GE励磁系统介绍备课讲稿
发电机励磁系统-讲解
2013年07月
生产准备部金恩
粤电靖海电厂励磁控制柜 （美国GE公司）
华润电力（温州）有限公司生产准备部
发电机励磁系统基本原理
➢ 供给发电机励磁电流的电 源及其附属设备称为励磁 系统。
➢ 它分为励磁功率单元和励 磁调节器两个主要部分。
➢ 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。
间的自动跟踪 ➢ 自动和手动通道的双向自动跟踪 ➢ 恒无功或恒功率因素的控制 ➢ PSS电力系统稳定器。
测量单元板(MUB)
➢ 用于测量发电机定子侧信 号。它直接测量发电机的 三相电压和电流，并通过 这些量计算出其它信号： 如P（有功）、Q（无功）、 f（频率）等，同时提供了 强电参数和测量信号之间 的电气隔离。
扩展门极控制板(EGC)
➢ 作为双通道配置的后备通道使 用。
➢ EGC 连同COB、MUB一起安 装在同一个金属箱中，但在结 构上是独立的。
➢ EGC具有下列功能： 1、励磁电流调节 2、通道跟踪，以便在COB故障
时实现平稳切换 3、备用瞬时过电流保护继电器 4、备用反时限过电流继电器 5、直流侧短路保护
采用自然风冷（带冷却风机）的冷却方式，当励磁变温 度高至100℃时，冷却风扇自启；温度低至80℃时，风 扇自动停止。励磁变温度高至130℃时，发超温报警。
高压侧每相提供3组套管CT，两组用于保护，一组用于 测量。低压侧每相也提供3组CT，两组用于保护，一组 用于测量。
可控硅整流器
➢ 采用三相全波桥式整流，共有4个功率 柜组成。
灭磁要求： 1.灭磁时间尽可能的短（发电 机端电压由额定值Un降至5% Un所需的时 间称灭磁时间）2.励磁绕组两端的过电压 不超过允许值（通过跨接器来实现过压保 护的要求）。
GE励磁系统介绍
功率及灭磁单元介绍
功率整流桥器件布置 图
功率及灭磁单元介绍
下图表示一个典型的EX2100系统，该可逆整流桥提供正向和反向强 制电压。正向和反向顶值电压能在25毫秒以内达到。在甩负荷和灭 磁中，反向强制电压提供快速响应。每一个晶闸管桥都有晶闸管保
护回路，例如缓冲器、过滤器和熔丝（如下图所示）。
功率及灭磁单元介绍
励磁调节单元介绍
其他辅助单元
ISBus卡（EISB）：ISBus是GE专利的高速数据总线，用 于M1、M2、C各模块内部数据传输及与EDCF、EGDM 卡之间的数据交换以及负责与就地按键式操作界面、工具 软件的通讯。
其他辅助单元
励磁调节单元介绍
主输入输出卡（EMIO）：将来自EPCT、EACF、EXTB、 ECTB等输入信号进行处理并根据主控指令输出灭磁开关、 起励接触器等分合信号及触发脉冲指令。
功率整流桥
在SCR交流桥臂中设置电感线圈，以保证多桥之间的电流平衡 。缓冲器是并联在SCR正极、负极之间的RC回路。SCR的缓冲器 ，线-线之间缓冲器，以及线路中的电感线圈，结合起来完成以下功 能，以保证SCR的正常运行。限制通过SCR的电流变化率。限制跨 于SCR上的电压变化率，并在SCR的换流过程中，限制SCR上出现 的反向电压。功率整流桥的额定值，对于本工程的应用，按照规范 要求，在10秒内提供200%的励磁电流和250%励磁电压的强励。整 流桥还设有风机运行监视、可控硅导通及可控硅温度监视，并将这 些信号通过脉冲放大板（EHPA）传送到控制器中。
功率及灭磁单元介绍
可控硅、快熔元件
脉冲触发板
功率及灭磁单元介绍
SCR缓冲器组件
功率及灭磁单元介绍
导通传感器
功率及灭磁单元介绍
励磁系统主题知识讲座
（按功率引取方式分）
自并励系 统
自复励系 谐波励磁
统
系统
（按整流器是否旋转分）
静止整流器励磁 系统
旋转整流器励磁 系统(无刷励磁)
（按复合位置分）
交流侧复合的自 复励系统
直流侧复合的自 复励系统
长处：调整以便，励磁电源独立可靠。 缺陷：构造复杂，时间常数较大，成本高，功率因数低， 维护量大
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
无刷励磁系统
