组短接在灭磁电阻上，励磁电流最后逐渐降至零。 发电机端电压和无功功率调节的物理机理是： （1）旋转的转子磁场使固定的定子绕组产生交流感生电动势，其大小取决于转子转速、定子绕组的匝数和转子磁场的磁通。磁通的大小取决于转子电流； （2）当发电机接上负载时，在感生电动势作用下，就有交流电流流过负载和定子绕组； 359

发电机励磁原理及构造

发电机原理及构造——发电机的励磁系统 众所周知，同步发电机要用直流电流励磁。在以往的他励式同步发电机中，其直流电流是有附设的直流励磁机供给。直流励磁机是一种带机械换向器的旋转电枢式交流发电机。其多相闭合电枢绕组切割定子磁场产生了多相交流电，由于机械换向器和电刷组成的整流系统的整流作用，在电刷上获得了直流电，再通过另一套电刷，滑块系统将获得的直流输送到同步发电机的转子，励磁绕组去励磁，因此直流励磁机的换向器原则上是一个整流器，显然可以用一组硅二节管取代，而功率半导体器件的发展提供了这个条件。将半导体元件与发电机的轴固结在一起转动，则可取消换向器、滑块等滑动接触部分、利用二极管换成直流电流。直流送给转子励磁、绕组励磁。这就是无刷系统。 下面我们以典型的几种不同发电机励磁系统，介绍它的工作原理。 一、相复励励磁原理 左图为常用的电抗移相相复励励磁系统线路图。由线形电抗器DK把电枢绕组抽头电压移相约90°、和电流互感器LH提供的电压几何叠加，经过桥式整流器ZL整流，供给发电机励磁绕组。负载时由电流互感器LH供给所需的复励电流，进行电流补偿，由线形电抗器DK 移相进行相位补偿。 二、三次谐波原理 左图为三次谐波原理图，对一般发电机来源，我们需要的是工频正弦波，称为基波，比基波高的正弦波都称为谐波、其中三次谐波的含量最大，在谐波发电机定子槽中，安放有主绕组和谐波励磁绕组（s1、s2），而这个绕组之间没有电的联系。谐波绕组将绕组中150HZ谐波感应出来，经过ZL桥式整流器整流，送到主发电机转子绕组LE中进行励磁。 三、可控硅直接励磁原理 由左图可以看出，可控硅直接励磁是采用可控硅整流器直接将发电机输出的任一相一部分能量，经整流后送入励磁绕组去的励磁方式，它是由自动电压调节器（A VR），控制可控硅的导通角来调节励磁电流大小而维持发电机端电压的稳定。 四、无刷励磁原理 无刷励磁主要用于西门子、斯坦福、利莱等无刷发电机。它是利用交流励磁机，其定子上的剩磁或永久磁铁（带永磁机）建立电压，该交流电压经旋转整流起整流后，送入主发电机的励磁绕组，使发电机建压。自动电压调节器（A VR）能根据输出电压的微小偏差迅速地减小或增加励磁电流，维持发电机的所设定电压近似不变。 中小型三相同步发电机的技术发展概况 一．概述 中小型同步发电机是中小型电机的主要产品之一，广泛应用于小型水电站、船舶电站、移动电站、固定电站、应急备用电站、正弦波试验电源、变频电源、计算机电源及新能源――风力发电、地热发电、潮汐发电、余热发电等。它对边（疆）老（区）贫（穷）地区实现电气化，提高该地区经济发展水平和人民的生活水平有着重要的作用，中小型发电机在船舶、现代电气化火车内燃机车等运输设备中也是一个关键设备。移动电站对国防设施、工程建设、海上石油平台、陆上电驱动石油钻机、野外勘探等也是不可缺少的关键装备之一。应急备用电站在突发事件中的防灾、救护保障人民的生命和财产的安全有着不可替代的作用。开发绿色能源、可再生能源、减少大气二氧化碳的含量，小水电、风力发电、地热发电和余热发电是重要的组成部分。 我国小型同步发电机的第一代产品是1956年电工局在上海组织的统一设计并于1957年完成的TSN、TSWN系列农用水轮发电机。第二代产品是在进行了大量试验研究和调查研究的基础上于1965年开始的T2系列小型三相同步发电机统一设计，该水平达到六十年代国际先进水平，为B级绝缘的有刷三相同步发电机。在这段时间还开发了ST系列有刷单相同

