励磁系统讲义

电厂励磁系统
概述
•发电机是将旋转的机械能转换成三相交流电能的设备，为了完成这一转换，并满足系统运行的要求，除了需要原动机提供动能外，它本身还需要有可调的直流磁场，以适应运行工况的变化。

•产生可调磁场的直流电流则称为发电机的励磁电流，为发电机提供可调励磁电流的设备，就构成了发电机的励磁系统。

发电机的构成及作用
•发电机主要由两大部分组成。

•转子——转子绕组通以直流电流，用以产生发电机的旋转磁场；
•定子——定子绕组被旋转的磁场之磁力线切割，在定子绕组中产生（发出）电流。

发电机转子被原动机（水轮机、汽轮机、柴油机等）拖动转动，因而转子绕组产生的磁场也是旋转的，与静止的定子及定子绕组产生相对运动，从而产生三相感应电流。

•励磁主要由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。

从而控制发电机机端电压维持在正常范围内。

第一部分：
励磁功率单元。

（包括整流装置及其交流电源）作用是向发电机励磁绕组提供直流励磁电流。

第二部分：
励磁调节器。

它感受发电机的电压及运行工况的变化，自动的调节励磁功率单元输出的了励磁电流的大小，以满足系统运行的要求。

励磁系统及其控制对象励磁调节框图
发电机励磁系统任务
•发电机并网前，调节发电机输出的端压；•发电机并网后，调节发电机承担的无功功率；
•提高同步发电机并列运行的静、动态稳定•1 静态稳定: 可以提高发电机在小干扰下的稳定性（静态稳定）；
•2 动态稳定：可以提高发电机在的大扰动下的稳定性（动态稳定、暂态稳定）；
•发电机事故时，对转子绕组迅速灭磁，以保护发电机的安全。

励磁的主要作用
•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；
•控制并列运行各发电机间无功功率分配；•提高发电机并列运行的稳定性；
•在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；
•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。

励磁系统调节方式
•1恒机端电压方式•2恒励磁电流方式•3恒无功功率方式•4恒功率因数方式
励磁系统的启励方式
•残压启励
•以电机的剩磁发出一定的残存电压，把这个残存电压送入励磁线圈，励磁得到加强，之后形成一个良好的正反馈效果，发出电压越高励磁越得到加强，直至发出额定电压，以致输出额定功率。

•直流电源启励
•利用直流系统电源进行启励建压
关于PSS
•电力系统稳定器（pps）就是为抑制低频振荡而研究的一种附加励磁控制技术。

它在励磁电压调节器中，引入一个附加控制信号，以增加发电机的阻尼，从而提高整个电力系统的阻尼能力，消除电力系统发生低频振荡的可能性。

（它抽取与低频振荡有关的信号，如发电机有功功率、转速或频率，加以处理，产生的附加信号加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加力矩。

）
励磁系统灭磁方式
•灭磁开关（FMK)灭磁，是在灭磁开关主接点断开前先通过一个灭磁接点接入灭磁电阻，也就是使
转子回路并联灭磁电阻，然后断开主接点，在灭
磁开关主接点断开后由于灭磁接点把灭磁电阻并
联在转子一起，励磁绕组能量转移到灭磁电阻发
热消耗完成灭磁目的
•逆变灭磁--是在灭磁命令发出后，励磁调节器控
制可控硅--通常是三相全控桥-的控制角大于90度，此时可控硅处于逆变状态，它把励磁绕组能量吸
入到励磁变压器及定子消耗掉
•通常正常停机采用逆变灭磁，但如果调节器及可
控硅等有故障将不成功
静态可控硅自并励励磁系统
撒多电站HWJT-08DS励磁系统介绍•1）发电机励磁系统参数
•发电机型号SF-J70-20/5400
•额定电流3347 A
•额定电压13.8kV
•空载励磁电压Ufo=88V
•空载励磁电流Ifo= 423.6A
•额定励磁电压Ufn=244 V
•额定励磁电流Ifn=749.2A
•强迫励磁电压Ufmax=488V
•强迫励磁电流Ifmax= 1498.4 A
2）HWJT-08DS励磁调节控制器运行方式•HWJT-08DS励磁调节器采用的是双通道互为热备用方式——双通道并联运行方式。

该方式的最大特点是：在正常运行的方式下，双通道同时输出。

出现某通道故障，控制系统通过其自身的软、硬件诊断系统（WATCHDOG）及相互通讯，自动地将故障通道退出。

该方式的优点在于从根本上避免了主/备方式下的切换及判断所带来的一系列问题，系统的可靠性要高。

ps：什么是冷备用？
•所谓冷备用，是指在正常运行方式下，系统中只有一个通道在输出，另一通道跟踪主通道运行；只有在运行通道故障的情况下，系统通过切换装置将运行通道退出，同时将备用通道投入运行。

