自动励磁调节器要点
发电机的自动励磁调节
发电机的自动励磁调节
一、何谓同步发电机的励磁系统？其作用是什么？
供给同步发电机励磁电流的电源以其附属设备，称为同步发电机的励磁系统。
发电机励磁系统的作用是：
（1）当发电机正常运行时，供给发电机维持一定电压及一定无功输出所需的励磁电流。
（2）当发电机系统突然短路或负荷突然增、减时，对发电机进行强行励磁或强行减磁，以提高电力系统运行的稳定性和可靠性。
（3）当发电机内部出现短路时，对发电机进行灭磁，以避免事故扩大。
二、实现自动调节励磁的基本方法有哪些？
（1）改变励磁机励磁回路电阻，如图所示，它以发电机G同轴的直流发电机GE作为励磁电源，在励磁机的励磁回路中串接可调电阻Rc，调节Rc的电阻值即可改变励磁机的励磁电流，从而改变励磁机的端电压，也就调节了发电机的励磁电流。
（2）改变励磁机的附加励磁电流。
如图所示，自动调节励磁装置AVR接于发电机的电压互感器和电流互感器上，它供给励磁机一个附加励磁电流（附加励磁也可以供励磁机另设的一个励磁绕组）。
AVR 装置可根据发电机电压、电流或功率因数的变化，相应地改变其供给励磁机的附加励磁电流，也就调节了发电机的励磁电流
（3）改变可控硅的导通角。
如图所示，主励磁机GE1经硅整流桥U向发电机励磁绕组L1供电，副动磁机GE2经可控硅整流桥UT向主励磁机励磁绕组L2供电。
AVR装置根据发电机电压、负荷电流的变化，相应地改变可控硅整流回路的可控硅导通角，使可控硅整流桥送入主励磁机的励磁电流发生变化。
为取得励磁调节的快速性，主励磁机一般采用100-200Hz中频率交流同步发电机，副励磁机采用400~500Hz中频发电机，副励磁可用永磁机或反应式同步发电机（附自励恒压）。
发电机自动励磁调节系统论述
发电机自动励磁调节系统论述摘要：同步发电机的运行特性与其空载电动势的大小有关，而空载电动势是发电机励磁电流的函数，改变励磁电流就可影响同步发电机在电力系统中的运行特性。
因此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。
在电力系统运行中同步发电机的励磁电流无论在正常或是事故情况下, 都要进行调节。
同步发电机励磁电流的改变会引起机端电压或无功功率的变化。
对单独运行的发电机来说,引起机端电压变化的主要因素是无功电流的变化, 要保持端电压不变, 必须相应调整发电机的励磁电流。
因此, 调节励磁电流, 可维持端电压不变, 并且能调节无功功率。
励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两部分组成。
励磁系统是同步发电机的重要组成部分,在电力系统中起着非常重要的作用，是发电机的心脏。
关键词：同步发电机，励磁系统，励磁调节器ABSTRACTSynchronous generator excitation control is an important part of the implementation of the control of the generator running.Automatic control of synchronous generator excitation power quality guarantee, reasonable distribution of reactive power and improve power system reliabilitynegative plays a very important role.Excitation system generally consists of two excitation power unit and the field excitation power adjusting unit composed of the rotor of synchronous generators DC current, i.e., the excitation current; field excitation regulator controls the output of the power unit according to the input signal and adjusting the given criteria. The entire field of automatic control system is composed of excitation regulator, and generator excitation power unit consisting of a feedback control system.Key Words：Synchronous generators, Excitation system, Excitation regulator 绪论：在电力系统运行中同步发电机的励磁电流无论在正常或是事故情况下, 都要进行调节。
励磁调节器介绍
加热
冷却
Iftherm
29
加热
冷却
10 s
<10s
Tequiv
t [s]
(10 s)
t
带温度记忆的热量特性，避免连续多次过流后电机误 发生过热损坏
励磁调节器功能介绍 30
l 转子过热限制动作模型
I fn
∑ Cc = Kcool
(
I
2 fn
−
I
2 f
)
If
∑ Ch =
(
I
2 f
−
I
P 1、最小励磁电流限制
2、定子过电流限制
3、励磁过电流限制
2
4、进相稳定限制
5、有功输出限制 5
4
3 1
O
Q
欠励曲线4规律： 园心为：（0,Ug2(Xxt-1-Xd-1)/2) 半径为：Ug2(Xxt-1+Xd-1)/2 Q轴交点：（0，-Ug2/Xd）
励磁调节器功能介绍 25
l PQ限制器
P
F ED
节，内环采用电压TGR（PID）调节； 5、恒功率因数调节，采用双环方式，外环采用PI调
