72发电机励磁系统简述及提高励磁系统整流装置可靠性的分析3
发电机励磁系统简述及提高励磁系统整流装置可靠性的分析
发电机励磁系统简述及提高励磁系统整流装置
可靠性的分析
王 强 贾千峰
（大唐长春第二热电有限责任公司）
摘 要：发电机励磁系统根据励磁电流的供给方式可分为：他励发电机和自励发电机两种，现役国产大型发电机组励磁系统一般都采用自励形式。我们通过对发电机励磁系统日常运行及维护，总结出几点提高励磁系统整流装置可靠性的意见。
关键词：发电机 励磁系统 有关特性 整流装置 可靠性
正 文：
同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是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源的，则称为自励发电机。
一、发电机的励磁电流供给方式
1、直流发电机供电的励磁方式
这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。
2、交流励磁机供电的励磁方式
现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，具有工作可靠，结构简单，制造工艺方便等优点。缺点是噪音较大，交流电势的谐波分量也较大。
3、无励磁机的励磁方式
在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。自复励磁方式除设有整流变压外，还设有串联在发电机定子回路的大功率电流互感器。这种互感器的作用是在发生短路时，给发电机提供较大的励磁电流，以弥补整流变压器输出的不足。这种励磁方式具有两种励磁电源，通过整流变压器获得的电压源和通过串联变压器获得的电流源。
二、发电机与励磁电流的有关特性
1、电压的调节
自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应基本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。
2、无功功率的调节：
发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发电机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的无功功率，必须调节发电机的励磁电流。此时改变的发
发电机本体 第二届全国发电厂电气专业技术交流研讨会论文集
电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只是改变了送入系统的无功功率。
3、无功负荷的分配：
并联运行的发电机根据各自的额定容量，按比例进行无功电流的分配。大容量发电机应负担较多无功负荷，而容量较小的则负提供较少的无功负荷。为了实现无功负荷能自动分配，可以通过自动高压调节的励磁装置，改变发电机励磁电流维持其端电压不变，还可对发电机电压调节特性的倾斜度进行调整，以实现并联运行发电机无功负荷的合理分配。
三、自动调节励磁电流的方法
在改变发电机的励磁电流中，一般不直接在其转子回路中进行，因为该回路中电流很大，不便于进行直接调节，通常采用的方法是改变励磁机的励磁电流，以达到调节发电机转子电流的目的。常用的方法有改变励磁机励磁回路的电阻，改变励磁机的附加励磁电流，改变可控硅的导通角等。这里主要讲改变可控硅导通角的方法，它是根据发电机电压、电流或功率因数的变化，相应地改变可控硅整流器的导通角，于是发电机的励磁电流便跟着改变。这套装置一般由晶体管，可控硅电子元件构成，具有灵敏、快速、无失灵区、输出功率大、体积小和重量轻等优点。在事故情况下能有效地抑制发电机的过电压和实现快速灭磁。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。
四、励磁调节器的组成部件及辅助设备
1、励磁调节器的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电源，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.UPSAC220v电源；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。
2、励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能。根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
五、提高励磁系统整流装置可靠性的几点意见
1、采用优质大功率元件
近年来，用于交流励磁机励磁的可控整流元件及用于自并励磁系统的晶闸管，额定电压可达3500～4000V，电流达1500～3000 A，运行可靠，元件的故障率很低。据国外统计，大功率晶闸管每年每10万支中仅1支发生故障，整流管的故障率更低。国内大功率整流元件也极少发生故障。因此早期的故障较多的、采用多个200～500 A、1000 V 左右元件串、并联组成的整流装置，宜更换成每柜1组大功率三相整流桥的优质整流装置。目前可控整流柜单柜容量为1500～1 800 A，不可控整流柜约为2000 A，大型发电机仍需采用多柜并联。柜间的均流问题比较容易解决，一般无需采取特殊措施，除制造厂在柜体结构、元件选配时注意均流外，设计施工单位在电源电缆敷设时也要注意使各柜间电源电缆的阻抗相等。
2、整流装置不必强调在线检修
有的整流装置为了便于在线更换功率整流元件，将整流组件设计成插拔式结构。即整流组件的导电部分与母线的连接为插入式，没有螺栓，在发电机运行中可以拔出更换故障的整流组件。由于整流元件的故障率很低，又有充足的裕度，偶尔发生1个元件损坏，并不影响发电机所有的运行方式，因此损坏的元件可在发电机小修时更换，不必带电立时修复。实际上，在整流柜运行中拔插大功率的整流插件，在电厂中是较难真正实行的。插拔式结构还存在大电流触头接触不良的可能性，可能因此而引发事故。