长处：构造简朴可靠，性能优越，调整功能完善，反应 速度快，保护功能齐全，自动化程度高，可与计算机联 网。 缺陷：接线复杂，规定维护水平高。对产品旳抗干扰能 力规定高。
例如：额定励磁电压：80V，额定励磁电流：350A 根据上面旳公式可选用500A/1500V
可控硅旳工作原理 ： 可控硅在交流电旳正半周，在其控制极上
加上触发脉冲，可控硅导通。在交流电过零点 时，由于无阳极电压而关断。移动触发脉冲旳 控制角α旳大小，即可控制输出电压旳高下。
单相全波整流可控硅线路 可控硅单相全波整流可以使输出电压旳脉动减少。
励磁变压器旳种类 环氧树脂变压器（右图） 油浸式变压器（右下图） 干式变压器 （下图）
电流互感器：（CT） 变比为：∣发电机定子电流∣/5A 其中发电机定子电流要不不小于电流互感器旳原边电流。
电压互感器：（PT） 变比为：（发电机机端电压）/100V 其中电压互感器旳原边电压有±5%旳波动 6000V旳电压等级，PT变比有6000v：100v，6300v：
低励限制
发电机励磁系统讲稿课件
学习感悟与建议
学习感悟
通过本课程的学习，我深刻认识到发电机励磁系统在电力系统中的核心地位。 同时，我也了解到发电机励磁系统的复杂性与挑战性，意识到要成为一名优秀 的电力工程师，需要不断学习与积累。
建议
希望学校在今后的课程中，能进一步增加实践性的内容，如实验、仿真等，让 我们有机会亲身体验发电机励磁系统的实际运行过程，加深对理论知识的理解 。
频率调整
02
阐述如何通过励磁系统与其他控制系统的配合，实现发电机运
行频率的稳定。
励磁电流监控
03
介绍对励磁电流进行实时监控的必要性，以及如何通过励磁调
节器实现对励磁电流的稳定控制。
励磁系统故障识别与处理
常见故障类型
列举励磁系统可能出现的常见故障，如励磁电源故障、励磁调节器 故障等。
故障识别方法
介绍如何通过监控系统的报警信息、励磁电流的异常变化等手段， 及时发现励磁系统的故障。
静止励磁系统：采用静 态电子设备作为励磁电 源，具有响应速度快、 调节精度高、可靠性好 等优点，被广泛应用于 现代大型发电机中。
03
励磁系统的组成与设 备
励磁电源
详细描述
根据不同的应用需 求，励磁电源可采 用直流电源或交流 电源。
总结词：提供励磁 电流的电源设备。
励磁电源是励磁系 统的核心部分，负 责向发电机提供励 磁电流。
停运操作
介绍在发电机停运时，励 磁系统需要进行的操作步 骤，如励磁电源的切断、 励磁电流的逐渐减小等。
安全注意事项
强调在励磁系统启动与停 运过程中需要注意的安全 事项，如防止电击、避免 电流突变等。
励磁系统的正常运行调整
电压调整
01
解释如何通过励磁系统调整发电机的输出电压，以满足电网或
励磁系统讲课稿
水轮发电机组的励磁系统及其磁调节器供给同步发电机励磁电流的电源及其控制设备和自动装置统称为励磁系统。
励磁实质是：供给同步发电机励磁电流来建立它必需的磁场，使得励磁电流无论是在正常或是在事故的过程中,都能够按照电力系统及发电机的需要,迅速准确的调节。
调节器最基本的功能：是调节发电机的端电压。
一、励磁系统的作用励磁系统的作用：1、在正常情况下，供给同步发电机励磁电流，并根据发电机电压和负荷情况，按给定规律调整励磁电流。
2、电力系统发生短路事故或其他原因使发电机机端电压严重下降时，能对发电机进行强行励磁，以提高电力系统的动稳定极限和继电保护动作的准确性，改善大型电动机的自行起动和自同期时电力系统的工作条件。
3、在发电机由于突然甩负荷等原因造成发电机过电压时，能对发电机进行强行减磁，以限制发电机端电压过度升高。
4、提高电力系统的静态稳定性。
5、在发电机内部及其引出线上发生相间短路事故或发电机端电压过高时，进行迅速灭磁，以限制事故扩大。
6、能使并列运行的发电机的无功功率得到合理分配。
二、同步发电机的励磁方式：按励磁系统供电电源的不同方式可分为：1、由直流励磁机（直流发电机）供电。
2、由交流励磁机（交流整流）供电。
3、由静止电源（电网或发电机机端）供电三种方式。
1、直流励磁机（直流发电机）供电方式。
按励磁机励磁绕组供电方式不同可分为自励直流机系统和他励直流励磁机系统两类。
2、交流励磁机（交流整流）供电方式。