节，内环采用电压TGR（PID）调节；
励磁调节器功能介绍 23
l 励磁调节方式
6、PSVR，高压母线电压调节； 7、系统电压跟踪； 8、附加接口：次同步振荡抑制功能
励磁调节器功能介绍 24
l 运行范围限制功能
Ø 手动人工切换控制，方便试验及检查； Ø 多级故障诊断，自动选择，保证可靠运行； Ø 主用通道闭锁，方便通道维修； Ø 主从通讯采用2路光纤通讯，任意一路正常
即可保证主从正确跟踪。
励磁调节器功能介绍 16
关于励磁系统调节有关规定
关于励磁系统调节有关规定1.励磁系统在机组启励升压或正常运行时均应投入“自动”模式。
2.在机组参数满足以下两个条件时应投入AVC运行，出现异常情况需退出AVC 时要汇报中调并联系电气运行专工，投退AVC均应在值班日志上做好记录。
1、机组励磁调节器为自动运行的方式。
2、AVC投入条件为机组有功负荷在70-370MW;无功0-200MVar；母线电压510-540KV;定子电压18.8-21KV；定子电流3-11.89KA。
3.在AVC投入运行期间，应监视发电机定子电压不超过21.3KV，若超过21.3KV，应申请后退出AVC，调节励磁电流时应注意监视发电机定子电压在19-21KV之间，定子电流不超过11887A，励磁电压不高于368V，励磁电流不高于2897A，若有报警信号，应立即查明原因，进行相应调整。
4.我公司单机励磁系统有三个整流屏，每个整流屏额定输出电流为2000A，当一个整流屏退出运行后，仍可满足所有工况；当两个整流屏退出运行时，鉴于我公司正常运行时励磁电流一般不超过2400A且该种情况极为罕见，经公司研究决定将退出两个整流屏时保护整定为不灭磁，但运行值班人员应尽快申请中调退出AVC，将励磁调节器切至“手动”模式进行调整将励磁电流减至2000A以下。
5.机组正常运行中，若DCS上发AVR整流器过热报警，（整流屏内测温元件温度超过69度报警，超过79度退出整流柜运行）应立即到励磁小间进行检查，采取措施降温，并联系技术部电气二次人员进行处理，并做好整流柜退出的事故预想，若DCS上发AVR励磁系统报警信号，应立即到励磁小间进行检查，查明是何种报警，并通知技术部电气二次人员到场，若为两台整流柜退出，按第4条处理。
6.各值人员应熟知励磁系统各项操作，会根据励磁系统远方或就地报警信号初步判断故障原因，从而进行针对性处理。
7.励磁系统碳刷在机组正常运行检查按正常接班及班中检查要求对两台机组所有碳刷进行检查；碳刷维护按碳刷维护记录台账要求进行，并核对所有碳刷电流相加与励磁电流是否对应。
自动励磁调节的原理及作用
自动励磁调节的原理及作用自动励磁调节是指通过自动调节励磁电流，以保持电力系统中发电机的励磁电压稳定。
它的作用是确保发电机输出的电压与系统需要的电压相匹配，从而保持系统的可靠性和稳定性。
自动励磁调节的原理主要分为两方面：稳定器的输出和励磁刷的调节。
首先，稳定器的输出是自动励磁调节的核心。
稳定器是位于发电机励磁回路中的一种电子设备，能够根据系统负荷的变化，自动调节励磁电流。
稳定器通过测量发电机的输出电压和励磁电流的大小，与预设的电压进行比较，并根据比较得到的误差信号，调整励磁电流的大小。
当发电机负荷增加时，稳定器会减小励磁电流，以提高发电机电压；当发电机负荷减少时，稳定器会增加励磁电流，以降低发电机电压。
这样就能够保持发电机输出电压的稳定性。
其次，励磁刷的调节也是自动励磁调节的关键之一。
励磁刷是位于发电机励磁回路中的一种机械装置，通过改变磁场的强度来调节励磁电流。
当调节器调整励磁电流时，励磁刷通过增加或减少电磁铁磁场的强度，来改变励磁电流的大小。
通过这种方式，励磁刷能够快速而精确地调节励磁电流，以保持发电机输出电压的稳定性。
自动励磁调节的作用主要有以下几个方面：1. 保持电力系统的稳定性。
发电机的输出电压稳定性对于电力系统的稳定运行至关重要。
通过自动励磁调节，能够及时、准确地调整励磁电流，以保持发电机输出电压的稳定性。
这样就能够防止电力系统出现过高或过低的电压波动，避免对系统产生不利影响。
2. 优化电网的电压质量。
自动励磁调节能够根据电力系统的需求，动态调整发电机的励磁电流。
这样就能够确保发电机输出的电压与系统需要的电压相匹配，有效地提高电网的电压质量。
同时，通过自动励磁调节，还能够减少电力系统的电压偏差，提高系统的功率因数。
3. 提高发电机的响应速度。
自动励磁调节可以根据系统负荷的变化，快速调整励磁电流，以保持发电机输出电压的稳定性。
这样就能够使发电机的响应速度更快，更加灵敏。
当系统负荷变化较大时，自动励磁调节能够迅速调整励磁电流，使发电机输出电压稳定在设定值，保持系统的稳定运行。
发电机励磁调节器的调节方式都有什么
一、恒机端电压(自动)运行方式发电机励磁系统闭环自动调节方式。
在该种运行方式下，数字式励磁调节器的主要任务是维持发电机端电压恒定，—般是把机端电压，作为反馈量，实现PID调节；向时，为了提高电力系统运行的稳定条件，数字式励磁调节器还可以实现更为复杂的控制规律，如电力系统稳定器（PSS）附加控制、线性最优励磁控制（LOED）、非线性励磁控制（NEC）等。
恒机端电压（自功）运行方式是数字式励磁调节器的主要运行方式。
二、恒励磁电流（手动)运行方式一般而言，励磁调节器都有“自动”和“手动”两种运行方式，数字式励磁调节器也不例外。
在恒励磁电流（手动）运行方式下，数字式励磁调节器采入信号，与给定值比较，经比例（积分）控制规律的运算后送出控制信号到移相触发单元。
由于自动运行方式的电压整定范围有限，在机组安装、检修或事故跳闸后进行发电机升压试验时，通常用手动方式来调整发电机的励磁从而调节机端电压或发电机的无功，这样调情较为平稳，调整范围可以很宽。
1、三机系统运行方式与两套调节器互为备用的运行方式相比，采用三机系统的主要目的是通过增加硬件投资来进一步提高数字式励磁调节器装置运行的可靠性和安全性。
三机运行方式又可分为三机备用运行方式和三取二表决运行方式两种。