通常也称该方式为主/备冗余方式。

3）HWJT-08DS励磁监控单元
•励磁监控单元的工控机为主体，配以大屏幕液晶显示器，通过RS232C串行通讯口与励磁调节器单元相联，通过USB口与励磁功率、灭磁和励磁变压器各单元相联，从而实现对励磁系统各组成部分的集中控制和管理。

励磁系统相关状态信号
•发电机磁场断路器的合闸及跳闸位置•励磁调节器的手动/自动选择
•整流功率柜投入/退出状态
•自动信道Ⅰ和自动信道Ⅱ转换信号•欠励限制保护
•过励限制保护
•强励限制保护
•最大励磁电流限制
•定子电流限制
励磁系统相关事故故障信号
•励磁控制回路控制电源消失
•磁场断路器误跳闸
•起励失败
•触发脉冲消失
•转子过电压
•励磁变压器低压侧过电压
•整流功率柜故障
•整流功率柜快速熔断器熔断
•整流功率柜冷却风机故障及风机电源故障•整流功率柜冷却风机全停
•整流功率柜风温过高
HWJT-08DS励磁装置开机操作
•1）恢复励磁装置在检修期间被打开的各处接线，检查各电源保险处于切断位置，然后向调节器送直流操作电源。

然后，送灭磁开关合闸电源和励磁装置起励电源。

•2）如果灭磁开关未合，合灭磁开关。

•3）测量电源保险原边的各电压值，确认无误后投上各保险。

•4）通过调节器插件面板上的电源指示灯确认调节器电源工作正常。

励磁监控单元显示屏上无异常指示。

（如果“灭磁”红灯亮，请检查灭磁开关是否未合，或停机令未复归）
•5）如果是自动起励流程，检查自动起励压板是否投入。

•6）投功率部分的交流刀闸，随后合直流开关，检查各开关位置指示正确。

以上步骤完成后，机组即可开机升压。

•如果励磁系统采用自并激方式，需投入起励回路为发电机提供初始励磁电流。

如果起励回路投入7秒（此时间可整定）后机端电压仍未升至30%额定位置，将会发出一个“起励失败”信号。

此信号必须手动复归才能开始下一次起励操作。

发电机起励建压必须满足以下条件：
•1）FMK合上
•2）发电机出口断路器未合上。

（发电机处于空载状态）
•3）起励失败继电器未动作，或已复归•4）机组转速达到95%，且调节器收到开机令，如果此时“自动起励压板”投入，励磁装置自动开始起励；否则，只有手动按下起励按扭，起励过程才会开始。

励磁调节系统巡视检查
•励磁装置各设部干净完好，接线端子、插件无松动，各元器件无过热现象。

四周无妨碍其正常运行的物件。

•各工作电源开关、熔断器正常投入，电压正常，电源监视继电器工作正常。

•励磁调节器面板进行检查应无故障报警，励磁电压、电流均应正常。

励磁系统递升加压
•目的：
•零起升压试验是用递升加压的方法，检查发电机、变压器的绝缘是否符合要求，PT 接线、相别、相序是否符合要求，及一、二次接线是否有误，以便能及时发现缺陷并及时消除，避免用全电压一次加压造成设备损坏及扩大事故。

发电机手动递升加压操作：
• 1 应对发变组有关一、二次设备进行全面检查，发电机组恢复至备用状态，检查机组出口刀闸在拉开位置。

• 2 励磁调节器切至“现地”位置，FMK在合闸状态。

• 3 查发电机组的相关保护正常投入，励磁变保护正常投入，水机保护正常投入。

• 4 开机至空转，待机组转速上升至额定转速运行。

•5现地手动励磁投入
•6按25%-50%-75%-100%的顺序递加。

•7查递加正常。

励磁系统故障处理
•功率柜着火
•a) 现象：
•——中控计算机报“功率柜故障退出”；
•——现场看到功率柜冒烟，着火。

•b) 原因：
•——可控硅散热片温度过高，冷却系统故障。

•——可控硅被击穿有短路。

•c) 处理：
•——紧急停机；
•——拉开功率柜交流输入刀闸，拉开功率柜直流输出刀闸，切断模块工作电源；
•——用干式灭火器灭火。

•起励失败：
•a) 现象：运行工作站“起励失败”报警显示。

•b) 原因：
•——起励电源故障；
•——起励接触器故障；
•——起励控制回路故障。

•c) 处理：
•——检查有无起励电源；
•——起励接触器动作是否正确；
•——通知检修处理。