发电机励磁及电制动培训资料

（一）励磁系统的作用励磁系统是同步发电机的重要组成部分, 其主要任务是向同步发电机的转子绕组提供一个可调的直流电流，当转子旋转后，产生一个旋转磁场。

通过改变转子绕组中的电流，可以改变发电机的端电压、无功功率、功率因数和电流等参数，满足发电机正常发电的需要，而且还控制发电机组间无功功率的合理分配，以满足电力系统安全运行的需要，它对提高电厂的自动化水平，提高发电机组运行的可靠性，提高电力系统稳定性有着重要的作用。

励磁方式有很多种，主要有由直流发电机供电的励磁方式，由交流发电机供电的励磁方式，无励磁机的励磁方式。

目前，大多数大中型的发电机采用的是无励磁机的励磁方式。

尼尔基发电厂采用的就是这种无励磁机的励磁方式，称做自并激静止硅整流器励磁系统。

（二）基本工作原理下图为自并激静止硅整流器励磁系统的典型原理接线图。

由图可见，自并激励磁系统的励磁电流取自发电机机端励磁变ET的二次侧，经过可控硅全控整流桥SCR进行整流。

励磁控制器通过机端的PT和CT采集发电机的电流和电压，经过分析计算后，以一定的角度对可控硅进行触发。

由于触发角度不同，SCR输出的直流电压也不同，从而达到改变转子电流的目的。

励磁控制器随发电机运行工况的变化而改变控制电压，以改变发电机转子的励磁电流，使发电机的电压或无功基本保持恒定。

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。

（三）组成：自并激励磁系统由励磁调节器、功率整流柜、灭磁及过电压保护装置、励磁变压器、测量用电压互感器和电流互感器、起励设备及励磁操作回路组成。

1、励磁调节器（1）调节器简介该励磁调节器为广州电科院生产的EX2000型励磁调节器。

调节器为双微机三通道调节器，其中A、B通道为微机通道，其核心控制器件是COMPACT PCI 32位总线工控机，C通道为模拟通道。

其中A通道为主通道，测量信号通过机端第一套电压互感器PT2和电流互感器BA9取得；B通道为第一备用通道，测量信号通过机端第二套电压互感器PT3和电流互感器BA9取得；从励磁变压器副边采集的三相同步电压信号供三个通道公用，从整流变副边电流互感器取得的励磁电流信号也供三个通道公用。

三通道以主从方式工作，正常方式为A通道工作，B通道及C 通道自动跟踪A通道。

可选择B通道或C通道作为备用通道。

当A 通道出现故障时，自动切换到备用通道运行。

C通道总是自动跟踪当前运行通道；同样，当B通道投入运行后出现故障，自动切换到C 通道运行。

（2）调节器的组成1）硬件方框图见下图所示，调节器主要由A、B、C三个调节通道、模拟量总线板、开关量总线板、人机界面、接口电路等组成。

调节器硬件方框图2）微机调节通道如上图所示，微机调节通道主要由工控机和通道接口板组成，它采用多CPU模式工作模式，几个CPU协同工作，各有分工。

调节、逻辑控制功能等由CPU板上的INTEL80486完成；采样由DSP完成；故障检测、脉冲及整流桥控制等功能由通道接口板上的单片机完成。

以A通道为例，模拟量总线板采集3个电压量（2个机端，1个系统端PT），两个电流量（机端和励磁变副边CT），然后将各模拟量送入工控机的DSP，DSP对模拟量进行同步采集和高速转换后，以16位数字量送入CPU，CPU对数据进行逻辑运算后，经I/O板，通道接口板，开关量总线板，至脉冲功放板，最后由脉冲功放板输出触发脉冲至可控硅，达到对励磁电压和转子电流控制的目的。