3、励磁系统整流装置冷却方式的选用
（1）水冷
由于水冷却器直接与带电部分接触，需采用处理后的纯净水，一般只适用于水内冷发电机。有的水冷装置的冷却水直接使用工业水，不但不安全，而且容易腐蚀及结垢，造成故障。
（2）封闭式强制风冷
封闭式强制风冷是将整流元件的冷却空气由水冷却器冷却后循环运行。一般1台发电机所有的整流柜采用统一
的冷却风道，冷却风机2台互为备用。其优点是冷却空气清洁，绝缘条件好。缺点是冷却系统较复杂，成本较高，而且当通风系统故障时将失去励磁，使发电机停机，因此使用较少。
（3）开启式强制风冷
这是目前最常用的整流装置冷却方式。整流装置的冷却风从柜外引入，经散热器后排出柜外。发电厂中整流装置安装处的空气中灰尘含量较多，在强力通风条件下，灰尘容易被散热片阻档，积聚在散热器上，造成事故。因此开启式强制风冷的整流柜，要求在进风口装设空气过滤器。但这将加大风阻，因此必须相应加大风机的风压。目前国产整流柜大都不装设空气过滤器，这就增加了整流装置的事故率。为了保证通风系统的可靠性，采用单风机双电源时，电源如果发生故障，应能自动切换；采用双风机时，如果1台风机发生故障，整流装置应仍能带额定负载运行。如果风机故障不能保证额定负载，则应由风速继电器发出信号，由运行人员将故障整流柜退出运行。由于风速检测装置可靠性较差，容易产生
误动，因此风速继电器不宜用于切机，只发信号。
（4）自然风冷
自然风冷，简单可靠，但大功率整流元件的功耗大，即使金属散热的散热器面积很大，热量也难以散出。所以自然风冷过去只用于小功率整流装置。
（5）热管式散热器
近年来，热管式散热器有了很大的发展。热管式散热器在整流装置上的应用，使大功率整流柜采用自然冷却成为可能。励磁整流装置采用的热管散热器是铜—水重力回流式热管散热器。它采用水作为工作介质，密封在特制的铜管内。与整流元件直接接触的部分为受热体，整流元件发的热量经铜管传给冷却水，水吸收热量后汽化成蒸汽迅速扩展至整个铜管，铜管的外部为散热片，蒸汽由管壳经散热片散热后冷却成水，依靠重力回流至吸热面。采用热管式散热器是整流装置一个革命性的改进，虽然现在还处在开发阶段，还需要积累更多的制造和运行经验，但可以相信，以其简单、可靠、噪声低的优点必将得到广泛的应用。
近十多年来，由于新技术，新工艺和新器件的涌现和使用，使得发电机的励磁方式得到了不断的发展和完善。在自动调节励磁装置方面，也不断研制和推广使用了许多新型的调节装置。由于采用微机计算机用软件实现的自动调节励磁装置有显著优点，目前很多国家都在研制和试验用微型机计算机配以相应的外部设备构成的数字自动调节励磁装置，这种调节装置将能实现自适应最佳调节。
参考文献：
（1）汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件（试行本）[S].水利电力部，1988．
（2）大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件[S].电力工业部，1998
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
同步电动机励磁系统常见故障分析
同步电动机励磁系统常见故障分析 作者：陆业志 本文结合KGLF11型励磁装置，对其在运行中的常见故障进行分析。 1 常见故障分析 (1)开机时调节6W，励磁电流电压无输出。 原因分析：励磁电流电压无输出，肯定是晶闸管无触发脉冲信号，而六组脉冲电路同时无触发脉冲很可能是移相插件接触不良，或者同步电源变压器4T损坏，造成没有移相给定电压加到六组脉冲电路的1V1基极回路上，从而六组脉冲电路无脉冲输出导致晶闸管不导通。 (2)励磁电压高而励磁电流偏低。 原因分析：这是个别触发脉冲消失或是个别晶闸管损坏的缘故。个别触发脉冲消失可能是脉冲插件接触不良。另外图1中三极管1V1、单极晶体管2VU及小晶闸管9VT损坏，或者是电容2C严重漏电或开路。如果主回路中晶闸管1VT～6VT中有某一个开路或是触发极失灵，同样会导致输出励磁电流偏低的现象。 (3)合励磁电路主开关时，励磁电流即有输出。 原因分析：这是由于图1所示脉冲电路中的三极管1V1集电极-发射极之间漏电，即使移相电路还未送来正确的控制电压，也会导致1C充电到2VU导通的程度。2VU即输出触发使小晶闸管9VT导通，2C经9VT放电而发出脉冲令1VT、3VT、6VT之一触发导通，使转子励磁电路中流过直流电流。 (4)同步电动机起动时，励磁不能自行投入。 原因分析：励磁不能自行投入。肯定是自动投励通道电路中断或工作不正常，因此可能是投励插件与插座间接触不良，或是图2所示投励电路中的三极管3V1、单结晶体管4VU工作不正常，电容5C漏电、电位器W′损坏。另外是移相插件同样有接触不良现象，或者是图3所示移相电路的小晶闸管10VT损坏等等。 (5)运行过程中励磁电流电压上下波动。 原因分析：引起励磁电流电压输出不稳的原因很多，主要有1)脉冲插件可能存在接触不良，造成个别触发脉冲时有时无。2)图1所示脉冲电路的电位器4W松动，使三极管1V1电流负反馈发生变化，造成放大器工作点不稳定，从而影响晶闸管主回路输出的稳定性。另外，如果电容2C漏电或单结晶体管2VU及三极管1V1性能不良，也会引起触发脉冲相位移动。3)图3所示移相电路的电位器6W松动或接触不良，将会使移相控制电压Ed间歇性消失，引起励磁电流电压输出大幅度波动。另外，如果稳压管7VS、8VS损坏，都会使Ey随电网电压波动而波动，使Ed输出波动，造成晶闸管主回路直流输出不稳。 (6)励磁装置输出电压调不到零位。
最新发电机励磁系统
发电机励磁系统