根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不同可分为他励交流励磁机励磁系统和自励交流励磁机励磁系统。
3、静止励磁系统：静止励磁系统中发电机的励磁电源不用励磁机供给，而由机端变压器供给。
这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有转动部分故称为静止励磁系统，由于励磁电源是发电机本身提供，故又称为发电机自并励系统、串联自复励励磁系统和并联自复励励磁系统。
三、同步发电机的灭磁：1、发电机的灭磁：就是尽快将其转子绕组中的磁能减弱到尽可能小的过程。
励磁系统培训讲义(PPT44页)
手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
励磁调节器V/F限制的作用，使得发电机端电 压随频率的降低而成比例的减小，维持发电机及 主变压器的激磁回路不进入饱和状态而损坏。
3.8 灭磁功能
励磁系统正常停机时，调节器自动逆变灭磁， 不需要跳开灭磁开关灭磁；事故停机，需要跳灭 磁开关将磁场能量转移到灭磁电阻灭磁。
-QFG
-RD -FR
-V61
-V62
3.7 V/F限制
正常情况下，发电机端电压处于额定水平附近， 发电机频率也在额定频率附近，发电机及主变压 器的激磁回路不会处于饱和状态。
当发电机频率降低时，如果仍要维持发电机端 电压在额定水平，励磁电流和主变激磁电流就需 要正比增加。当频率降低到一定程度后，激磁回 路将处于饱和状态，将引起磁路损耗增大、发热 而损坏。
பைடு நூலகம்
-A61
-LGE
-CT
上图中：QFG——灭磁开关
FR——灭磁电阻单元
RD——熔断器
V61——二极管
V62——可控硅
A61——可控硅触发器，BOD板
励磁系统培训讲义
励磁系统培训讲义（第3页）励磁系统是同步发电机的重要组成部分，它是供给同步发电机励磁电源的一套系统。
励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
励磁系统的功能是维持电力系统及发电机端电压的稳定，提高同步发电机并列运行的稳定性。
励磁系统的主要作有：1）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；2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；3）提高发电机并列运行的静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）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。
发电机励磁系统的要求：在电力系统的运行中，同步发电机的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机无功功率、功率因数和电流等参数。
在电力系统正常运行的情况下，维持发电机或系统的电压水平；合理分配发电机间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必须满足以下要求：1、正常运行时，能按负荷电流和电压的变化调节（自动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。
2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压降低时，能迅速地将发电机地励磁电流加大至最大值（即顶值），以实现发动机安全、稳定运行。
强励的作用：在负荷极大或外部短路，造成电压剧降时，强励动作，一是力图抬高电压维持电网稳定防止失步或瓦解；二是向短路点提供足够大的短路电流，使继电保护能可靠动作，以防止半死不活的状态。
当系统电压大大降低，发电机的励磁电源会自动迅速增加励磁电流，这种作用叫做强行励磁，强行励磁主要有以下几个方面的作用：1.增加电力系统的稳定性2.在短路切除后，能使电压迅速恢复3.提高带时限的过流保护动作的可靠性4.改善系统故障时电动机的自起动条件强励倍数，即强行励磁电压与励磁机额定电压Ue之比，对于空气冷却励磁绕组的汽轮发电机，强励电压为2倍额定励磁电压，强励允许时间为50S；对于水冷和氢冷励磁绕组的汽轮发电机，强励电压为2倍额定励磁电压，强励允许时间为10～20S。