3）模拟式手动调节通道（C通道）C通道是基于集成电路的模拟式调节器。

它以励磁电流作为反馈量，其给定由一块单片机控制一个12位精度的串行数模转换器得以实现。

用线性集成的PID调节电路进行调节，输出控制信号给触发板进行移相触发。

用于实现给定的单片机自带EPROM，有丰富的I/O 资源及实时中断功能, 无须加其它外围器件, 使硬件做到最简。

C通道的励磁调节从实现的原理和实现的途径与数字式调节器相比是完全不同，因而能起到很好的后备作用。

其功能相对而言比较单一，除按励磁电流进行调节之外，还具有自动预置、通道跟踪、机端电压限幅、低频逆变等功能。

综上所述，A，B两个通道是以发电机出口电压为反馈量的闭环调节，而C通道是以励磁电流作为反馈量的闭环调节。

A，B通道作为正常调节时使用，而C通道主要作为发电机递升加压及各种实验时使用。

（3）调节器的功能◆调节规律：采用PID+PSS控制模式◆运行方式⏹恒发电机机端电压的自动调节功能⏹恒发电机转子电流的手动调节功能⏹叠加的恒无功调节⏹叠加的恒功率因数调节⏹柔性电制动（选用）◆限制功能⏹V/f限制⏹过励限制⏹欠励限制⏹定子电流限制⏹最大磁场电流限制⏹最小磁场电流限制◆监测功能⏹PT断线⏹电源故障⏹调节器软件故障⏹调节器硬件故障⏹脉冲故障⏹整流桥故障报警⏹转子过热报警⏹励磁变超温报警⏹通讯故障报警◆保护功能⏹V/f保护⏹整流桥内部短路跳闸（选用）⏹整流桥过载跳闸（选用）⏹转子过热跳闸⏹转子接地跳闸⏹转子过电压跳闸⏹转子过流保护⏹失磁保护⏹励磁变过流保护⏹励磁变超温跳闸◆其它功能⏹软起励⏹残压起励⏹有功和无功补偿⏹调差⏹系统电压跟踪⏹通道之间自动跟踪⏹故障智能检测和自动切换⏹容错控制⏹故障录波和故障记录⏹辅助调试和试验功能⏹智能均流（选用）⏹智能封脉冲（选用）（4）面板操作和显示-PL01：A通道运行-PL02：B通道运行-PL03：B通道备用-PL04：C通道运行-PL05：C通道备用-SA03：近方手动逆变-SB01：增励-SB02：减励-SB07：切至A套运行-SB08：切至备用运行-SB09：切至B套运行或备用-SB010：切至C套运行或备用-SA01：交流总电源（脉冲电源、DC24V回路和C通道电源、A 通道电源、-SA02：直流总电源B通道电源、人机界面电源）-SA05：A通道电源-SA06：B通道电源-SA01：脉冲电源、DC24V回路和C通道交流电源监视灯-SA01：脉冲电源、DC24V回路和C通道直流电源监视灯2功率整流柜配有两个功率柜，每柜装一个三相全控整流桥，两柜并联输出。

单柜额定输出电流2000A，强励电流4000A可持续30S，整流桥退出1个支路仍能保证机组在所有运行工况下正常运行，包括强励。

在每个功率柜内安装有一套智能控制系统，该系统包括主机单元、通讯接口、数字IO单元、A/D单元、D/A单元、传感器、以及相应的输入输出接口电路等。

由于引入了智能控制系统，取消了常规表计和指示灯，功率柜的操作、控制、状态监视、信息传递、信息显示等均实现了智能化：可以对功率柜实现全方位的检测，以图形的形式在调节器智能操作屏上实时显示每个功率柜的信息，它包括：风道温度、各支臂电流、单柜输出电流、总励磁电流等模拟量以及本柜投入/退出、风机的开/停、桥臂是否断流、快熔是否熔断、脉冲是否有故障、风量是否偏低、风温是否偏高、功率柜与调节器的通讯是否正常等开关量状态。