2、三机备用运行方式这种方式的工作原理是，除A机与B机互为备用可自动切换外，还设计了后备C机。
当A、B机均发生故障时，C机能自动切换至在线运行。
c机可以设计为具有和A、B机一样的功能，但一般情况下A、B机同时故障的几率较小，为简化方案，可以设计B机具有较为简单的励磁控制功能，例如只保证发电机按恒励磁电流（手动）运行方式继续运行。
三机备用运行方式和双机互为备用的运行方式原理上没有大的差别，只是三机备用运行方式以增加硬件投资为代价达到了数字式励磁调节器装置运行可靠性的提高；3、三取二表决运行方式在该种起行方式下，三机都在线工作，三套调节器接收同样的外部输入信号，三者的软、硬件结构区完全一致，当三套调节器有两套的输出结果—致时，即将此输出结果作为数字式励磁调节器的输出送至励磁系统中的被控对象部分。
1-励磁系统中的各种定值及试验要点
励磁系统中的各种定值介绍一、励磁系统中各种定值的分类励磁系统中的各种整定值主要是在励磁调节器( AVR中。
本次重点介绍励磁调节器中的定值。
1发电机的励磁形式一般有直流励磁机系统、三机常规励磁系统、无刷旋转励磁系统、自并励励磁系统等。
(1)自励直流励磁机励磁系统：旧自动励磷调节器比(2)三机常规励磁系统:AVR(4)自并励励磁系统SCR FYH®YH自动励磁调节器］2、华北电网各个电厂所用的励磁调节器有吉思GEC系列、南瑞电控SAVR2000系列、NES510（系列、SJ800系列、武汉洪山的HJT系列、ABB公司的UN5000系列、GE公司的EX2100系列、英国R-R的TMR-AVR日本三菱等。
各个厂家的励磁调节器中的定值数量各不相同。
少的几十个（如吉思、南瑞），多的上千个（如ABB GE。
3、针对各种励磁调节器中的定值按照使用功能可以分为（1。
控制定值（控制参数）控制定值包括自动方式控制参数、手动方式控制参数、PSS控制参数、低励限制控制参数、过励限制控制参数、过激磁限制控制参数等（2）限制动作定值包括过励限制动作定值、过激磁限制动作定值、低励限制动作定值等（3）其他定值包括励磁调节器模拟量测量的零飘修正、幅值修正、励磁方式定义、起励时间设定、调压速度设定、调差率等。
励磁调节器内部的控制参数励磁调节器作为发电机的一种自动控制装置。
在正常运行或限制动作时，用来控制发电机的运行工况不超过正常运行范围的参数。
这些参数在运行中，是时刻发挥作用的控制参数整定的合理，直接影响整个励磁系统的动态特性的好坏及各种限制功能的正常发挥作用。
一、自动方式下的控制参数（电压闭环）1、自动方式是以机端电压作为控制对象的控制方式，是励磁调节器正常的工作方式。
也是调度严格要求必须投入的运行方式。
华北电网调度部门下发的《华北电网发电机励磁系统调度管理规定》中规定：（1）各发电厂机组自动励磁调节装置正常应保持投入状态，其投入、退出和参数更改条件应在运行规程中作出规定，并应得到调度部门和技术监督部门的批准。
励磁调节器
10月电气培训教案----励磁调节系统一、励磁调节器的主要功能励磁调节器是维持发电机的机端电压恒定、通过合理的调差设置保证并列运行的机组间无功功率的合理分配，通过快速的励磁响应提高电力系统的暂态稳定和静态稳定。
此外，调节器还具有故障录波、事件记录、系统自检、智能调试等功能。
二、调节及控制功能1、自动运行方式即发电机恒机端电压PID调节；2、手动运行方式即发电机恒励磁电流PID调节；3、发电机恒功率因数运行；4、发电机恒无功运行；5、自动、手动之间相互跟踪，实现各种方式下无扰动切换；6、通道之间相互跟踪，实现通道之间无扰动切换；7、发电机恒定触发角运行；8、无功调差调节，可任意设置正、负调差方向，调差系数0-15%任意调节，级差0.1%；9、完成发电机在空载、负载等工况下的机组稳定运行及无功的平滑调节；10、参数的在线修改及记录，保证掉电数据不遗失；11、可通过串行口将调节器接入电厂DCS系统，将调节过程中的数据实时传送到上位机；三、保护功能1）PT断线保护2）V/Hz保护（伏赫比保护）确保转子在静止时调节器停止工作3）过励限制与保护4）欠励限制及保护5）空载过电压保护6）触发脉冲丢失的检测7）通讯故障检测8）可控硅故障检测9）电源检测10）旋转二极管故障报警四、工作方式在无刷励磁方式下微机励磁调节器工作在主、备用方式。
主、备通道相互通讯，备用通道作为热备用跟踪工作通道，并能进行无扰动切换。
在这种方式下，单通道运行即能满足发电机各种运行工况的要求，双通道配置则大大提高了系统的可靠性。
五、组成卡件1.开关电源组件1 （+5V，±12V） (电源Ⅰ)2、开关电源组件2 （24V1，24V2） (电源Ⅱ)3、主机板4、开关量输入输出板 (开入开出)5、脉冲放大板6、模拟量信号处理板 (信号处理)7、PT/CT及同步变压器板 (PT/CT)8、功率板六、基本原理微机励磁控制柜的输入电气信号有发电机量测PT电压，仪表PT电压及从发电机电流互感器来的三相定子电流信号。
对励磁系统的基本要求
对励磁系统的基本要求(一)对励磁调节器的要求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，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。
对它的要求如下。
(1)具有较小的时间常数，能迅速响应输人信息的变化。
(2)系统正常运行时，励磁调节器应能反映发电机电压高低，以维持发电机电压在给定水平。
在调差装置不投入的情况下，励磁控制系统的自然调差系数一般在1%以内。
(3)励磁调节器应能合理分配机组的无功功率。
为此，励磁调节器应保证同步发电机端电压调差系数可以在士10%以内进行调整。
(4)对远距离输电的发电机组，为了能在人工稳定区域运行，要求励磁调节器没有失灵区。
(5)励磁调节器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。