GE EX2100励磁系统简介
GENERREX ALTERREX
DC Rotating 1950
Digital 数字
5/ GE Proprietary – For Customer Use Only
EX2100——全球化的励磁产品
截至2008年12月底
39 169 48 16 19 94 160 43 37 7 47 609
Africa Australia Canada Caribbean China Europe Far East Korea Mexico Middle East South America USA
作用：利用三冗余技术，可靠地对励磁系统发生意外接地提供
了监测和保护。 原理：系统加一个低频低压信号，同时监测流过一个高阻抗电 阻的电流检测磁场回路中任何一点对地的泄漏电阻。即可检 测即使在停机时，发电机磁场中任何一点的接地均能被有效 监测。 监测范围：从励磁变低压側线圈开始，覆盖EX2100,到发电机磁 场线圈的 整个范围。并能判断出接地的位置与接地电阻值。
22 / GE Proprietary – For Customer Use Only
EX2100限制器功能
• V/Hz限制器 • • • • • • 发电机磁场电流负载过励限制器 发电机磁场电流空载过励限制器 欠励限制器 手动限制器 定子电流限制器 环境温度偏移补偿
23 / GE Proprietary – For Customer Use Only
6/ GE Proprietary – For Customer Use Only
EX2100系列产品
0 35 励磁电流等级 150 500 1200 1700 2300 3000 8000
Regulators/ 调节器 Gas, Small Steam,and Hydro
EX2100介绍
发电部
LOGO
GE EX2100
励磁系统的作用与要求.
励磁系统及其作用
同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元 和励磁调节器两部分组成。励磁功率单元向 发电机转子提供直流励磁电流以产生磁场； 而励磁调节器则根据输人信号和给定的调节 准则控制励磁功率单元的输出，整个励磁控 制系统是由励磁调节器、励磁功率单元和发 电机共同构成的一个反馈控制系统。
励磁功率单元实质上是一个可控的直流电 源，它具有一定的独立性和可靠性，不受 电网运行工况变化的影响。起励方式力求 简单方便。
发电部
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GE EX2100
励磁系统的作用与要求.
对励磁系统的基本要求
对大容量发电机励磁系统的要求
a. 保证发电机在各种可能运行方式下对励磁 的要求，励磁装置的额定电流应为发电机 转子额定电流的1.1 倍。
发电部
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GE EX2100
励磁系统的组成与原理
概述
励磁调节器的工作控制电源采用二路交流、 一路直流电源供电，三冗余电源模块保证控 制器工作电源的安全可靠。
EX2100软件是在原EX2000的基础上进一步完 善而来，除实现正常的励磁调节及保护功能 外，还具有功能齐全的自诊断系统及模拟器 用于快速的安装调试与故障处理。此外，其 操作界面也更加友好、方便。下面以冗余控 制的EX2100励磁系统为例，对其硬、、软件 进行介绍。
发电部
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GE EX2100
励磁系统的组成与原理
概述