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。 三、励磁系统方式： 励磁方式，就是指励磁电源的不同类型。 一般分为三种：直流励磁机方式、交流励磁机方式、静止励磁方式。 静止励磁系统。由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。
第一章 同步发电机励磁系统概述
第一章 同步发电机励磁系统概述 [ 摘 要 ] 本文阐述了同步发电机励磁系统的任务及发展，讨论了同步发电机的不同励磁方式及其特点，最后介绍了在发电机励磁控制系统的基本要求和相关技术。 [ 关键词 ] 同步发电机 励磁系统 第一节 同步发电机励磁系统的任务和发展 同步发电机的励磁系统一般由两部分组成。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,通常称为励磁功率输出部分（或称为功率单元）。另一部分用于在正常运行或发生事故时调节励磁电流,以满足运行的需要。这一部分包括励磁调节器、强行励磁、强行减磁和自动灭磁等,一般称为励磁控制部分(或称为控制单元)。 不论在系统正常还是在故障情况下,同步发电机的直流励磁电流都需要控制，因此励磁系统是同步发电机的重要组成部分。励磁系统不但与发电机及其相联的电力系统的运行经济指标密切相关,而且与发电机及其电力系统的运行稳定性能密切相关。 一．同步发电机励磁系统的任务 （一)控制发电机的端电压 维持发电机的端电压等于给定值是电力系统调压的主要手段之一，在负荷变化的情况下，要保证发电机的端电压为给定值则必须调节励磁。 由发电机的简化相量图(图1-1)可得: E U jI X q f f d =+ ??（1-1) 式中：??E ｑ——发电机的空载电势； U ｆ——发电机的端电压； I f ——发电机的负荷电流比例。 图１-1 同步发电机简化向量图 式(1-1）说明，在发电机空载电势E q 恒定的情况下，发电机端电压U f 会随负荷电流Ｉf 的加大而降低，为保证发电机端电压U f 恒定,必须随发电机负荷电流I f 的增加（或减小)，增加(或减小)发电机的空载电势E q ,而E ｑ 是发电机励磁电流Ｉfq 的函数(若不考虑饱和,Ｅｑ 和Ｉfq 成正比），故在发电机运行中,随
最新发电机的励磁系统介绍
发电机的励磁系统介 绍
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1.1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0.8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1.1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1.1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7500KVA，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、
发电机自并励励磁自动控制系统方案
辽宁工业大学 电力系统自动化课程设计<论文） 题目：发电机自并励励磁自动控制系统设计<4） 院<系）：电气项目学院 专业班级：电气085 学号： 学生姓名： 指导教师：<签字） 起止时间：2018.12.26—2018.01.06
课程设计<论文）任务及评语 院<系）：电气项目学院教研室：电气项目及其自动化 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要
同步发电机励磁控制系统承担着调节发电机输出电压、保障同步发电机稳定运行的重要责任。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机运行的可靠性和稳定性，为电网提供合格的电能，而且还可有效地改善电力系统静态与暂态稳定性。要实现这个目的，就必须根据负载的大小和性质随时调节发电机的励磁电流。 本文采用自励系统中接线最简单的自并励励磁系统，针对同步发电机论述了自并励励磁自动控制系统的特点及发展现状，分析了自并励励磁自动控制的原理和实现方法，提出了基于AT89C51单片机的同步发电机自并励自动控制系统的设计思路，对于所设计的单片机最小系统经过经济性与技术性的比较后，选用了按键电平复位电路和内部时钟电路，并在此基础上设计了励磁装置的硬件系统和软件系统。最后又对整个系统进行了MATLAB仿真，以用来对比运用算法所得结果与仿真所得结果是否在误差允许范围内。 关键词：自并励励磁自动控制系统；AT89C51单片机；MATLAB仿真 目录 第1章绪论1 1.1励磁控制系统简况1 1.2本文主要内容1 第2章发电机自并励励磁自动控制系统硬件设计3 2.1发电机自并励励磁自动控制系统总体设计方案3 2.2单片机最小系统设计3 2.3发电机自并励励磁自动控制系统模拟量检测电路设计6 2.4直流稳压电源电路设计7 第3章自并励励磁控制系统软件设计10 3.1软件实现功能总述10 3.2流程图设计10 3.3程序清单12 第4章 MATLAB建模仿真分析13 4.1M ATLAB软件简介13 4.2系统仿真模型的设计13 第5章课程设计总结16
同步发电机励磁系统的简述