(二)对励磁功率单元的要求发电机励磁功率单元向同步发电机提供直流电流，除自并励励磁方式外，一般是由励磁机担当的。
励磁功率单元受励磁调节器控制，对它的要求如下。
(1)要求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，发电机依靠励磁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。
(2)具有足够的励磁顶值电压和电压上升速度。
前面已经提到，从改善电力系统运行条件和提高电力系统暂态稳定性来说，希望励磁功率单元具有较大的强励能力和快速的响应能力。
因此，在励磁系统中励磁顶值电压和电压上升速度是两项重要的技术指标。
励磁顶值电压UF，是励磁功率单元在强行励磁时可能提供的最高输出电压值，该值与额定工况下励磁电压UFN之比称为强励倍数。
其值的大小涉及制造和成本等因素，一般取1.6~2。
自动调节励磁和灭磁
自动灭磁
一、发电机励磁系统应具有自动灭磁功能，并应 保证发电机在空载、负载运行、短路情况下可靠 灭磁。 二、发电机自动灭磁装置，应符合下列规定： 1、灭磁可采用发电机励磁绕组对电阻放电的灭 磁方式，也可以采用消弧栅放电的灭磁方式；在 励磁机励磁回路可采用串联接入灭磁电阻的方式。 2、当为可控硅整流桥，事故继电保护动作灭磁 时，应采用继电保护跳灭磁开关灭磁；正常停机 时可采用逆变灭磁。
三、发电机励磁回路的灭磁电阻，其阻值可为励 磁绕组热状态电阻值的4~5倍。电阻长期热稳定 电流宜为发电机额定励磁电流的0.1~0.2倍。 采用灭弧栅放电的灭磁方式时，在灭磁过程 基本结束时，应将消弧栅并联电阻投入。该电阻 的参数可与发电机励磁回路的灭磁电阻相同。 四、励磁机励磁回路串联接入的灭磁电阻可为励 磁机励磁绕组热状态电阻值的10倍。电阻长期热 稳定电流宜为励磁机额定励磁电流的0.05~0.1倍。
自动调节励磁及自动灭磁
一、发电机自动调节励磁装置具有下列功能： 1、正常运行情况下，维持发电机端或系Байду номын сангаас电压在 给定水平上。 2、合理、稳定地分配并列运行的发电机之间的无 功功率。 3、在正常运行和事故情况下，提高系统运行的稳 定性。 二、发电机自动电压调节器应具有下列功能： 1、发电机自动电压调节器保证励磁系统顶置倍数 不低于1.6倍、强励时间不小于10s。50MW水轮发 电机自动电压调节器应保证励磁系统顶值倍数不低 于2倍。
7、在空载额定电压情况下，当发电机给定阶跃为 ±10%时，发电机自动电压调节器应保证发电机电 压超调量不大于阶跃量的50%，摇摆次数不超过3 次，调节时间不超过10s。 8、当发电机突然零起升压时，发电机自动电压调 节器应保证其端电压超调量不大于额定值的15%， 摇摆次数不超过3次。调节时间不超过10s。 三、发电机自动电压调节器尚应具有下列附加功能： 1、远方或就地给定装置。 2、负载电流补偿。 3、过励磁限制。 4、欠励磁限制。 5、电压互感器断线保护及闭锁。 6、电压频率比限制。
励磁调节器工作原理
励磁调节器工作原理
1.目标设定：励磁调节器的第一步是设置所需的电压和频率。
这些参
数通常由控制系统通过用户界面或自动化程序设置。
2.信号检测：励磁调节器会检测发电机或电动机的输出电压和频率，
并将这些信息发送到控制系统。
控制系统根据这些信息判断调节器的动作。
3.反馈机制：励磁调节器使用反馈机制来实现所需的电压和频率输出。
它会接收控制系统的指令，并根据指令调节励磁电流。
4.励磁电流调节：当控制系统检测到输出电压或频率偏离所需数值时，它会发送信号给励磁调节器来调整励磁电流。
励磁调节器会根据指令调整
电流的大小。
5.励磁电流传输：励磁调节器将调整后的励磁电流传输给励磁系统，
如电动机或发电机的励磁线圈。
6.反馈控制：一旦调整后的励磁电流传输到励磁系统，系统会根据电
流的大小来生成对应的磁场强度。
这个磁场强度会影响电动机或发电机的
输出电压和频率。
7.输出检测：励磁调节器会再次检测输出电压和频率，并将这些信息
发送回控制系统。
这样控制系统可以根据实际输出情况来调整励磁电流的
大小，以实现更加稳定的电压和频率输出。
总的来说，励磁调节器通过不断检测和调整励磁电流来控制发电机或
电动机的输出电压和频率，以实现稳定的电力系统运行。
控制系统通过反
馈机制快速响应输出偏差，并通过适当的调节励磁电流来纠正这些偏差。
这样，在各种负载和工作条件下，励磁调节器可以实现稳定的电力输出。
励磁调解装置的基本原理
2、晶闸管整流电路的工作原理及特性。
图 5.20 是在ZTL型励磁调节器中所采用的共阴极型三相半控桥 式 整 流 电 路 。 图 中 SCRA 、 SCRB 、 SCRC 是 晶 闸 管 ， SRA 、 SRB、SRC是不可控整流二极管。
按照课程分工，可控硅整流电路在《电力电子技术》课程中讲 授，这里仅从发电机励磁调节的角度作简单介绍。
5.3 励磁调解装置的基本原理
一、励磁调解装置的基本原理与调节特性 （一）基本原理 励磁调解装置(自动励磁调节器)的最基本部分是一个闭环比例
调节器。 它的输入量是发电机端电压，输出量是励磁机的励磁电流或发
电机的励磁电流。 它的作用： 首先是保持发电机的端电压不变； 其次是保持并联机组间无功电流的合理分配。
Ub Uab 2UW KCUG KCUGD KC (UG UGD ) KCUG
从上式可以看出，比较整定电路的输出电压同发电机端电压与 给定电压之差成正比。
4、 发电机端电压整定原理
发电机端电压整定是指确定发电机端电压稳定工作电压。
它是通过调整图5.18中电位器W的阻值RW来实现的。W的阻值可以在本地
图中为辅助控制电压信号。由运算大器的特性可知：≈0， U≈0，则I 有