发电机励磁系统故障成因及对策

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/0b2416304.html, 发电机励磁系统故障成因及对策 作者：张国瑞 来源：《中国新技术新产品》2017年第24期 摘要：励磁系统为发电机中的主要部分，在电力系统正常运行以及事故产生过程中，励 磁系统发挥重要作用。励磁系统的稳定运行，不仅能保证发电机更可靠，实现合理性能，也能提高发电机的技术经济指标。所以，在文章中，基于相关案例的分析，对整个过程的系统故障进行详细解决，以提高系统的可靠性。 关键词：发电机；励磁系统；故障；可靠性 中图分类号：TM312 文献标识码：A 一、案例分析 某电站位于辽河支流上，为坝后式电站，存在3台机组。其中，总装机容量为7030kW，每年设计的发电量为1600万kWh。三号机组装机容量为630kW，机端电压为6.3kV。电力系统中同步发电机的励磁方式主要分为两类：（1）直流发电机励磁；（2）半导体静止式励磁。当维护QF-6-2背压式汽轮发电机期间，对励磁系统的常见故障进行了详细分析，并总结一些经验获取有效的处理方法。如图1所示，为励磁系统给的接线原理图。该机组的励磁装置是一种简单的模拟半控桥式静止自并励磁系统，是基于一台接自段的励磁变压器，将其做为励磁电源，并利用晶闸管整流装置，将其发给发电机励磁。当机组启动后，会基于增加的交流电源励冲磁。但是，在实际运行中，也会产生一些故障，影响发电机的运行，所以，需要对其产生的故障进行详细分析。 二、发电机励磁系统故障分析及提高可靠性的对策 （一）励磁机的逆励磁故障分析 一般情况下，发电机处于正常状态。当其中的交流电压逐渐上升的时候，电压表和电流表显示的数值相反。并且，针对发电机在运行过程中的实际发展情况进行分析，发现励磁电流表上的指针以及电压表上的指标也存在明显的相反现象，在定子回路上的电流表、电压表，发现他们的指针方向一致。根据实际情况，对逆励磁情况的产生原因进行分析。发现其具体上主要分为两种。升压时，会产生逆励磁现象，因为新发电机还未运行，励磁较弱。在试验期间，对正负极接错，抵消了剩余励磁的方向。同时，在发电机运行的时候，由于励磁电流小，会增加负荷，增加电枢电流。在这种执行条件下可以发现，励磁磁场整体比较弱，无论在期间使用的是手动方式还是自动方式对其调整，都不会使励磁增加，但会对励磁机的磁场抵消掉。 （二）发电机升不起电压的故障分析

发电机励磁装置说明书

第一章概述 随着发电机容量及电网的不断增大, 电力系统及发电机组要求励磁系统有 更好控制调节性能, 更多和更灵活的控制、限制、报警等附加功能。为满足上述要求, 微机控制的数字式励磁调节器应运而生。微机励磁调节器的广泛应用，极大地提高了电厂生产的安全可靠性和经济效益。广大中小型机组用户也迫切需要一种价格便宜，性能优良，结构简单，易掌握，可靠性高的励磁调节器。为此, 广州电器科学研究院继开发LTW6000工控机型励磁调节器，DLT6000PLC 型励磁调节器后，又研制出采用单片计算机控制、监控的新型多功能励磁调节器—DLT4000 型励磁调节器，适用于小型机组用户，全面取代分立元件及集成电路型调节器，具有优良的性能价格比。 本手册主要介绍DLT4000型励磁调节器的特点、性能、工作原理及软、硬件结构。 §1—1 适用范围 一、用途 DLT4000 型励磁调节器可用于不同容量机组、不同励磁方式的励磁调节。——适用于从几百千瓦到一万千瓦不同类型同步发电机的励磁系统，包括：汽轮发电机组 水轮发电机组 燃汽轮机组 ——适用于以下各种励磁方式： 自并激励磁系统 它励式静止励磁系统 直流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统 无刷励磁系统 二、使用环境 1、海拔高度不超过2000米。 2、周围空气温度最高+40℃, 最低-10℃。 3、空气相对湿度, 最湿月的月平均最大相对湿度为90%, 同时该月的月平均最低温度为+25℃。

4、无爆炸危险及干净的环境中。空气中无足以腐蚀金属和破坏绝缘的气体及导电尘埃，以及在无较大振动或颠簸的地方。 5、特殊要求由用户与我方协商确定。 §1—2 主要特点 1、功能强大，应用范围广。 DLT4000型励磁调节器具备励磁标准所要求的全部功能，各项性能指标均达到或优于标准要求。它可应用于不同励磁方式下的励磁系统，适用于各种容量的发电机组。 2、充分发挥单片计算机的软件功能，附加功能由软件实现，使硬件电路大大简化。 3、采用高集成度的移相触发模块。 高集成度的移相触发模块克服了以往由分立元件组成的移相触发电路繁琐、维护困难、可靠性差的缺陷，并扩充了许多的辅助功能。 4、精简的硬件结构。 DLT4000型励磁调节器硬件为单板式结构，核心部件为一块229×165mm2的电子线路板，硬件相当简练。 5、独特的外部总线结构。 图1—1 独特的外部总线结构 外部总线是我所专门为双通道励磁调节器开发设计的一套总线结构，它使励磁系统接线从复杂、无序变为简单、有序。LTW6000型、DLT6000型及DLT4000型励磁调节器在外部总线级兼容，使调节器具有灵活的组态及互换性。 6、全新的故障检测方式。 在DLT4000型励磁调节器中，专门配置了一块单片机用于调节器的电源故障、脉冲故障、软硬件故障的检测和通道间的自动切换。彻底摈弃故障自我诊断方式，从根本上防止了漏发、误发故障信号，充分保证了故障时通道间的顺利切