同步发电机励磁的简述 摘要：励磁系统是同步发电机组的重要构成部分，它的技术性能及运行的可靠性，对供电质量、继电保护可靠动作、加速异步电动机自启动和发电机与电力系统的安全稳定运行都有重大的影响。随着国内外励磁系统的研制不断取得进展，各型励磁系统不断涌现。综合各种因素的比较，交流无刷励磁机励磁系统和静止励磁系统（发电机自并励系统）两种励磁系统在工程是实际应用中占有很大的优势。 关键词：励磁直流发电机交流励磁机永磁机稳定 笔者所涉及的火电厂主要为中小型火力发电厂，下面着重介绍在我们所涉及的工程中常用的他励交流励磁机励磁系统和静止励磁系统（发电机自并励系统）两种励磁系统，其他励磁系统只做简单介绍。 一、概述 励磁系统是提供同步发电机可调励磁电流装置的组合。同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成，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：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。整个励磁自动控制系统是由励磁调节器、励磁功率单元、发电机构成的一个反馈控制系统。 对同步发电机的励磁进行控制，是对发电机的运行实行控制的重要内容之一。电力系统在正常运行时，发电机励磁电流的变化主要影响电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配，在某些故障情况下，发电机端电压降低将导致
电力系统稳定水平下降。为此，当系统发生故障的时候，要求发电机迅速增大励磁电流，以维持电网的电压水平及稳定性，可见，同步发电机励磁的自动控制在保证电能质量，无功功率的合理分配和提高电力系统运行的可靠性方面都起着非常重要的作用。优良的励磁控制系统不仅可以保证发电机可靠运行，提供合格的电能，而且还可以有效提高系统的技术指标。 二、同步发电机励磁系统的分类及其性能特点 同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场，而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。根据励磁电流的供给方式，凡是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源的，则称为自励发电机。 同步发电机的励磁电源实质上是一个可控的直流电源。为了满足正常运行的要，发电机励磁电源必须具备足够的调节容量，并且要有一定的强励倍数和励磁电压响应速度。在设计励磁系统方案时，首先应考虑他的可靠性。为了防止系统电网故障对他的影响，励磁功率单元往往作为发电机的专用电源，另外，它的起励方式也应力求简单方便。 在电力系统发展初期，同步发电机容量不大，励磁电流由与发电机组同轴的直流发电机供给，既所谓直流励磁机励磁系统。随着发电机容量的提高，所需励磁电流也相应增大，机械整流在换流方面遇到了困难，而大功率半导体整流元件制造工艺却日益成熟，于是大容量机组的励磁功率单元就采用了交流发电机和半
同步发电机励磁系统概述
同步发电机励磁系统概述 励磁系统是同步发电机的重要组成部分,直接影响发电机的 运行特性。励磁系统一般由两部分构成：第一部分是励磁功率单元，它向同步发电机的励磁绕组提供直流励磁电流；第二部分是 励磁调节器，它根据发电机的运行状态，自动调节功率单元输出 的励磁电流，以满足发电机远行的要求。 同步发电机励磁系统的任务 无论在稳态运行或暂态过程中，同步发电机的运行状态在很 大程度上与励磁有关。优良的励磁系统不仅可以保证发电机运行 的可靠性和稳定性，而且可以有效地提高发电机及其相联的电力 系统的技术经济指标。为此，在正常运行或事故情况下，同步发 电机都需要调节励磁电流。励磁调节应执行下列任务。 一、电压控制及无功分配 在发电机正常运行工况下，励磁系统应维持发电机端电压 (或升压变压器高压侧电压)在给定水平。当发电机负荷改变而 端电压随之变化时，由于励磁调节器的调节作用，励磁系统将自 动地增加或减少供出的励磁电流，使发电机端电压回复到给定水平，保证有一定的调压精度。当机组甩负荷时，通过励磁系统的 调节作用，应限制机瑞电压使之不致过份升高。另外．当几台机 组并列运行时，通过励磁系统应能稳定地分配机组的无功功率。 维持电压水平和机组间稳定分损无功功率，这是励磁调节应执行 的基本任务。调节作用，应限制机瑞电压使之不致过份升高。另外．当几台机组并列运行时，通过励磁系统应能稳定地分配机组的无功功率。维持电压水平和机组间稳定分损无功功率，这是励磁调节应执行的基本任务。 二、提高同步发电机并列运行的稳定性 电力系统可靠供电的首要要求，是使并入系统中的所有同步 发电机保持同步运行。系统在运行中随时会遭受各种扰动，这样，伴随着励磁调节,系统将由一种平衡状态企图建立新的平衡状
发电机励磁系统
发电机励磁系统 1、励磁系统的重要作用 励磁系统的主要作有：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间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）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。二、励磁系统的工作原理励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。三、发电机励磁系统的组成励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则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。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源.厂用DC220v合闸电源；需要提供以下空接点，自动开机.自动停机.并网（一常开，一常闭）增，减；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器
发电机励磁系统调试过程中无法升压及无功波动的分析处理 田卫兵