上式说明，综合放大器的输出电压等于输入电压Ub和UFZ按不同 的比例相加之和，它们的比例系数可以通过各自输入电阻R1或 R2整定，实现对各输入信号线性无关的综合放大。 在实际应用时，由于运算放大器的开环放大系数和输入电阻都不 是无穷大，因此按式(5-13)计算时，其结果会有一定误差。
⑤ 触发脉冲应有足够的宽度。
晶闸硅整流电路输出电流因励磁绕组存在较大电感必须从零逐 渐上升。在晶闸硅整流电路输出的电流还没上升到大于晶闸硅 的维持电流时，若触发脉冲已经消失，则晶闸硅就会重新关断。 对三相半控桥式整流电路，要求触发脉冲宽度不小于100，通 常取1ms，相当于50Hz正弦波的18°。
励磁调节器工作原理
励磁调节器工作原理励磁调节器是一种用于发电机的自动调节装置，它能够根据负荷的变化，自动调节发电机的励磁电流，以维持发电机的输出电压稳定。
它在电力系统中扮演着非常重要的角色，下面我们就来详细了解一下励磁调节器的工作原理。
首先，励磁调节器通过感应发电机输出电压的变化，来调节励磁电流。
当发电机的输出电压下降时，励磁调节器会增加励磁电流，以提高发电机的磁场强度，从而使输出电压恢复到设定的值。
相反，当发电机的输出电压升高时，励磁调节器会减小励磁电流，以减小磁场强度，使输出电压回到设定值。
其次，励磁调节器还可以通过调节励磁电流的方式，来实现对发电机的无功功率的控制。
在电力系统中，无功功率是非常重要的，它能够影响电网的稳定运行。
励磁调节器可以根据系统的需要，调节发电机的无功功率输出，以保持系统的无功功率平衡，确保电网的稳定运行。
此外，励磁调节器还可以实现对发电机的过励磁和欠励磁保护。
当发电机的励磁电流超过额定值时，励磁调节器会及时减小励磁电流，以避免发电机过励磁而损坏。
相反，当发电机的励磁电流不足时，励磁调节器会增加励磁电流，以避免发电机欠励磁而无法正常工作。
总的来说，励磁调节器通过不断感应发电机输出电压的变化，来调节励磁电流，以维持发电机的输出电压稳定。
同时，它还可以实现对发电机的无功功率控制，以及过励磁和欠励磁保护。
它在电力系统中的作用非常重要，是电力系统中不可或缺的一部分。
通过本文的介绍，相信大家对励磁调节器的工作原理有了更深入的了解。
励磁调节器的工作原理虽然复杂，但它在电力系统中的作用却是非常重要的，它能够保证发电机的稳定运行，维持电力系统的稳定运行，确保电能的安全可靠供应。
希望本文能够帮助大家更好地理解励磁调节器的工作原理，为电力系统的运行提供更好的保障。
励磁调节器参数设置说明
EXC9000调节器参数设置1、COMM1控制码：输入参数：菜单选择输出参数：Data1[0]：“0000”――修改运行参数，不写入EEPROM。
“1000”――修改运行参数，并写入EEPROM。
“2000”――读入EEPROM数据为运行参数。
“3A00”――请求发送录波数据。
A＝0，发送本命令前到本命令时刻止记录的录波数据。
A＝1，发送由IPC触发或阶跃试验记录的录波数据。
“40BC”――阶跃试验。
先上跃后下跃，间隔由B值（秒）确定。
C为阶跃量（％）。
“50AA”――修改单个运行参数，不保存，AA＝参数编码（序号）。
2、电压放大系数Kavr输入参数：Kavr＝？(倍)输出参数：Data1[1]=1000*Kavr3、PID调节器参数T1、T2传递函数：W(S)=(1+T1S)／(1+T2S)输入参数：T1＝？(秒)，T2＝？(秒)输出参数：Data1[2]=1000*T1Data1[3]=1000*T24、PSS隔直参数Tq传递函数：W(S)=TqS／(1+TqS)输入参数：Tq＝？(秒)输出参数：Data1[4]=1000*Tq5、PSS放大系数Kpss输入参数：Kpss＝？(倍)输出参数：Data1[5]=1000*Kpss6、PSS第一级参数T1、T2传递函数：W(S)=(1+T1S)／(1+T2S)输入参数：T1＝？(秒)，T2＝？(秒)输出参数：Data1[6]=1000*T1Data1[7]=1000*T27、PSS第二级参数T3、T4传递函数：W(S)=(1+T3S)／(1+T4S)输入参数：T3＝？(秒)，T4＝？(秒)输出参数：Data1[8]=1000*T3Data1[9]=1000*T48、电流放大系数Kair输入参数：Kair＝？(倍)输出参数：Data1[14]=1000*Kair9、恒IL调节参数T1、T2传递函数：W(S)=(1+T1S)／(1+T2S)输入参数：T1＝？(秒)，T2＝？(秒)输出参数：Data1[15]=1000*T1Data1[16]=1000*T210、PI调节器参数Kp、Ti（用于过励限制）传递函数：W(S)= Kp+1/(TiS)输入参数：Kp＝？，Ki＝？输出参数：Data1[17]=100*KpData1[18]=1000*Ti11、电压预置值输入参数：ug=? (％)输出参数：data1[20]=100*ug12、过励限制值输入参数：I=? (％)输出参数：data1[21]=100*I13、强励限制值输入参数：I=? (％)输出参数：data1[22]=100*I14、最大电流允许时间输入参数：t=? (秒)输出参数：data1[23]=1000*t15、V/HZ限制值输入参数：V=? (％)输出参数：Data1[24]=100*V16、欠励限制值k、b欠励限制：Q＝k*P-b输入参数：k=?, b=?输出参数：Data1[25]=1000*kData1[26]=1000*b17、空载励磁电流系数值Kilo空载励磁电流系数＝额定空载励磁电流／额定励磁电流输入参数：Kilo=?输出参数：Data1[28]=1000*Kilo18、功率系数值Kpow功率系数值*功率测量值＝功率显示值调整Kpow，使功率显示值＝按PT、CT变比计算的实际输入有功或无功功率。
第三章自动调节励磁
（3）励磁调节方式
若按调节原理来区分，可分为按电压偏差的比例调 节和按定子电流、功率因数的补偿调节两种。
• 1）按电压偏差的比例调节 • 实际上是一个以电压为被调量的负反馈控制系统，
原理方框图如下图所示。