发电机无刷励磁的结构特点 工作方式 工作原理

2．无刷励磁的结构特点、工作方式、工作原理。 2．1结构：由主磁机、永磁副励磁机、旋转整流盘、空气冷却器、硅整流器、AVR等组成。 主励：三相、200Hz、2760KVA、417V、2820A、cos∮0. 9、 8极 副励：三相、400Hz、90KVA、250V、208A、cos∮0.95、 16极 f=pn/60 旋转整流装置：全波不可控硅整流有熔断器及过电压保 护，直流输出：2450KW 500V 4900N 副励磁机为旋转磁极式，发出的电流送到主励磁机的定子作为主励磁机的励磁电流，由于主励磁机为旋转 电枢式，电枢发出的电流通过转轴中孔送到旋转整流盘， 经整流后送至转子线圈从而达到对发电机励磁。 2．2 发电机励磁电流的调节过程 △由副励磁机——可控硅——AVR调节器——作为主励磁机定子励磁电流——来调节主励旋转电枢的输出电流— —送至旋转整流盘——转子绕组 △静止的永励副励磁机的电枢送出400Hz的电源，通过励磁电压调节器中的三相全控桥式可控硅整流器形成可调的 直流电源到交流励磁机的磁场绕组。

通过控制全控桥整流器的导通角来调节交流励磁机的磁场电流，从而达到调节发电机励磁电流的目的。 当DAVR故障时，由厂用电经工频手动励磁调节装置整流 后提供。发电机励磁。 工作原理 发电机的励磁电流由交流励磁机经旋转整流盘整流后提供，交流励磁机的励磁电流则由永磁机经调节装置中 的可控硅全控桥整流后提供，励磁电流的大小由自励磁调 节装置进行自动或手动调节，以满足发电机运行工况的要 求。 2.3 无刷励磁系统特点 2.3.1 励磁机与发电机同轴，电源独立，不受电力系统干扰 2.3.2 没有滑环和电刷，根除了碳粉污染，噪音低，维护简单2.3.3 具备高起始、响应持久、能有效地提高电力系统稳定性2.3.4 选扎整流盘设计合理、电流和电压余量大，运行可靠 2.3.5 采用双重数字AVR、功能齐全、故障追忆功能强 无刷励磁系统原理框图 整流盘及电路 整流盘采用双盘结构，一个正极盘，另一个负极盘。 整流盘与转轴间绝缘可靠、固定合理，能承受各种短路力矩的冲击而不产生位移。 电路接线是：励磁机电枢八个Y支路中心点通过短

发电机励磁系统调试措施

方案报审表 工程名称：生物热电综合利用项目编号：SDYN-SEPC-DPT-005 致：监理机构 现报上发电机励磁系统调试措施，请审查。 附件：发电机励磁系统调试措施 承包单位（章）： 项目经理： 日期： 专业监理工程师审查意见： 专业监理工程师： 日期： 总监理工程师审核意见： 项目监理机构（章）： 总监理工程师： 日期： 建设单位审批意见： 专业工程师：建设单位（章）： 项目负责人： 日期：日期： 填报说明：本表一式五份，由调试单位填报，建设单位、生产单位、项目监理机构、调试单位、施工单位各一份。特殊施工技术方案由承包单位总工程师批准，并附验算结果。

乙类调试技术措施会签页 调试单位： 年月日施工单位： 年月日监理单位： 年月日生产单位： 年月日建设单位： 年月日

生物热电综合利用项目发电机励磁系统调试措施 编制： 审核： 批准： 电力建设第一工程公司 2017年10月

目录 1.概述： (1) 2.励磁系统技术规范及要求： (1) 3. 调试依据及标准： (3) 4.调试目的： (3) 5.调试前应具备的条件及检查内容： (3) 6.调试程序、步骤和方法： (4) 7.调试所用仪器设备： (6) 8.调试质量目标及验评标准： (6) 9.安全措施： (6) 10．组织分工： (6) 11. 附录 (7)

1.概述： DEC-2000系列微机励磁装置是武汉长动控制技术有限公司生产的使用于同步发电机组的新一代的微机励磁调节装置，适用于发电机组无刷励磁系统和自并励励磁系统。具有结构简单的结构和极丰富的软件功能、可靠性高等特点。 2.励磁系统技术规范及要求： 2.1技术规范 2.1.1励磁方式：采用静止可控硅励磁。（采用武汉长动控制技术有限公司产品DEC-2000），双微机双通道。 2.1.2当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电压和电流的1.3倍时，励磁系统应保证长期连续、自动和没有死区的运行。 2.1.3励磁系统具有短时过载能力，强励倍数不小于2，允许强励时间10s。 2.1.4发电机静态调压精度：＜0.5%。 2.1.5发电机电压调整速度：不小于每秒0.3%，不大于每秒1%。 2.1.6频率特性：发电机空载运行状态下频率每变化1%，发电机机端电压变化不大于额定值得±0.1%。 2.1.7阶跃响应：超调量小于20%，振荡次数小于3次，调整时间小于5秒。 2.1.8自动励磁调节器的调压范围，发电机空载时应在70%～130%额定电压范围内稳定平滑调节，整定电压的分辨率不大于额定电压的0.2%～0.5%，手动调压范围，下限不高于发电机空载励磁电压的20%，上限不低于发电机额定励磁电压的110%，在全部调压范围内保证稳定地平滑调节。 2.1.9 控制方式采用PID控制，调节能力强，在小干扰下发电机电压和无功负荷浮动极小，在大干扰下不会导致发电机过压，确保发电机在各种运行工况下稳定运行。 2.1.10保证电压调节器(AVR) 可靠工作，该微机励磁系统由双自动通道构成。由两个独立的调节通道组成，各有一套主控箱及功能单元。具有从测量回路到功率输出级的100%冗余度，且机械上完全独立。通道各有两种运行方式。自动电压调节：简称AVR。以发电机机端电压为调节对象，根据电网电压变化，自动调节发电机输出功率，从而达到恒机端电压运行的目的。通常发电机励磁调节优先选用AVR方式。 励磁调节器具有通道间及通道内自动与手动方式间的人为切换功能。同时还具备完善的故障自检测功能。在整个励磁过程中在线检测通道测量到输出级之间的各种故障，当运行通