发电机励磁系统调试过程中无法升压及无功波动的分析处理田卫兵 发表时间：2018-10-17T10:35:39.277Z 来源：《电力设备》2018年第17期作者：田卫兵 [导读] 摘要：本文通过对NES6100系列励磁调节系统调试过程中出现的短路故障进行分析和讨论，并结合积累的运行经验，对其故障诊断技术所存在的问题及其特点进行深入性的探讨。 （石横特钢集团有限公司发电厂山东泰安 271600） 摘要：本文通过对NES6100系列励磁调节系统调试过程中出现的短路故障进行分析和讨论，并结合积累的运行经验，对其故障诊断技术所存在的问题及其特点进行深入性的探讨。 关键词：励磁系统；触发角；续流电阻；无功波动。 发电机励磁系统是发电机的重要组成部分，它对发电机自身及电力系统安全稳定运行，起着重要的作用。发电厂两台发电机励磁系统目前采用某汽轮机厂家励磁调节器，该系统为2008年投运，已经运行10年。因寿命到期在近几年运行期间，该励磁系统故障频繁。 针对以上问题，也全方位与使用某汽轮机厂家机组的兄弟厂家技术交流，大部分厂家存在的问题与我公司相同，部分单位已经更换了其他厂家的励磁系统，为解决励磁系统目前存在的问题，确保发电机组大修后机组安全、稳定运行。建议利用大修期间，对励磁系统整体升级改造。 发电厂针对某汽轮机厂家机组配套励磁系统以及我公司其它励磁厂家进行多方面交流，新疆昆玉发电机组及我公司1#TRT机组的励磁系统，均采用北京前锋科技有限公司的产品WKLF-502，均能正常运行。但是北京前锋励磁系统在某汽轮机厂家三机无刷励磁机组中没有使用业绩，经咨询南京南瑞励磁系统在某汽轮机厂家三机无刷发电机有相关业绩。 17年8月3日～4日，装备部与发电厂一行3人到上海宝钢梅山钢铁公司（简称：梅山钢铁）、国网南瑞集团公司（简称：南瑞集团）对南京梅山钢铁2台某汽轮机厂家三机无刷发电机进行了现场考察，梅山钢铁励磁系统均采用南瑞SVAR-2000第二代发电机励磁系统，运行至今未出现任何问题，其发电机、副励磁机、励磁机参数均与我公司发电机组一致，证明某汽轮机厂家无刷励磁发电机完全可以采用其它厂家励磁系统，不是仅局限于某汽轮机厂家自身的励磁系统。 根据南京梅山钢铁两台三机无刷励磁发电机的使用情况，以及南瑞励磁系统生产现场考察，南瑞励磁系统在国内使用业绩较突出，南瑞集团从研发、设计、生产、售后等综合实力在国内排名超前，南瑞励磁系统质量可靠，稳定性较强。比容量机组励磁系统价格约25万元左右，与某汽轮机厂家配套励磁系统对比，其性价比较高。为了确保发电机组大修后，励磁系统安全稳定运行；综合考虑，本次改造优先选用南京南瑞第四代NES6100系列励磁调节系统。 一、NES6100系列励磁调节系统调试过程中问题及处理分析 1、29日晚零起升压，机端电压无法升到额定。 1）具体现象 2018年4 月29 日开机，当机组转速达到3000 转后，对永磁机输出电压进行测量为210V，频率为400Hz。通过修改工控机励磁软件界面投入零起升压功能，现地建压，随后现地手动增磁增加电压给定，发现随着机端电压的上升，触发角度下降迅速。当触发角度下降到60度时，机端电压达到70%，励磁电压、励磁电流及触发角发生异常，调节器自动逆变。怀疑是续流回路问题，主回路如下图： 单相全控桥主回路示意图 2）原因分析 单相整流励磁，续流电阻一般取转子电阻的10 倍左右，此励磁系统续流电阻为12 只100Ω/200W 电阻四并三串，最终续流电阻阻值为75Ω。其中在正极串联二极管，以防止励磁机转子电流与续流电阻形成回路，可控硅因无法维持最小工作电流而关断。用万用表电阻档量二极管正向电阻为125KΩ，反向电阻为1.041MΩ，二极管档量正向压降为0.66V 可见二极管正常，但因其正向电阻过大，失去为维持单相全控桥正常工作的续流作用。建压后单相全控桥接受调节器所发脉冲开始整流，由于励磁机转子感性作用，可控硅无法正常的开启与关断，导致整个整流装置无法正常工作。设计中单相全控桥的续流电阻串联二极管采用的是三相全控桥中频整流桥的方案，且在此励磁系统为首次应用。由于厂内无法模拟转子，该方案只能在现场进行动态验证。 3）检验方法 将整流柜去励磁机的电缆拆除，甩开二极管，调节器在开环状态下做整流装置的小电流试验。整流装置能够正常工作，输出直流电压正确，问题解决。 2、4月30日发电机并网后，无功波动，修改参数后机端电压过压解列。 1）具体现象 4月30日并网，并网后发现无功有较大波动，随即在调节器励磁界面查看定子电压和定子电流一次值。发现励磁界面的机端电压100%对应的是一次值10.5kV，但保护装置上一次值并未达到机端额定电压10.5kV。现场排查后，发现励磁参数中，PT 变比为138。经电厂人员
发电机励磁系统典型事故分析
孟凡超老师：发电机励磁系统典型事故分析（1） 1.保护装置误报“转子回路一点接地”故障处理 （1）故障现象： 励磁调节器起励，发电机机端电压逐步建立，经过一个过渡过程后趋于稳定值，然而此时保护装置报“转子回路一点接地”故障，发电机运行正常。 利用转子电压表通过测量发电机转子正、负极对地电压，两极对地电压均不 为零，说明发电机转子没有发生一点接地故障。按保护装置的复归按钮，“转子回路一点接地”故障信号消失。 （2）故障分析： 分析保护装置中“转子回路一点接地” 动作原理知道，保护装置根据转子电压判断转子接地故障。当励磁调节装置刚起励时，发出初励电源投入命令，转子电压升高，发电机电压上升，经过一段时间延迟后，励磁调节装置自动退出初励电源，由于励磁调节器机端电压初始参考值低于初励电源产生的机端电压，所以当初励电源退出后，转子电压会突然下降很多，进而转子电压反馈给保护，则保护装置认为是转子回路发生了短路致使转子电压突然下降了，所以保护报信号。将励磁调节器逆变灭磁后重新做试验，在励磁调节器起励前，手工增加励磁调节器电压参考值，保证大于初励电源产生的发电机端电压，重新起励升压后，发电机运行正常，保护装置没有发“转子回路一点接地”故障报警。 （3）故障处理： 本次事故说明保护装置的“转子回路一点接地” 功能不够完善，其动作机理不够科学，容易误动，建议完善“转子回路一点接地”功能，或者更换为更为可靠的“转子回路一点接地”保护装置。 在“转子回路一点接地” 保护功能未完善前，调整励磁调节装置起励初始参 考值，要求电压初始参考值大于初励电源产生的发电机端电压。 2.正常调节有功功率引起机组解列的事故处理 （1）事故现象：
