励磁系统设计导则

东北电力设计院技术标准

Q/DB 1-D011-2007 交流同步发电机励磁系统设计导则

2007-10-20发布2007-10-30实施中国电力工程顾问集团东北电力设计院发布

目次

前言...................................................................... III

1 范围 (1)

2 规范性文件 (1)

3 总则 (2)

4 同步发电机励磁系统的作用和性能要求 (2)

4.1 同步发电机励磁系统的主要作用 (2)

4.2 励磁系统应具有的性能 (3)

5 同步发电机的励磁种类和对励磁系统的基本要求 (3)

5.1 励磁系统的分类 (3)

5.2 对励磁系统的基本要求 (3)

6 同步发电机励磁调节系统对电流、电压采集的基本要求 (5)

6.1 对电流互感器的要求 (5)

6.2 对电压互感器的要求 (5)

7 目前大中型汽轮发电机的常用励磁方式 (5)

7.1 三机旋转励磁系统的特点 (5)

7.2 自并励静止励磁系统的特点 (7)

7.3 国内大中型汽轮发电机的常用励磁方式的应用情况 (9)

8 自并励方式的优势 (9)

8.1 励磁系统可靠性增强 (9)

8.2 电力系统的稳态、暂态稳定水平提高 (9)

9 大中型汽轮发电机自并励静止励磁系统设计 (10)

9.1 自并励系统的应用条件 (10)

9.2 励磁调节器的选择 (10)

9.3 发电机起励问题 (11)

9.4 可控硅励磁功率柜的选择 (11)

9.5 灭磁及过压保护装置的配置 (12)

9.6 励磁变压器及励磁回路继电保护 (12)

9.7 励磁变压器和整流装置的一些要求 (14)

9.8 发电机短路试验有关设施和措施 (14)

9.9 有关的技术条件和国家标准 (15)

9.10 励磁变压器及相关设备配置选择原则 (16)

9.11 励磁变压器的计算及选择实例 (19)

10 结论 (22)

参考文献 (23)

附录A 汽轮发电机励磁系统技术规范书 (24)

前言

励磁系统是同步发电机组的重要组成部分，它的技术性能及运行的可靠性，对供电质量、继电保护可靠动作和发电机及电力系统的安全稳定运行都有重大的影响，为规范设计程序、提高设计效率和设计成品质量，特制定本标准。本标准根据《Q/DB-2-A001-2006 企业标准编制导则》的有关规定编制。随着技术的发展和设计手段的进步，本标准将不断充实和完善。

本导则由东北电力设计院电气室提出。

本导则由东北电力设计院质量技术部归口。

本导则由东北电力设计院电气室负责解释。

本导则主要起草及校审人员如下：

批准：安力群

审核：聂君

校核：李岩山

编制：孙建平

交流同步发电机励磁系统设计导则

1 范围

本导则针对大中型火力发电厂发电机励磁系统的作用和性能、常用励磁方式、励磁设备选型、设计原则、接口范围等等进行了论述。并介绍了设计的方法和技巧，使设计者能较快的完成发电机励磁系统的计算和设计工作。

本导则适用于容量为300MW~600WM火力发电机组的发电机变压器组二次接线图设计，对于小于300MW机组或大于600WM机组的工程，可参照使用。

本导则适用于新建或扩建电厂的设计，改造工程的设计，也可参照使用。

2 规范性文件

《火力发电厂设计技术规程》

《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定》

《透平同步电机技术要求》

《大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件》

《同步电机励磁系统》

《变压器类产品型号编制方法(J B／T3837)》

《电力变压器(GBl094(idt IEC76)) 》

《干式电力变压器(GB6450(idt IEC726))》

《变流变压器(GB／Tl8494．1(idt IEC61378．1))》

《电力变流变压器(JB／T8636)》

《半导体变流器基本要求的规定(GB／T 3859．1-93)》

《半导体变流应用导则(GB／T 3859．2-93)》

《半导体变流器变压器和电抗器(6B3859．3-93)》

《电力工程直流系统设计技术规程》

《发电厂、变电所电缆选择与敷设设计规程》

《电力工程电缆设计规范》

《继电保护和安全自动装置技术规程》

《电测量仪表装置设计技术规程》

《火力发电厂电力网络计算机监控系统设计技术规定》

《电力工程电气设计手册电气二次部分》

3 总则

为确保火力发电厂发电机励磁系统针对机组和系统的安全可靠、快速反应。发电机励磁系统必须保证技术先进成熟、经济合理、符合电网和发电机的特殊要求，并不断总结设计运行和制造上的经验，积极慎重的采用和推广经过鉴定的新产品和新技术，在经济技术条件允许的情况下可采用进口设备。

4 同步发电机励磁系统的作用和性能要求

目前在电力能源领域的主导发电设备是交流发电机，交流发电机根据激磁方式和运行特性可分为两类，即同步发电机和异步发电机（感应电机）。

异步发电机有结构简单、运行可靠、效率较高、制造容易、成本较低等优点，但它需要从电网汲取滞后的无功电流作为励磁源，致使电网功率因数降低。基于这个缺点，它不可能成为电网的主力发电机组。因此，异步发电机只能应用于小容量的以风力或潮汐为驱动源的发电设备。

现在，全世界的发电量几乎全部是由同步发电机发出的，同步发电机的最大特点就是需要一个外部稳定的直流电源为其励磁，这就是本导则论述的发电机励磁系统。

所谓励磁系统是指同步发电机励磁绕组的供电电源，它包括（产生励磁电压）主回路的有关设备，自动/手动励磁调节器，强行励磁，强行减磁和磁场开关、过电压保护装置等。

同步发电机的励磁方式种类较多，应该说是同步发电机工艺技术水平发展过程中的一个重要课题，不同的励磁方式直接影响到发电机的各方面的性能优劣、运行可靠性和电力生产的技术经济指标。

4.1 同步发电机励磁系统的主要作用

同步发电机励磁系统有如下主要作用：

4.1.1 在正常运行条件下，供给同步发电机励磁电流，并根据发电机负载情况作出相应的调整，以维持发电机机电压或电网某点电压为一定水平。

4.1.2 当电力系统发生短路故障或其他原因使电压严重下降时，能够对发电机进行强行励磁，来提高电力系统稳定性。

4.1.3 当发电机突然甩负荷时，励磁系统应能够强行减磁，以限制发电机端电压的过度增高。

4.1.4 当发电机发生内部短路故障时，能够进行灭磁以减少发电机损坏程度。