无刷励磁发电机的浅谈

无刷励磁发电机原理简介 一、励磁系统的基本构成 励磁系统由2部分构成，1、励磁功率单元，2、励磁调节单元 二、励磁系统作用 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之间无功功率分配。 3. 提高发电机并列运行的静态稳定性和暂态稳定性。 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。 三、励磁系统的分类 无刷励磁按照旋转整流器分为旋转二极管型和旋转可控硅型，目前实际上采用的均是旋转二极管型。 四、无刷励磁原理简述 1. 无刷励磁装置（本体）分几部分：永磁机（副励磁机）、AVR调节器、主励磁机、旋转整流装置（整流环）等。永磁机为旋转磁极型电机，转子为磁极（使用永久磁铁），与发电机转子同轴转动，定子电枢感应高频交流电，通过两组全控整流桥整流变成直流供给主励磁机励磁绕组（主励磁机为转动电枢型，定子为励磁绕组）形成磁极，主励磁机转子电枢感应输

出中频交流电供给整流环，整流环输出的直流电源送至发电机转子的励磁绕组。 通过调节副励磁机发出的直流电流（调节控制全桥整流器的导通角来调节交流励磁机的励磁电流）来调节发电机励磁，调节过程为：副励磁机→可控硅→AVR调节器→作为主励磁机定子励磁电流→调节主励磁旋转电枢的输出电流→旋转整流环→转子绕组。 2. 励磁机电枢绕组直接连至三相桥式全波旋转整流装置，旋转整流装置的正负极直接与主发电机转子连接，提供发电机励磁。因此励磁系统不需要电刷和滑环装置，如此构成了无刷励磁系统。 3. 无刷励磁系统原理图 4. 无刷励磁系统原理接线图 5. 旋转二极管励磁系统图

发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案

发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案 1．概述 电网“四大参数”中发电机励磁系统模型和参数是电力系统稳定分析的重要组成部分，要获得准确、可信度较高的模型和参数，现场测试是重要的环节。根据发电机励磁系统现场交接试验的一般习惯和行业标准规定的试验内容，本文选择了时域法进行发电机励磁系统的参数辨识及模型确认试验。这种试验方法的优点在于可充分利用现有设备，在常规性试验中获取参数且物理概念清晰明了容易掌握。发电机励磁参数测试确认试验的内容包括：1)发电机空载、励磁机空载及负载试验；2）发电机、励磁机时间常数测试；3）发电机空载时励磁系统阶跃响应试验；4)发电机负载时动态扰动试验等。现场试验结束后，有关部门要根据测试结果，对测试数据进行整理和计算，针对制造厂提供的AVR等模型参数，采用仿真程序或其他手段，验证原始模型的正确性，在此基础上转换为符合电力系统稳定分析程序格式要求的数学模型。为电力系统计算部门提供励磁系统参数。 2．试验措施编制的依据及试验标准 1）《发电机励磁系统试验》 2）《励磁调节器技术说明书》及《励磁调节器调试大纲》 3） GB/T7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求 4） DL/T650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 3 试验中使用的仪器设备 便携式电量记录分析仪，8840录波仪，动态信号分析仪以及一些常规仪表。 4 试验中需录制和测量的电气参数 1）发电机三相电压UA、UB、UC（录波器录制）； 2）发电机三相电流IA、IB、IC（录波器录制）； 3）发电机转子电压和转子电流Ulf、Ilf（录波器录制）； 对于三机常规励磁还应测量： 1)交流励磁机定子电压（单相）Ue（标准仪表监视） 2)交流励磁机转子电压和转子电流Uef、Ief（录波器录制）； 3)永磁机端电压Upmg（录波器录制和中频电压表监视）； 4)发电机端电压给定值Vref（由数字AVR直读）； 5)励磁机用可控硅触发角（由数字AVR自读）； 对于无刷励磁系统除发电机电压电流外，仅需测量励磁机励磁电压电流；但需制造厂家提供励磁机空载饱和特性曲线及相关参数。 5．试验的组织和分工 参加发电机励磁系统模型参数确认试验的单位有：发电厂、励磁调节器制造厂、山东电力调度中心、山东电力研究院等。因有关方面提供的机组参数不完整或不正确，使励磁系统参数测试工作有一定的难度和风险性，为保证试验工作的正常顺利进行和机组的安全，应建立完善的组织机构，各部门的职责和分工如下： 1)电厂生技部负责整个试验的组织和协调。 2)电厂继电保护班负责试验的接线及具体安全措施。 3)电厂运行人员负责常规的操作及机组运行状态的监视。