发电机的励磁系统介绍
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。自动调节器采用风机强制通风。
发电机励磁系统常见故障分析与处理探究
发电机励磁系统常见故障分析与处理探究 摘要：励磁系统是给发电机提供转子电流, 在转子线圈中建立直流磁场, 保证发电机正常运行的主要部分。如果励磁系统发生故障, 将会损坏发电机的主机和控制 部分。本文分析了发电机励磁系统常见故障分析与处理。 关键词：发电机；励磁系统；故障处理； 励磁系统是同步发电机重要的组成部分。在电力系统正常运行或事故运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要作用。优良的励磁系统不仅可以保证发电机 运行的可靠性和稳定性，提供合格的电能，而且可以有效地提高发电机及其并 入的电力系统的技术经济指标。 一、励磁机逆励磁 发电机正常运行时，升压时交流电压会有所上升，但是电压表和电流表的指 针反映的内容却与正常内容相反。在发电机运行过程中，励磁电流表和电压表指 针会表现出相反的方向，但是定子回路的电流表和电压表指针所指的方向相同， 这表明励磁机的极性是反方向的。 二、发电机励磁系统常见故障分析与处理 1.保护装置误报“转子回路一点接地”故障处理 （1）故障现象。励磁调节器起励，发电机机端电压逐步建立，经过一个过渡过程后趋于稳定值，然而此时保护装置报“转子回路一点接地”故障，发电机运行 正常。利用转子电压表通过测量发电机转子正、负极对地电压，两极对地电压均 不为零，说明发电机转子没有发生一点接地故障。按保护装置的复归按钮，“转子回路一点接地”故障信号消失。 （2）故障分析。分析保护装置中“转子回路一点接地”动作原理知道，保护装 置根据转子电压判断转子接地故障。当励磁调节装置刚起励时，发出初励电源投 入命令，转子电压升高，发电机电压上升，经过一段时间延迟后，励磁调节装置 自动退出初励电源，由于励磁调节器机端电压初始参考值低于初励电源产生的机 端电压，所以当初励电源退出后，转子电压会突然下降很多，进而转子电压反馈 给保护，则保护装置认为是转子回路发生了短路致使转子电压突然下降了，所以 保护报信号。将励磁调节器逆变灭磁后重新做试验，在励磁调节器起励前，手工 增加励磁调节器电压参考值，保证大于初励电源产生的发电机端电压，重新起励 升压后，发电机运行正常，保护装置没有发“转子回路一点接地”故障报警。 （3）故障处理。本次事故说明保护装置的“转子回路一点接地”功能不够完善，其动作机理不够科学，容易误动，建议完善“转子回路一点接地”功能，或者更换 为更为可靠的“转子回路一点接地”保护装置。在“转子回路一点接地”保护功能未 完善前，调整励磁调节装置起励初始参考值，要求电压初始参考值大于初励电源 产生的发电机端电压。 2.正常调节有功功率引起机组解列的事故处理 （1）事故现象。某电厂发电机组正常运行中，根据中调要求进行升负荷操作，在增加有功功率过程中，发电机输出无功功率由50MVar 突然降低至－80MVar， 励磁调节装置发出低励限制信号，发变组保护装置报失磁保护动作，发电机解列，灭磁开关跳闸。 （2）事故分析。事故发生后，检查所有的保护及异常信号，发变组保护装置除了失磁保护动作外没有其它任何事故报警，故障录波显示事故障发生时，发电 机机端电压下降，无功功率进相至80MVar，失磁保护正确动作；励磁调节装置
同步发电机励磁系统原理
定义:励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励 磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气 调控装置。励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。 励磁系统包括励磁电源和励磁装置,其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器;励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求,分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。励磁装置的使用,是当电力系统正常工作的情况下,维持同步发电机机端电压于一给定的水平上,同时,还具有强行增磁、减磁和灭磁 功能。对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整 流功能。励磁装置可以单独提供,亦可作为发电设备配 套供应。 励磁系统的主要作用有: 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间无功功率分配; 3)提高发电机并列运行的静态稳定性; 4)提高发电机并列运行的暂态稳定性; 5)在发电机内部出现故障时,进行灭磁,以减小故障损失程度; 6)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。 原理:利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理,将原动机的机械能变为电能输出。同步发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力的电枢,转子是磁极。定子由电枢铁芯,均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。转子通常为 隐极式,由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。汽轮发电机的极数多为两 极的,也有四极的。转子的励磁绕组通入直流电流,产生接近于正弦分布磁场(称为转子磁场),其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。转子旋转时,转子磁场随同一起旋转、每转一周,磁力线顺序切割定子的每相绕组,在三相定子绕组内感应出三相交流电势。发电机带对称负载运行时,三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋 转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用,会产生制动转矩。从汽轮机输入的机械转
