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的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的其他设备。

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。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的需要，一般称为励磁控制部分或称之为励磁调节器。

励磁系统的主要作用：

一、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的励磁功率，满足不同负

荷情况下励磁电流的自动调节，维持机端或系统某点电压水平。

二、合理分配发电机间的无功负荷。发电机的无功负荷与励磁电流

有着密切的关系，励磁电流的自动调节，要影响发电机间无功

负荷的分配，所以对励磁系统的调节特征有一定的要求。

三、在电力系统发生短路故障时，按规定的要求强行励磁。

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，以降低故障所造成的损害。

同步发电机的励磁方式

一、直流发电机供电的励磁方式

二、交流励磁机经整流供电的励磁方式

三、静止电流供电的励磁方式。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。

励磁调节器的构成

励磁自动调节指的是发电机的励磁电流根据机端电压的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的负反馈控制系统。同步发电机的励磁调节方式可分为按电压偏差调节和按定子电流，功率因数的补偿调

节两种。下面主要介绍按电压偏差调节方式。

励磁调节器基本方框图

为了调节同步发电机的端电压V f,,应测量端电压的变化值。为了便于测量，设置了端电压变换机构，这样量测机构的输出电压k l V f 和V f 成正比例。比较综合点的合成差电压△V=V2-k l V f 当端电压偏高时，△V为负，端电压偏低时，△V为正。放大机构按照△V的大小和方向进行放大，通过执行机构使励磁电流向相应方向调整，从而控制发电机的电压值。

励磁调节器有机电型，电磁型和半导体型。直至今日的数字式励磁调节器（微机励磁调节器）。

励磁回路中的整流电路

一、三相桥式不可控整流电路。三相桥式不可控整流电路六只整流元件全

部采用二极管。

从二极管的单相导电性可知，共阴极组中只有阳极电位最高的那一相二极管导通，共阳极组中则只有阴极电位最低的那一相二极管导通，其余的二极管均因承受反向电压而截止。

输出直流电压Vd=1.35E l

E l 为整流桥交流侧线电压有效值。

二、 三相桥式全控整流电路

三相桥式全控整流电路的六只整流元件全部采用可控硅。

共阴极组的元件在各自的电源电压为正半周时导通。导通条件为必须在其阴极承受正向电压期间在控制极上加触发脉冲。

三相桥式全控整流电路的工作可分为整流工作状态和逆变工作

状态。 控制α≤90。，三相桥式全控整流电路工作在整流状态，整流电路将交流变换为直流，以供给同步发电机转子绕组励磁。

所谓逆变工作状态，是指三相桥式全控整流电路的控制角α限制在90。—180。内，此时电路是将直流电能变为交流电能，并反馈回

到交流电网中去。在同步发电机的可控硅励磁系统中，利用逆变原理可将贮存在发电机转子绕组中的磁场能量变换为交流电能并回馈到交流电源，以迅速降低发电机的定子电势，实现快速灭磁，从而减轻事故情况下发电机的损坏程度。

半导体励磁调节器基本原理

半导体励磁调节器由测量比较单元，综合放大单元，移相触发单元，可控整流等基本部分组成。测量比较单元相当于变换机构与量测机构，综合放大单元和移相触发单元相当于放大机构，可控整流桥相当于执行机构。可控硅整流装置既是整流元件又是执行元件。

测量比较单元是测量发电机电压的变化并转变为直流电压信号，

再与给定的基准电压进行比较，给出发电机电压偏差信号。测量比较单元输出的信号幅值较小，且变化缓慢灵敏度低，因此不能直接用于控制移相触发单元。为了提高调节器的灵敏度，必须加以放大。此外，为了实现电力系统对调节器的多功能要求，通常需要线形的综合测量比较，反馈及限制等直流信号并加以放大，以上这些任务都由综合放大单元完成。综合放大单元一般采用直流运算放大器。移相触发单元是将控制信号电压V k (即综合放大单元的输出电压)转换为一定区间内发出移相触发脉冲，并以此脉冲触发可控硅整流桥的可控硅，使其控制角α角随V k 的变化而变化，移相触发脉冲控制可控整流桥的输出电压，从而达到自动调节励磁的目的。

当发电机电压升高时，偏差电压△V 经综合放大得到控制电压

V k ，使移相触发单元的输出脉冲电压V g 后移，导致可控整流桥的控

制角α增大，即导通角减小，整流输出电压下降，减小发电机励磁，从而使发电机端电压随之下降。反之，当发电机电压下降时，调节能使发电机增加励磁，时端电压上升。

三号发电机励磁系统简介

三号机工作励磁系统采用交流励磁机—静止整流器的“三机”励磁系统。改造后自动励磁调节器型号为WKKL—11型微机励磁调节器。副励输出经两回全控整流后供给主励磁机励磁，主励输出经两回不可控整流后供给发电机励磁。发电机的励磁调节是通过调节主励的励磁来达到的。主励磁机的励磁调节有四种方式，一是A、B调节器以“双柜”方式的自动闭环调节，二是A、B调节器以“自动”方式的自动闭环调节，三是A或B调节器单柜以“自动”方式的自动闭环调节，四是A、B调节器以单柜或双柜以“手动”方式的手动开环调节，其中自动闭环调节能满足发电机包括强励及强减在内的发电机的所有励磁工况，手动开环仅能满足发电机的额定励磁工况，不满足发电机包括强励及强减的要求。励磁调节方式切换开关AQK,BQK的位置决定调节器的调节方式。

励磁主整流装置由西安电力整流器厂生产，由整流屏Ⅰ，整流屏Ⅱ，切换屏，灭磁屏组成。每个整流屏包括整流桥，信号回路，冷却风扇，空气开关及操作回路。每个整流桥由18只整流二极管组成，每个桥臂由三个相同的整流二极管并联，每个整流管有阻容吸收换向过电压保护及串联快速熔断器构成的过流保护，信号电源中断，快熔熔断器熔断，冷却风扇故障后均能向中控室发信号；切换屏包括1G,2G,3G刀闸。灭磁屏内装有灭磁开关及其操作回路。FMB31型灭磁过压保护装置。1ZK开关及1G刀闸，2ZK开关及2G刀闸分别为整流屏Ⅰ，整流屏Ⅱ的交流输入开关及直流输出刀闸，3G刀闸为来自备用励磁机的直流输入刀闸。

正常时，两台主整流装置并列运行，当有一台故障（包括风机故障）后，切除故障整流柜的IK开关及G刀闸，另一台主整流柜可带额定励磁运行，不保证强励。一台主整流柜运行中出现故障，紧急降励磁至适当值后，倒备励运行。

四台机公用一套备用励磁系统。备励使用电动直流发电机组。

灭磁开关采用DM4-2500/800-2型。

灭磁开关与非线形电阻配合后做发电机灭磁保护。