发电机静态励磁系统

发电机静态励磁系统 发电机静态励磁系统（参考EXC —9000 型）发电机励磁系统的主要任务是向发电机的励磁绕组提供一个可调的直流电流，以满足发电机正常运行的需要。无论在稳定运行或暂态过程中，同步发电机运行状态在很大程度上与励磁有关。对发电机的励磁进行的调节和控制，不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，而且可以提高发电机及其电力系统的技术经济指标。 WX21Z —085LLT 150MW 发电机采用的是静态励磁方式，也称为机端自并励励磁系统，指的是发电机出口处装设有一台降压的励磁变压器通过晶闸管向发电机提供受控的励磁电流，其显著特点是整个励磁装置中没有旋转的励磁机部分，电源来自静止的变压器所以又称为静态励磁系统。这种系统没有转动部分，励磁系统接线相对简单，维护简单，造价低，而且是一种高起始响应系统。但这种系统也有缺点，当发生发电机机端短路时，励磁电压会严重下降，以至完全消失。实际证明，在短路开始的0.5S 内，静态励磁与它励方式的励磁能力是很接近的，只是在短路0.5S 以后才明显下降。因此，只要发变组装设了动作时间小于0.5S 的快速保护，就能满足静态励磁系统的要求。 自动励磁调节器概述自动励磁调节器是发电机励磁控制系统中的控制设备，其基本任务是检测和综合励磁控制系统运行状态的信息，即发电机的端电压、静子电流、转子电流、有功功率、无功功率、发电机

频率等，并产生相应的控制信号，控制励磁功率单元的输出，以达到自动调节励磁、满足发电机及系统安全稳定运行的需要。自动励磁系统主要作用分析 1、控制发电机机端电压 在系统正常运行条件下，励磁调节系统供给同步发电机所需要的励磁功率，根据不同的负荷情况，自动调节励磁电流，以维持机端或系统某点电压在给定水平上。根据发电机的外特性曲线可知，造成发电机空载电势与端电压差值的主要原因是负荷电流中无功电流的大小，如果发电机的励磁电流保持不变时，当负荷的无功电流越大时，端电压降低也越严重，发电机的外特性曲线就是保持发电机转速不变，发电机的负载和负载功率因数为常数的情况下，发电机端电压随负载变化的曲线。我们所说的负载一共可以分为三类，即电感性负载、电容性负载、电阻性负载，发电机在接带这三种不同的负载时所对应的外特性曲线是不一样的，容性负载的增大使发电机端电压上升，而阻性和感性负载的增大使发电机端电压下降。从电力系统实际情况来看，负载都是阻性与感性的一种综合，当发电机接带这种综合负载时，发电机电枢反应的结果是将发电机气隙磁场削弱并扭曲，这就必然会使发电机的感应电势减小，因而使发电机的端电压降低，就必须增加转子励磁电流以增强主磁场，从而补偿由于电枢反应引起气隙磁场被削弱的程度。 2、控制无功功率分配发电机输出的无功功率和励磁电流有关，调节励磁可改变发电机输出的无功功率。在实际运行中，改变励磁会使端电压和输出无功功率都发生变化，但端电压变化较小，而输出的无

同步发电机励磁系统与励磁调节器

同步发电机励磁系统与励磁调节器 一般来说,与同步发电机励磁回路电压建立、调整以及必要时使其电压消失地有关元件和设备总称为励磁系统.励磁系统包括发电机绕组,励磁电源,励磁装置及调节电压有关地其他设备. 同步发电机地励磁系统一般由两部分组成.一部分用于向发电机地磁场绕组提供直流电流,以建立直流磁场,通常称为励磁功率输出部分.另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流或自动灭磁等以满足运行地需要,一般称为励磁控制部分或称之为励磁调节器. 励磁系统地主要作用： 电力系统正常运行时,维持发电机或系统某点电压水平.当发电机无功负荷变化时,一般情况下机端电压要发生相应变化,此时自动励磁调节装置应能供给要求地励磁功率,满足不同负荷情况下励磁电流地自动调节,维持机端或系统某点电压水平. 合理分配发电机间地无功负荷.发电机地无功负荷与励磁电流有着密切地关系,励磁电流地自动调节,要影响发电机间无功负荷地分配,所以对励磁系统地调节特征有一定地要求. 三、在电力系统发生短路故障时,按规定地要求强行励磁. 四、提高电力系统稳定性. 五、快速灭磁,当发电机或升压变压器内部发生故障时,要求快速灭 磁,以降低故障所造成地损害. 同步发电机地励磁方式 一、直流发电机供电地励磁方式 二、交流励磁机经整流供电地励磁方式 三、静止电流供电地励磁方式.励磁电流是通过励磁变压器、励磁 电流器取自同步发电机机端或外部辅助电流. 励磁调节器地构成 励磁自动调节指地是发电机地励磁电流根据机端电压地变化按预定要求进行调节,以维持端电压为给定值.所以自动调节励磁系统可以看作为一个以电压为被调量地负反馈控制系统.同步发电机地励磁调节方式可分为按电压偏差调节和按定子电流,功率因数地补偿调节两种.下面主要介绍按电压偏差调节方式.