（1）直流发电机的励磁方式：
1）直流发电机的自励方式: F3-4. 励磁机向自己提供励磁电流
2）直流发电机他励方式: F3-5. 主要由另外一台与励磁机同轴的副励磁机
PGD提供。
特点：直流励磁机靠机械整流子换向，有炭刷和 整流子等转动接触部件，维护量大，造价高。只 用于50MW及以下的发电机。
（2）交流励磁机经整流供电的励磁方式
3.2 同步发电机的励磁方式和励磁调节方式
目的要求： 掌握同步发电机的励磁方式、励磁调节方 式及特点 重点：
无刷励磁、自并励静止励磁系统，同步 发电机的励磁调节方式
一、同步发电机的励磁方式 供给同步发电机转子直流励磁电源的方式 。 按供电电源的不同分 :
同步发电机励磁有：
直流发电机供电 交流励磁机经整流供电 静止电源供电
存在技术问题：继电保护配合较复杂
1) 自复励静止励磁方式
励磁电源由发电机机端经励磁变压器TE和励磁变流器 UE供给
自复励励磁方式的特点是：
当电力系统短路时，自励部分会因为发电机 电压下降而降低励磁能力，复励部分会因发电 机电流增加而增加励磁能力，两者相辅相成， 弥补了自并励方式单独由发电机电压供给发电 机励磁电流的不足，它可以保证在机端短路时 有足够的强励能力。
•2、对励磁系统的基本要求 （1）可靠性高。 （2）保证发电机具有足够的励磁容量。 （3）具有足够的强励能力。 （4）保证发电机电压调差率有足够的整定 范围。
励磁调节器
励磁调节器简介励磁调节器（Excitation Regulator）是一种用于调节发电机励磁电流的装置，通常由控制电路和电气部件组成。
励磁调节器的主要功能是稳定发电机的输出电压，并调节励磁电流以应对负载波动。
它在电力系统中起着至关重要的作用，保证电力供应的稳定性和可靠性。
励磁调节器的工作原理励磁调节器根据发电机的输出电压和负载情况，通过控制励磁电流来实现稳定电压的调节。
下面是励磁调节器的工作原理：1.检测输出电压：励磁调节器中的电压反馈回路会不断检测发电机的输出电压，并将检测到的电压信号传递给控制电路。
2.比较电压信号：控制电路会将检测到的电压信号与设定的目标电压进行比较，得出电压偏差（误差）。
3.产生控制信号：根据电压偏差，控制电路会产生相应的控制信号，用于调节励磁电流。
4.调节励磁电流：控制信号被传递给电气部件，如稳压器或励磁机，以调节励磁电流。
通常，当发电机输出电压偏低时，励磁电流应增加，而当输出电压偏高时，励磁电流应减小。
5.稳定输出电压：通过不断调节励磁电流，励磁调节器使发电机的输出电压保持在设定的目标电压附近，以稳定电力系统的电压。
励磁调节器的类型根据控制方式和电气部件的不同，励磁调节器可以分为多种类型。
下面是几种常见的励磁调节器类型：1.电压型励磁调节器：根据发电机输出电压和设定目标电压之间的差异，调节励磁电流，使输出电压稳定在设定值附近。
这种调节器适用于负载波动较小的情况。
2.感应型励磁调节器：利用发电机绕组中感应出的电动势来控制励磁电流，使输出电压稳定。
这种调节器适用于负载波动较大的情况。
3.智能型励磁调节器：结合先进的控制算法和传感技术，能够实时监测发电机的输出电压和负载情况，并自动调节励磁电流以保持电压稳定。
这种调节器具有更高的精度和响应速度。
励磁调节器在电力系统中的应用励磁调节器广泛应用于电力系统中的发电机组，确保电力供应的稳定性和可靠性。
它的主要应用包括：1.发电厂：励磁调节器用于控制发电机的励磁电流，保持输出电压稳定，以满足电网的需求。
自动励磁调节
•（3）改变可控硅的导通角。如图所示，主励磁机GE1经硅整流桥U向发电机 励磁绕组L1供电，副动磁机GE2经可控硅整流桥UT向主励磁机励磁绕组L2供电。 AVR装置根据发电机电压、负荷电流的变化，相应地改变可控硅整流回路的可 控硅导通角，使可控硅整流桥送入主励磁机的励磁电流发生变化。为取得励磁 调节的快速性，主励磁机一般采用100-200Hz中频率交流同步发电机，副励磁 机采用400~500Hz中频发电机，副励磁可用永磁机或反应式同步发电机（附自 励恒压）。
同步发电机的励磁方式有哪些？
按给发电机提供励磁功率所用的方法，励磁系统可分为以下几种方式： （1）同轴直流励磁机系统，在这种励磁方式中，由于发电机与直流励磁机同轴连接， 当电网发生故障时，不会影响到励磁系统的正常运行。但受到直流励磁机容量的限制， 这种励磁方式广泛应用于中小容量的发电机。 （2）半导体励磁系统，这是目前国内外大型发电机广泛采用的一种新型的、先进的励 磁方式。它的优点是性能优良、维护简单、运行可靠、体积小、寿命长。
实现自动调节励磁的基本方法有哪些？
（1）改变励磁机励磁回路电阻，如图所示，它以发电机G同轴的直流发电机GE 作为励磁电源，在励磁机的励磁回路中串接可调电阻Rc，调节Rc的电阻值即可改 变励磁机的励磁电流，从而改变励磁机的端电压，也就调节了发电机的励磁电流。
• （2）改变励磁机的附加励磁电流。如图所示，自动调节励磁装置 AVR接于发电机的电压互感器和电流互感器上，它供给励磁机一个附 加励磁电流（附加励磁也可以供励磁机另设的一个励磁绕组）。AVR 装置可根据发电机电压、电流或功率因数的变化，相应地改变其供给 励磁机的附加励磁电流，也就调节了发电机的励磁电流。
自动励磁调节
何谓同步发电机的励磁系统？其作用是什么？
励磁系统励磁调节器技术要求
励磁系统励磁调节器技术要求励磁系统励磁调节器技术要求自动励磁调节器 4.1.1自动励磁调节器应有两个独立的自动电压调节通道，4.1.1.1 含各自的电压互感器、测量环节、调节环节、脉冲控制环节、限制环节、电力系统稳定器和工作电源等。
两个通道可并列运行或互为热备用。
自动励磁调节器的各通道间应实现互相监测，自动跟4.1.1.2 踪。
任一通道故障时均能发出信号。
运行的自动电压调节通道任一测量环节、硬件和软件故障均应自动退出并切换到备用通道进行，不应造成发电机停机，稳定运行时通道的切换不应造成发电机无功功率的明显波动。