发电机励磁系统事故分析案例
目录 正常调节有功功率引起机组解列的事故分析 (2) 低负荷下PSS引起发电机有功功率震荡的问题分析 (4) 错误参数引发励磁调节器误强励导致机柜烧毁的事故 (6) 过励限制动作后无功调节速度过慢导致发电机过负荷跳闸 (9) 雷击引起双PT故障导致发电机误强励故障 (11) 无功调差参数设置不一致切换导致发电机误强励故障 (13) 调节装置软件死机引起发电机误强励故障 (15) 发电机停机过程中励磁调节器误强励故障 (17) 调节装置主机板故障引起失磁故障 (19) 脉冲电源故障引起发电机失磁故障 (21) 中间继电器异常导致励磁误判断引起失磁故障 (23) 双套调节装置故障引起发电机失磁故障 (26)
正常调节有功功率引起机组解列的事故分析 事故现象 国内某电厂#2机（300MW）2007年3月8日7：24分，由于#2机锅炉爆管，运行人员减负荷，#2机汽机打闸，按主控紧急停机按钮，跳主开关，发电机低频保护动作，跳励磁，机组停机。 在7.23.58.190－7.23.59.500时间之间，时间间隔1.31秒，负荷从321.6MW减至199.5MW（见附图1），随后出现发电机超压（见附图2）。 图1 因事故突降发电机有功功率 图2 发电机有功功率降低过程中出现过电压 事故分析 由于励磁调节器的电力系统稳定器模块采用PSS-1A型，可以判断发电机出现超压是典型PSS“反调”现象，根据PSS-1A型的动作原理，发电机有功功率向下变化时，PSS输出会增加励磁电流。当发电机汽机打闸后，有功负荷从321.6MW陡降至199.5MW，励磁调节装置电力系统稳定器（PSS）输出由零急剧上升至上限幅值（10%额
发电机的励磁系统
额定电压 20kV 额定转速 3000r/min 周波 50Hz 相数 3 极数 2 定子线圈接法 YY 额定氢压 0.5MPa 漏氢（保证值） ≤10Nm 3/24h （在额定氢压下，折算为标准气压下） 效率（保证值） ≥98.98 % 短路比（保证值） 0.48 瞬变电抗X d ' 0.2935 超瞬变电抗X d '' 0.24 承担负序能力 稳态I 2/I N （标么值） ≥8% 暂态（I 2/I N ）2 ≥10s 励磁性能: 顶值电压 ≥2倍额定励磁电压 电压响应比 ≥3.58倍额定励磁电压/s 允许强励持续时间 20s 噪音（距外壳水平1米，高度1.2米处） ≤85dB(A) 绝缘等级 F 级（按B 级温升考核） IP 等级的意义 IP 分类体系通过一个数字来表明外壳对抵抗冲和粉尘及水侵入的保护。请注意不要理解为防腐。 按照IEC （国际电工委员会）60529对防护级别的划分： 第一位数表示防固体物侵入的级别 0 无防护 1 防护大于50mm 的物体(如手) 2 防护大于12mm 的物体(如手指) 3 防护大于2.5mm 的物体(如工具或导线) 4 防护大于1.0mm 的物体(如导线或细棍) 5 防护足以造成危害的粉尘的侵入 第二位数表示防水侵入的级别 0 无防护 1 防护滴水(如凝结液) 2 防护滴水，下滴倾斜角度小于15° 3 防护喷洒水， 倾斜角度小于60° 4 防护来自所有方向的溅水 5 防护来自所有方向的水柱 6 防护水溏或高压水柱
7浸入水中150mm-1mm深防护水的侵入 8埋入水中，适合连续浸入水中 同步电机的额定值有： ☆额定容量(VA,kVA,MVA等) 或额定功率PN(W,kW,MW等) ：指电机输出功率的保证值。发电机通过额定容量值可以确定电枢电流，通过额定功率可以确定配套原动机的容量。电动机的额定容量一般用kW数表示，补偿机则用kVAR表示。 ☆额定电压(V,kV等) ：指额定运行时定子输出端的线电压。 ☆额定电流(A) ：指额定运行时定子的线电流。 ☆额定功率因数：额定运行时电机的功率因数。 ☆额定频率：额定运行时电机电枢输出端电能的频率，我国标准工业频率规定为50Hz。 ☆额定转速：额定运行时电机的转速，即同步转速。除上述额定值外，同步电机名牌上还常列出一些其它的运行数据，例如额定负载时的温升、励磁容量和励磁电压等。 由 ◆转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极， 气隙层
发电机励磁系统改造