发电机的自动励磁调节装置及调节形式实习报告

发电机的自动励磁调节装置及调节形式 姓名： 摘要 Xxx年x月x日至x月x日，学校为我们组织了为期x天的电厂实习，地点是xxxxxxxxxxxx。在实习期间，我们参观了电厂的每个部分，就比如：xxxxxxxxxxxxx,在这段期间我通过参观和向带队师傅的学习，认识了很多的生产设备，零件和工具，更加懂得了电厂的生产流程。在那么多的学习中我选择了发电机的自动励磁调节装置及调节形式来写报告。 1自动励磁调节装置 发电机励磁的原理：利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理. 自动励磁调节装置的工作原理：自动励磁装置根据发电机电压，负荷电流的变化，相应改变可控硅整流回路的可控硅导通角，使整流桥送入的电流发生变化。为取得励磁调节的快速性主励磁机一般采用100---200Hz中频交流同步发电机，副励磁机采用400---500Hz中频发电机。副励的励磁可用永磁机或自励恒压式。自动调节励磁装置通常由测量单元、同步单元、放大单元、调差单元、稳定单元、限制单元及一些辅助单元构成。被测量信号（如电压、电流等），经测量单元变换后与给定值相比较，然后将比较结果（偏差）经前置放大单元和功率放大单元放大，并用于控制可控硅的导通角，以达到调节发电机励磁电流的目的。同步单元的作用是使移相部分输出的触发脉冲与可控硅整流器的交流励磁电源同步，以保证控硅的正确触发。调差单元的作用是为了使并联运行的发电机能稳定和合理地分配无功负荷。稳定单元是为了改善电力系统的稳定而引进的单元。励磁系统稳定单元用于改善励磁系统的稳定性。限制单元是为了使发电机不致在过励磁或欠励磁的条件下运行而设置的。必须指出并不是每一种自动调节励磁装置都具有上述各种单元，一种调节器装置所具有的单元与其担负的具体任务有关。 自动励磁调节装置的作用：（１）电力系统正常运行时，能自动调节励磁装置，维持发电机或系统某点（如高压母线）电压水平。大大提高电压调节质量以及减轻运行人员的劳动强度。自动励磁调节装置的作用。（２）当电力系统由多台发电机并列运行时，通过励磁系统的自动调节可以稳定、合理地分配机组间的无功功率。（３）提高电力系统运行的稳定性及输电线路的传输功率。（4）提高带时限继电保护动作的灵敏度：因为电力系统内部短路时，电流有时可能大，且随时间而衰减，这样带时限继电保护装置的灵敏度就很难满足要求。而自动励磁调节装置能在发生短路故障时，强行励磁，使短路电流大为增加，提高保护动作的灵敏性。（5）短路故障切除后，加速系统电压的恢复。改善电动机的自启动条件。（6）改善并联运行同步发电机在失去励磁而转入异步运行或发电机进行自同期并列的工作条件。 对自动调节励磁装置的要求：（1）励磁系统应能保证发电机各种状态下所要求的励磁容量并适当留有裕度。（2）应具有足够大的强励顶值电压倍数及电压上升速度。（3）根据运行需要，应有足够的电压调节范围，装置的电压调差率应能随系统要求而改变。

发动机无刷励磁结构及原理

发电机无刷励磁结构及原理 一、励磁系统作用 励磁系统的主要作用就是维持发电机的电压在给定范围,主要有以下三点: 1、是保证电力系统运行设备的安全。电力系统中的运行设备都有其额定运行电压和最高运行电压。保证发电机端电压在容许水平上，是保证发电机及其电力系统设备安全运行的基础条件之一，这就要求发电机励磁系统不仅能够在静态下,而且在大扰动后的稳态下保证发电机在给定的容许水平上,一般发电机运行电压不得高于额定值的１0%。 2、保证发电机运行的经济性。发电机在额定值附近运行是最经济的，如果发电机电压下降,则输出相同的功率所需的定子电流将增加,从而使损耗增加。一般发电机运行电压不得低于额定值的90%；当发电机电压低于９5%时,发电机应该限负荷运行。 3、提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。 二、有刷励磁和无刷励磁的优缺点 发电机励磁系统一般分为有刷励磁和无刷励磁,它们各有优缺点,具体区别如下: 1、有刷励磁是通过与发电机同轴的直流发电机发出直流电，再经过电刷和滑环加在发电机转子线圈上。 优点是：发电机与励磁系统界限明显,相对独立、直观明了,转子励磁电流、励磁电压容易取得，数值准确、检修方便。 缺点是：由于电刷的存在,增加了接触电阻，随着励磁电流的增加，电刷和