自动励磁调节器应具有在线参数整定功能，各参数及4.1.1.3 各功能单元的输出量应能显示，设置参数应以十进制表示，时间以秒表示，增益以实际值或标幺值表示。
自动励磁调节器应具有在线参数整定功能，各参数及4.1.1.4 各功能单元的输出量应能显示，设置参数应以十进制表示，时间以秒表示，增益以实际值或标幺值表示。
自动励磁调节器电压测量单元的时间常数应小于4.1.1.530ms。
自动励磁调节器直流稳压电源应由两路独立的电源供4.1.1.6 电，其中一路应取自厂用直流系统。
．励磁调节器的调压范围和调压速度： 4.1.1.7自动励磁调节时，应能在发电机空载额定电压的a)70%-110%范围内稳定平滑的调节；手动励磁调节时，上限不低于发电机额定磁场电流的b)110%，下限不高于发电机空载磁场电流的 20%；发电机空载运行时，自动励磁调节的调压速度应不大c)于发电机额定电压的 1%/s，不小于发电机额定电压的0.3%/s。
自动励磁调节器应配置电力系统稳定器（PSS）或具有4.1.1.8 同样功能的附加控制单元。
电力系统稳定器可以采用电功率、频率、转速或其组a)合作为附加控制信号，电力系统稳定器信号测量回路时间常数应不大于40ms，输入信号应经过隔直环节处理，当采用转速信号时应具有衰减轴系扭振频率信号的滤波措施。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 前言彭城电厂1号机组发电机为上海电机厂引进美国西屋公司生产技术生产的改进优化型QFSN-300-2型水氢氢汽轮发电机，容量为300MW，采用高起始响应无刷励磁系统，励磁调节器为中国电力科学研究院生产的WKKL-1B型微机励磁调节器。
根据《发电机运行规程》第47条要求，发电机能否进相运行应遵守制造厂的规定，制造厂无规定的应通过试验来确定。
试验前中国电力科学研究院对试验的工况进行了静态稳定的估算，并经彭城电厂及江苏省电力调度中心认可，最后确定了进相试验工况。
试验由中国电力科学研究院负责，现场指挥操作由彭城电厂负责；进相试验于2002年3月9日－10日进行。
彭城电厂1号发电机主要参数如下：型号：QFSN-300-2额定容量：300MW额定电压：20000V额定电流：10189A额定励磁电压：302V额定励磁电流：2510A额定功率因数：0.85额定转速：3000rpm额定氢压：0.31Mpa额定冷氢温度：46℃励磁机额定励磁电压：16V励磁机额定励磁电流：147AX d＝ 1.86 X’d＝ 0.223 X’’d＝ 0.16T d o＝ 8.15S T’d＝ 0.91S T’’d＝0.041S2 试验目的2.1 由于超高压、长距离输电线路的日益增多，线路充电功率给电网的安全、稳定运行带来一系列问题，在线路轻载时，母线及线路电压过高的问题尤为严重。
采用发电机进相运行吸收过剩无功，降低母线电压是解决母线及线路电压过高问题的一种方法。
但由于发电机进相运行时对系统稳定和其端部发热等有不良影响，所以需要进行发电机进相试验，核定进相运行范围，并获取在进相运行时220KV 母线及厂用电压变化的经验数据。
2．2 通过进相试验，验证低励及继电保护的正确性。
指出在保护、监测方面存在的问题。
3 发电机进相运行的限制因素彭城电厂工程设计装机为2台300MW 机组，两条220KV 母线为双母带旁路接线方式。
彭城电厂与系统联系紧密，机组在进相运行时，如果电网有大的扰动，进相机组不会对主网的暂态稳定构成威胁。
发电机进相运行时主要受发电机端部结构件温升和静稳极限等的限制。
3.1 发电机静稳极限的限制发电机在不同有功负荷下所能吸收的无功最大值，随发电机有功负荷的改变而改变，因此首先计算在某些特殊运行点的进相无功值，以及进相状态下最大功率角δ值，进而推广到其它情况。
等值电路图如下：E q I U f U xt○○○○X d X b X由等值电路图，其中E q 为发电机内电势，X d 为发电机同步电抗，U f 为发电机端电压，X b 为主变电抗，X 为线路电抗，U xt 为系统电压。
由于彭城电厂母线出线较多，系统电压不易确定，且归算下来的线路电抗X 也比较小，所以本次计算可近似的将220KV 母线电压作为系统电压，主变电抗X b 做为系统电抗X xt 。
通过一系列的计算可求出进相时功角的限制值：df d dff df QX U PX arctg X U Q U X U Parctg +=+=2δ从汽轮发电机功率关系式：可以看到发电机在进相运行时，进相深度增加，发电机E q 降低，U xt 相应的有所下降。
为了保持有功P 不变，而δ角的增大使发电机静态稳定度降低，根据静稳定判据d p /d δ>0,也就是功角δ<90°范围内，发电机具备静稳定能力，为了获得一定的静稳定储备，一般采用按功率限制的办法，如静稳定极限按发电机的额定有功0.1P e 计算，估算得功角δ=70°，为静稳定限制值。
此时发电机的稳定储备系数K=1.06,可有6%的静稳定储备。
因此我们在试验中监视功角δ应不超过65°，作为防止发电机失稳条件。
根据计算最大进相无功不得超过150Mvar 。
3.2 受定子端部发热的限制发电机组进相运行时，定子边段铁芯和端部结构件的发热会增高，甚至会超过其允许温度限额，这也是限制发电机进相运行的因素。
这是因为，当发电机进相运行时，定子和转子绕组端部的漏磁场叠加，造成发电机端部的合成磁密增高，并对定子以同步转速旋转，在边段铁芯和结构件中引起损耗，并且损耗值与轴向磁密的平方成正比，所以此时会引起边段铁芯和端部结构件压板，铜屏蔽等发热增加，对发电机稳定运行产生较大影响，从而限制了发电机的进相运行深度。
发电机边段铁芯和端部结构件的温度限额如下：定子铁芯轭部：<120℃ 定子铁芯齿部：<120℃ 定子铁芯端部：<120℃ 定子槽内线圈：<90℃ 定子线圈出水：<81℃ 定子线圈进水：<50℃ 冷氢：<46℃ 出油：<70℃δsin bd xeq X X U E P +∙=轴瓦：<90℃磁屏蔽和铜屏蔽及压指：<180℃3.3 受厂用电压的限制在进相运行时，由于发电机端电压下降，厂用电压将下降。