发电机励磁系统改造 摘要：针对进口余热发电机励磁调节器损坏无法购买备件的情况下，选用新的 励磁调节器改造励磁系统解决发电机励磁系统故障问题 关键词：励磁调节器；发电机；DECS-100 1 引言 在有色金属冶炼过程中，余热发电机组利用在生产流程中余热锅炉回收冶炼 烟气的热能而产生的中压蒸汽发电，余热发电机组作为蒸汽梯级利用的核心部分，发电机组的稳定运行决定到余热回收利用率。金昌冶炼厂余热发电机组作为蒸汽 梯级利用投入运行，由于现场环境温度高、灰尘重等原因导致励磁系统控制板老化。事后车间工程技术人员调节励磁板设置发电机组仍然无法并网，由于原励磁 控制板在国外已经停产无法购买备件，所以决定对汽轮发电机组励磁系统进行改造。 2原励磁调节器组成及存在的问题 2.1发电机励磁系统 发电机为德国AVK公司的产品，具体参数如下： 发电机型号DIG 140 i/4W，额定功率：3390 kVA 额定电压 6000 V 接法：Y，额定电流：326 A 功率因数：0.8 频率 50 Hz 发电机采用维护量小的无刷励磁系统，其励磁调节器采用的是康明斯公司生 产的COSIMAT N+和QPF，其中COSIMAT N+用于发电机电压调节，QPF控制板调 节发电机并网的功率因数。 励磁调节器供电电源来自发电机辅助绕组UH1-UH2、WH1-WH2产生两路电 源分别给电压调节器COSIMAT N+及功率因数控制器QPF供电。电压调节器COSIMAT N+检测发电机三相电压、发电机B相电流，输出励磁电流给无刷励磁发 电机的励磁绕组以控制发电机输出电压，在空载运行及并网阶段，发电机电压由 内部给定电位器和外部给定电动电位器R1控制，并网完成后，发电机电压由功 率因数控制器QPF输出的4~20mADC控制信号N、M/m控制，电压调节器控制板上还设置有各种控制电位器，如PID参数电位器、下垂电位器、V/F控制电位器等，通过运行调试可使发电机具有比较好的动态调节性能。功率因数控制器QPF 检测发电机A相、C相电压、B相电流并采集外部给定电位器功率因数给定值、 功率因数控制允许信号，输出功率因数控制信号给电压调节器以达到发电机组并 网运行时的恒功率因数控制，同时功率因数控制器上还有各种控制参数电位器， 如PI调节电位器、无功功率最高限位电位器、基准校正电位器及各种控制方式的 拨码开关，以实现恒功率因数控制、恒无功功率控制等目的。整个发电机组的同 步控制、恒功率因数给定等控制由汽轮发电机组综合控制柜给出。 2.2存在的问题 在发电机的汽轮机维护保养结束后，发电机组空载开机正常，发电机电压与 电网电压一致。 发电机并网操作后有功功率仅有50KW，无功功率4000KVar功率因数极低导 致发电机过负荷跳车。车间操作人员多次开机并网都发生相似问题而无法并网发电。技术人员在分析发电机并网失败的原因后检查发现QPF板老化已经无法工作，QPF板无法控制发电机的无功功率导致并网失败发电机过负荷跳车，原控制板国 外已经停止生产所以必须改造发电机的励磁系统。
发电机励磁系统与黑启动_竺士章
发电机励磁系统与黑启动 图1宁波-舟山黑启动系统图 摘要:探讨了黑启动有关励磁系统需要考虑的因素;电压调节范围、励磁控制方式、自励磁、投线路的电压超调、发电机进相能力、低励限制、同期参数、弱网的小干扰和大干扰稳定性等,解决了用P SASP 程序计算自励磁边界和投线路的电压计算问题。针对宁波电网和舟山电网黑启动方案进行具体计算,提出了建议。 关键词:黑启动;励磁系统;自励磁 Abstract :Some factors of excitation system relating black start are here discussed ,such as range of volt -a g e r e g ulatin g ,control mode of excitation ,self _excitation ,over _re g ulatin g of volta g e for p ut _in lin e , p hase _in o p eration of g en erator ,low excitation limited ,s y nchronous p arameter ,small _disturbance and large _disturbance stab ility of weak network and so on .And the problem of calculating self _excitation bound -ary point as well as calculating voltage on put _in lin e with PS ASP pr ogram is solved .Also ,some sugges -tions are g iven and s p ecific calculation of black start p ro j ect are made for Nin g bo and Zhoushan network .K e y Wo rds :black start ;excitation s y stem ;self _excitation 中图分类号:TM761.11 文献标识码:A 文章编号:1007-1881(2003)06-0005-05 竺士章 (浙江省电力试验研究所,浙江 杭州 310014) Excitation S y stem of Generator and Black Start 0概述 浙江省电力系统已经完成黑启动方案研究 [1] 。 根据该方案,宁波溪口地区的黑启动方案是由宁蓄电站(溪口抽水蓄能机组)投镇海燃机方向线路,向镇海燃机提供厂用电,启动镇海燃机;舟山地区由舟山电厂(汽轮发电机)投镇海燃机方向线路,完成与大陆电网并列。见图1。 上海交通大学和华东电力调度在研究报告[2] 中 指出黑启动需要关注:自励磁、合闸过电压(持续工频地电压、操作过电压和谐振过电压)、暂态稳定、带负荷速度、小干扰稳定性、电压频率控制等。作者进行了EMTP 合闸计算、按照自励磁稳定边界进行自励磁计算和弱网的暂态稳定计算。 华北电网进行了黑启动研究 [3] 。应用RTDS 进 行过电压和自励磁的数字仿真计算,提出了控制 系统电压、检验无功运行稳定、过电压保护投入、同期点选择等计算结论。现场试验检验了合闸过电压、自励磁、铁磁谐振、频率电压控制稳定性等。 华北电力试验研究院计算自励磁采用两种方法:X c ≤1.2(X d +X T )和Q c ≥KS n 。式中X c 为外部容抗,X d 为发电机同步电抗,X T 为主变漏抗,Q c 为充电容量,K 为发电机电路比,S n 为发电机额定容量。 上海交通大学和华东电力调度在研究报告 [2 ]