滑环常常因接触不良导致发热,严重时会产生环火而烧毁刷架和滑环,并且电刷的质量也直接影响到运行的稳定性，故障率高；电刷磨损产生的碳粉对环境卫生有一定影响,容易污染轴承座,降低绝缘,给安全运行带来一定隐患;由于电刷存在磨损,运行人员要经常巡视、擦拭、更换电刷,在擦拭、更换时存有一定安全隐患。 2、无刷励磁系统是由发电机和与发电机同轴连接的励磁发电机组成,这种励磁发电机不同于和发电机同轴的直流发电机，这种励磁发电机实际上是交流发电机，它所发出的三相交流电通过连接在其轴上的旋转整流器进行整流，输出的直流电直接接在发电机转子绕组上，用来产生转子磁场。 优点是:由于没有电刷也就不存在接触不良以及因此产生的发热问题,更不会因产生电火花而烧毁设备；没有电刷也就没有磨损的碳粉,发电机两端会比较洁净；运行中不用更换电刷,运行维护少。 缺点是:因励磁发电机输出的直流电直接接在发电机转子绕组上,这样很难测量转子的实际电流，一般根据转子电压等相关参数计算出转子电流,计算值和实际值存在一定偏差。而且一旦旋转整流器出现故障,不仅维修困难（需要停机检修)而且会威胁发电机的正常运行。

改善电网电压水平的发电机励磁系统调差系数优化策略

DOI :10.7500/AEPS201301231 一改善电网电压水平的发电机励磁系统调差系数优化策略 安一军1,穆一钢1,郑太一2,王明星1,刘柏林1,姜一旭2 (1. 东北电力大学电气工程学院,吉林省吉林市132012;2.国网吉林省电力有限公司,吉林省长春市130021)摘要:充分发挥发电机无功电压调节潜力,改善电网电压质量,是电力系统无功电压控制的重要目 标三从改善电网全运行电压水平角度出发,提出了发电机励磁系统调差系数优化整定策略三分析了发电机励磁系统调差系数对电网电压的影响,给出了发电机励磁系统调差系数分区整定原则,建立了以系统多运行方式下中枢点电压波动指标为最小的目标函数,以电网潮流约束方程和发电机励磁系统调差系数为控制变量的优化模型,采用粒子群优化算法对其模型进行求解三将优化策略应用到吉林省电网发电机励磁系统调差系数整定中,仿真结果与实际应用均表明,提出的优化整定策略对改善电网运行电压质量,提高发电机无功调节潜力具有重要的意义三关键词:无功电压控制;励磁系统;调差系数;控制策略;粒子群优化算法 收稿日期:2013-01-29;修回日期:2013-05-24三 教育部长江学者和创新团队发展计划资助项目(IRT1114) 三0一引言 电压是电能质量的重要指标,维持正常的电压水平是电力系统安全经济运行的重要保障三电网电压水平与无功功率平衡密切相关,当系统中无功电 源与无功负荷平衡关系被打破时,将会引起电压变 化,严重时导致电压越限,影响系统的安全运行[ 1-2] 三合理调控无功电源是保证电压水平的重要措 施三同步发电机作为电力系统中重要的无功电源,具有无功调节范围大二快速自动连续无功调节二无功 调节品质好二无需附加投资等特点,对电网的电压水 平具有重要的影响[ 3] 三励磁系统调差系数是描述同步发电机无功电压 外特性的参数,其值大小不但对发电机电压和无功功率具有重要影响,也间接影响到电网电压水 平[4-6] 三因此,有必要对励磁系统调差系数进行合理 整定三 目前,电力企业管理部门按照发电机励磁系统技术要求的国家标准,对发电机励磁系统调差系数 的整定以保证发电厂内发电机安全运行且并列运行 的发电机间无功功率合理分配为目标[7] ,并未考虑 发电机励磁系统调差系数对电网电压的支撑作用三笔者曾对某省级电力系统中发电机励磁系统调差系数现状进行过深入调研,发现该电力系统中各发电 机间励磁系统调差系数整定值差异较大,并未充分 发挥发电机的无功调节能力[ 8] 三国内外学者对励磁系统调差系数的整定也展开 了深入研究,文献[9-10] 以单机无穷大系统为研究对象,分析了励磁系统调差系数对电力系统功角稳定性的影响;文献[11-13]研究了励磁系统调差系数对电力系统电压稳定性的影响,并给出了提高电力系统电压稳定性的励磁系统调差系数控制措施;文献[14]提出基于全网网损最小为目标,典型运行方式下部分发电机励磁系统调差系数的优化配置方案,但是并未考虑励磁系统调差系数的整定对电网电压水平的改变程度三 本文从改善电网全运行电压水平的角度出发,在基于电网分区结果的基础上,提出发电机励磁系统调差系数优化整定策略三通过建立吉林省电网发电机励磁系统调差系数的优化模型,采用改进的粒子群优化方法给出了发电机励磁系统调差系数优化整定方案三仿真分析和实际运行效果证明了本文所提策略的有效性三 1一励磁系统调差系数基本概念 同步发电机励磁系统调差系数决定了发电机无功电压调节特性三发电机的励磁系统调差系数是指发电机端电压U G 随发电机无功功率Q G 变化而变 化的直线斜率,其表达式为:β=-ΔU G ΔQ G (1)按照调差系数的定义可以分为正调差二负调差和零调差,如图1所示三 79 第37卷一第23期2013年12月10 日Vol.37一No.23Dec.10,2013