在每个功率柜柜门上，还安装了一个LCD液晶触摸屏，用于显示该功率柜的各种状态及实现部分操作。

当检测系统检测到功率柜处于运行状态时，自动启动风机; 当功率柜处于停机或备用状态时，风机自动停转。

功率柜采用双风机冷却，由智能控制系统控制两台风机以循环主备用方式工作，即本次开机该风机若为主用，则下次开机该风机为备用。

主用/备用的选择是自动实现的。

当主风机出现故障时，比如风机断相、风压过低等，备用风机自动投入，同时切除主风机。

当智能控制系统检测到功率柜处于某种故障状态时，如风温长时间过高、脉冲故障、桥臂断流等，立即发出退柜信号给调节器，由调节器自动封锁该柜脉冲，实现智能化退柜。

在两个功率柜之间采用智能化均流技术，使均流系数保持在0.99以上。

3 灭磁及过电压保护装置在发电机转子回路设置DDL电子磁场断路器（DDL—2000/1000型）和JDL机械磁场断路器，DDL与JDL串联使用，DDL作为主分断元件，JDL正常情况下不动作，只作为事故备用和检修隔离。

正常及事故时，由DDL切断主回路，由其氧化锌灭磁电阻消除能量。

在DDL灭磁关断失败（当DDL接受灭磁命令且200毫秒后检测到主回路仍然有电流）和逆变不成功的情况下，才动作JDL，由其氧化锌灭磁电阻消除能量。

机组灭磁，多采用带三相全控桥逆变灭磁，三相全控桥的优点则是可以实现逆变快速灭磁，即由控制信号使全控桥的控制角由小于90度的整流状态突然退到大于90度的最小逆变角，进入逆变状态，迅速灭磁。

它具有简单、快速、经济的特点。

逆变灭磁的逆变角度不能过大，否则会造成逆变颠覆，即逆变失败，使可控硅烧毁。

一般逆变角在130度到150度之间。

（1）DDL—2000/1000型电子磁场断路器DDL电子磁场断路器是利用大功率电力电子器件构成的新型无弧固态直流快速断路装置，以大功率直流可控硅元件为主要导通和分断器件，由辅助可控硅、储能电容器组、限流电感等组成关断回路，强迫主可控硅回路电流过零关断。

主可控硅和辅助可控硅的脉冲触发控制均由PLC控制，PLC作为DDL控制的核心，负责测量、控制、状态检测、通讯和些逻辑处理。

包括主硅运行温升的巡检与报警，风机启停逻辑及监测报警，换流电容器C充电电压的浮充、监测与报警，与机械灭磁开关联动处理，并在面板的文本显示器相关的技术参数。

DDL整体置于一台标准的电控柜内，由主电路硅元件组件、冷却风机、换流电容器、PLC及控制电路板等组成。

主硅组件位于装置内上部，具有散热效率高、散热功率大等特点。

冷却风机具有自冷、风冷和温控风冷3种工作模式。

换流电容器位于装置内底部，数量为1~8台不等。

1）DDL特点可靠性高：DDL采用经过严格老化筛选的大功率可控硅元件，合理化配置参数，比机械开关可靠性高。

DDL可独立工作，与机械开关配合，可靠性更高。

动作迅速、建压速度快：DDL断流时间仅百微秒，比机械开关快得多，建立弧压速度快，向非线性电阻换流快，加快了灭磁速度。

小电流断流能力强，不存在小电流“死区问题。

属于非接触式断路器，因而断流无弧光、无声响、无震动、可以频繁操作，不存在机械开关断流时引起的触头烧蚀、频繁动作易疲劳、长期不动易卡涩等缺点，维护工作量也很少。

采用PLC等先进控制，可实现运行状态的自诊断，可直接与LCU等监控设备联网通信，自动化程度更高。

2）工作原理如图所示，在正常工作下，DDL处于导通状态，VT1、VT2、VT3共同承担通流任务，励磁电流由L01流向L05，相当于普通开关的“合闸”状态。

VT1~3的导通压降只有1~2V，C由外加电源反向充满电荷，VT4、5承受正向电压。

A和V分别显示励磁总电流和换流电容电压。

RX1、RX2、RX3为均流电阻，CH1、CH2、CH3为霍尔电流传感器、CHV为霍尔电压传感器，它们采集的信号进入PLC，经PLC处理后在文本显示屏里分别显示各支路的电流和电容电压值，RS为分流器，检测励磁电流并通过PLC判断DDL是否处于导通状态。