按要求不得低于厂用电压额定值的95%，彭城电厂1号机组厂用变不是有载调压变压器，厂用电压下降至额定值的95%时会影响厂用正常工作，所以发电机的进相深度以厂用电压下降不低于额定值的95%为限。
3.4 调节器方面的限制彭城电厂1号机的励磁调节器是电科院研制的WKKL型微机励磁调节器。
试验前预置了四组可供选择的低励限制曲线，以备进相试验结束后，按试验结果及调度要求选一组低励限制曲线作为运行曲线。
为检查进相运行时微机自动励磁调节器的运行稳定性及低励限制性能，在进行进相运行试验时选择第一组低励限制曲线实际进行检验。
3.5 保护方面的限制在进相运行时，由于发电机电压降低，励磁减少，经过电压闭锁的一些保护可能误动，所以要检查失磁保护，对称过负荷，阻抗保护的定值。
另外，厂变复合电压过流保护也应在试验中加强监视。
4 试验方法及测量对象4.1 试验方法试验选在负荷低谷时进行。
在试验过程中将1号发电机WKKL励磁调节器放在自动状态。
厂用电仍由#1高厂变供电，电网运行于正常状态。
试验工况按表1逐一进行，测量表计于试验前接入。
试验时在调节至测温升工况后，稳定至各温度测点温升每小时不超过1℃时，测取发电机端部各结构件温度和运行参数，在端部结构件有较大裕度情况下，继续调节无功至测参数工况，测取各运行参数。
然后再进行下一个工况试验。
4.2 试验工况及测量对象表1 进相试验工况表2 电气测量对象及仪表表3定子铁芯及端部测温点表4 温度测点及测试5 试验结果和数据分析5.1 试验结果试验结果见表5~9表5 进相运行实测数据表6 冷却介质温度数据表7 定子铁芯机端部结构件温度和温升数据注：表中55－65测点温升数据系当时工况下与汽端冷氢温度之差；68－140测点温升数据系与励端冷氢温度之差；66、67测温点损坏，其数据没有记录。
9注：表中所列温升数据系当时工况下各测点温度与冷却介质温度之差；P、Q的单位分别是MW和Mvar。
105.2 数据分析发电机的运行范围由于受冷却条件、电压水平、系统运行方式、自动励磁调节器以及发电机参数的非线性（饱和作用）等多种因素的影响，进相运行的可能性决定于发电机端部结构件的发热和在电网中的运行稳定性。
5.2.1 端部温度发电机进相运行时，其端部磁密的增高造成端部铁芯和各部件的温度较该机迟相运行时要高得多。
这可以从实测结果看到，特别是铜屏蔽（68号测点）温升变化最明显，其中在P=170MW、Q=－82.6Mvar时，铜屏蔽的温度最高达264℃，温升达222.9℃超过温度限额（180℃）达84℃之多；在P=301MW、Q=15.5Mvar，发电机尚未进相运行时，铜屏蔽（68号测点）的温度就高达169℃，温升为125℃，接近温度限额（180℃）。
其它端部结构件和端部铁芯温度在进相时也有明显上升（定子线圈温度第12号测点温度相对其它测点温度上升速度快），但距温度限额相差较大，有足够的裕度。
因此该机在目前进相深度情况下受端部构件发热的限制，特别是受铜屏蔽发热的限制尤为明显。
5.2.2 静态稳定极限从表5的数据看，发电机在1号发电机进相最多时，功角δ为50.1°；在P=246.4MW、Q=－38.4Mvar时，δ为42.8°；在P=301MW、Q=15.5Mvar时，δ为44.2°；功角δ均未超过规定的65°的静稳定极限。
因此发电机在目前进相深度情况下不受功角δ的限制。
在试验过程中，失磁保护、厂变复合电压过流保护等均未动作，低励限制用第一组曲线（拨码开关在00位），在进相运行过程中没有动作，而且尚有裕度。
6 进相运行的降压效果在进相运行时，随着进相运行深度的增加，其中功角δ逐渐增大，吸收系统无功功率Q增多，系统电压相应下降。
从表5数据可以看出每进相20Mvar无功，220KV系统电压降低1000V左右，其降低效果是明显的。
而发电机端电压在进相时明显下降，最低时为18.9KV，下降5.5％左右。
在这次进相运行过程中，厂用电压下降到5.77KV，尚未达到限制值厂用电压额定值的95％(5.7KV),因此1号发电机在目前进相深度情况下，厂用电压是符合要求的。
7 计算结果分析中国电力科学研究院在进行试验前，根据试验条件对进相试验的各个工况点进行了静态稳定的计算，得到进相试验允许的各个工况点和各个参数值。
从试验结果表5看出，实测的发电机功角都比计算值小，其原因是发电机进相运行时，端电压U f是个变量，若维持发电机的有功功率P恒定进相运行，则随着进相深度的增加，吸收的无功功率增多，电压U f就相应降低。
另外制造厂提供的发电机同步电抗X d值设计为非饱和值，随着进相深度和机端电压的改变，发电机会饱和，而且饱和程度也不同，因此电抗X d值是与发电机进相深度有关的变量，比非饱和值要小。
同时由于1号发电机未作空载试验，故X d的实际值未知，X d 的设计值比实际值偏大。
以上原因造成了实测的发电机功角δ比计算值要小。
8 结论8.1 通过进相试验可以看出，发电机进相运行在一定条件下对彭城电厂220KV 母线电压长期过高超标有所改善。
但是因为1号发电机在进相运行时，端部结构件“铜屏蔽”处的温升过高，远远超过其额定值，严重影响了发电机的进相时的稳定运行。
因此，需要1号发电机进相运行时，一定要密切监视其端部结构件的温升。
具体的运行经验参数参照表5。
8.2 从测试结果数据看，发电机在进相运行时部分端部结构件（铜屏蔽）的温升很高，限制了1号发电机的进相能力。
例如与之同厂家、型号及参数的甘肃靖远电厂5号发电机相比，温升严重偏高。
甘肃靖远电厂5号发电机最大进相工况时端部结构件最高温度为97℃，温升仅58℃。
这说明1号发电机在制造上存在一定缺陷，进相能力偏差。
8.4 进相运行时厂高变低压侧6KV母线电压明显降低，但是并未超过厂用电压限制值5.7KV。