发电机励磁调节器原理解读

发电机励磁调节原理 水轮发电机励磁的自动调节 1 水轮发电机的励磁方式 同步发电机将旋转的机械能转换成为电能,在转换中需要有一个直流磁场。而产生这个磁场的直流电流称为励磁电流。 励磁方式是指发电机获得励磁电流的方式: ?从其它电源获得励磁电流的发电机称为他励发电机; ?从发电机本身获得励磁电流的发电机称为自励发电机。

2由交流励磁机供电的励磁方式 这种励磁方式的发电机(GS采用交流励磁机(G1提供励磁电流。 G1与GS同轴,它输出的交流电流经整流后供GS励磁,因此属于他励方式。 若G1的励磁电流由自身提供,则G1为自励方式; 若G1的励磁电流由另外一台励磁机(称为交流副励磁机G2提供,则G1为他励方式。而G2可以是具有自动恒压装置的交流发电机,并且G2输出的交流电流经整流后供G1励磁。 交流副励磁机 交流 励磁机

励 磁 同步发电机他励他励永磁机励 磁他励励 磁

优点:设备少、结构简单、维护方便;

缺点:在发电机或系统发生短路时,由于电压的大幅下降或消失,导致励磁电流的下降或消失,而此时本应大大增加励磁(即强行励磁来维持电压的。 考虑到现代大型电网多采用封闭母线,且高压电网一般都装有快速保护,认为有足够的可靠性,故采用自并励的机组较多。 ?自复励方式 为了克服自并励方式在发生短路时不能提供较大的励磁缺点,发电机还可采用自复励方式。与自并励方式相比,自复励方式除设有整流变压器外,还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器(亦称串联变压器。其原理是,当短路故障发生时电压降低,但电流却巨增,则串联变压器的作用是将该电流转换成为励磁电流。因此,这种励磁方式具有两种励磁电流,即整流变和励磁变的励磁电流。

同步发电机励磁控制实验..

实验报告 课程名称： 电力系统分析综合实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 同步发电机励磁控制实验 实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的 1.加深理解同步发电机励磁调节原理和励磁控制系统的基本任务； 2.了解自并励励磁方式和它励励磁方式的特点； 3.熟悉三相全控桥整流、逆变的工作波形；观察触发脉冲及其相位移动； 4.了解微机励磁调节器的基本控制方式； 5.掌握励磁调节器的基本使用方法； 6.了解电力系统稳定器的作用；观察强励现象及其对稳定的影响。 二、原理与说明 同步发电机的励磁系统由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成，它们和同步发电机结合在一起就构成一个闭环反馈控制系统，称为励磁控制系统。励磁控制系统的三大基本任务是：稳定电压，合理分配无功功率和提高电力系统稳定性。 图1 励磁控制系统示意图 实验用的励磁控制系统示意图如图l 所示。可供选择的励磁方式有两种：自并励和它励。当三相全控 专业： 电气工程及其自动化 姓名： 学号： 日期： 地点：教2-105

桥的交流励磁电源取自发电机机端时，构成自并励励磁系统。而当交流励磁电源取自380V市电时，构成它励励磁系统。两种励磁方式的可控整流桥均是由微机自动励磁调节器控制的，触发脉冲为双脉冲，具有最大最小α角限制。 微机励磁调节器的控制方式有四种：恒U F (保持机端电压稳定)、恒I L(保持励磁电流稳定)、恒Q(保持发电机输出无功功率稳定)和恒α(保持控制角稳定)。其中，恒α方式是一种开环控制方式，只限于它励方式下使用。 同步发电机并入电力系统之前，励磁调节装置能维持机端电压在给定水平。当操作励磁调节器的增减磁按钮，可以升高或降低发电机电压；当发电机并网运行时，操作励磁调节器的增减磁按钮，可以增加或减少发电机的无功输出，其机端电压按调差特性曲线变化。 发电机正常运行时，三相全控桥处于整流状态，控制角α小于90?；当正常停机或事故停机时，调节器使控制角α大于90?，实现逆变灭磁。 三、实验项目和方法 (一) 不同α角(控制角)对应的励磁电压波形观测 (1)合上操作电源开关，检查实验台上各开关状态：各开关信号灯应绿灯亮、红灯熄； (2)励磁系统选择它励励磁方式：操作“励磁方式开关”切到“微机它励”方式，调节器 面板“它励”指示灯亮； (3)励磁调节器选择恒α运行方式：操作调节器面板上的“恒α”按钮选择为恒α方式，面 板上的“恒α”指示灯亮； (4)合上励磁开关，合上原动机开关； (5)在不启动机组的状态下，松开微机励磁调节器的灭磁按钮，操作增磁按钮或减磁按钮 即可逐渐减小或增加控制角α，从而改变三相全控桥的电压输出及其波形。 注意：微机自动励磁调节器上的增减磁按钮键只持续5秒内有效，过了5秒后如还需