EX2100控制系统采用冗余的控制器，M1、M2 和C控制器，三个控制器同时对输入的信号 进行计算并且比较。C控制器对M1和M2进行 监控，来决定M1和M2哪一个控制器做为主控 制器工作。冗余系统的应用增加了系统的可 靠性。该系统包含自动调节器AVR(以发电机 机端电压为调节对象，PI调节)、手动调节 器FCR(以发电机励磁电流为调节对象，PI调 节)。手、自动调节器切换有自动、人工两 种方式，两者互相跟踪，确保无扰切换；PT 故障时将自动切至手动调节器并闭锁。
励磁系统的构成与工作原理课件
励磁电流的调节
励磁电流的调节是励磁系统的重要功能之一，它可以 通过调节励磁机的输入电压或改变励磁绕组的匝数来 实现。励磁电流的大小直接影响发电机的输出电压和 无功功率。
常见的励磁电流调节方式有手动调节、自动调节和微机 控制调节等。手动调节是通过手动操作励磁调节器来改 变励磁电流的大小；自动调节是通过自动控制系统根据 发电机的工作状态自动调整励磁电流；微机控制调节则 是通过微机控制系统实现更加精确和快速的励磁电流调 节。
灭磁电阻是励磁系统中的重要组成部分，其 主要功能是吸收励磁线圈中储存的能量。在 发电机停机或异常情况下，励磁线圈中的磁 场能量需要通过灭磁电阻来消耗掉，以避免 对励磁系统和发电机造成损坏。灭磁电阻通 常采用碳化硅或氧化锌等非线性电阻元件制
成，具有较高的耐压和散热性能。
转子过电压保护装置
保护转子绝缘层免受过电压损害的设备
永磁励磁技术
利用永久磁体的磁场作为励磁源 ，具有结构简单、可靠性高、维 护成本低等优点，逐渐成为主流
励磁技术。
开关磁阻励磁技术
利用磁阻最小处的磁场变化来产生 励磁电流，具有响应速度快、调节 性能好等优点，适用于高转速、大 功率的电机。
混合励磁技术
结合永磁体和电磁线圈的优点，通 过调节电流大小和方向来改变磁场 强度，具有高效、节能、调节范围 广等优点。
励磁系统的分类
按照控制方式分类
励磁系统可以分为模拟式励磁系统和数字式励磁系统。模拟 式励磁系统采用模拟电路实现控制和调节功能，数字式励磁 系统则采用微处理器和数字信号处理技术实现控制和调节功 能。
按照调节器结构分类
励磁系统可以分为机端调节器和远方调节器。机端调节器将 调节器与发电机直接相连，远方调节器则将调节器安装在远 离发电机的控制室内，通过信号传输实现对发电机的控制。
GEX-2000励磁装置使用介绍
GEX—2000自并励励磁系统第一节正常开停机操作一、就地正常开机操作1、当发电机转速升至3000r/min恒定转速，发电机具备升压并列条件后2．合上励磁屏励磁刀闸YK3、合上励磁屏各电源开关1QS、2QS、3QS、4QS4、通过就地或主控台板按钮合上#2发电机灭磁开关MK7、使用调节屏就地进行发电机升压：确认2QK主控/就地开关在就地位置，（我们励磁操作系统只有一套，即只能投就地位置，任何情况不得做就地/中控位置切换。
）3QK运行方式开关，在恒电压位置。
1QK投退开关位于通道A或通道B投入位置。
按起励按钮SB3，电压升至30%额定，操作4QK增磁升压。
或按住置位按钮，电压自动升至90%。
8、通过增、减磁按钮调整#2发电机电压与系统电压一致、然后进行并网操作。
9、并网后可用增磁、减磁按钮调整#2发电机无功。
10、励磁装置在恒电压运行方式下，可通过切换开关连片来选择运行方式，如恒功率因数运行、恒无功运行、恒励磁电流运行方式。
采用“零起升压”方式时，调节器自动升至90%额Array定（90%额定电压下减磁无效）。
然后通过增、减磁按钮调整电压、并网。
调节器装置共提供四种运行方式可供选择：1、自动运行方式（恒机端电压调节）2、手动运行方式（恒励磁电流调节）：此方式主要用于调试时，或者是作为在AVR故障时（如PT故障）的备用控制模式。
机组并网后正常运行一般不允许采取这种方式。
3、恒功率因数运行方式：此方式只在有功为正时才能投入，有功为负时自动退出。
恒功率因数运行方式的目标值可通过增、减磁按钮来设定。
4、恒无功运行方式：恒无功运行方式的目标值可通过增、减磁按钮来设定。
二、正常停机操作1、联系汽机将#2发电机有功减到零，无功负荷接近零；2、拉开#2发电机主油开关将机组与系统解列，发电机进入空载运行；3、按减磁按钮将发电机电压减到最低，1QK投退开关打到切除位置；4、拉开灭磁开关MK5、拉开励磁控制屏各电源开关1QS、2QS、3QS、4QS三、紧急停机采用直接跳灭磁开关MK；四、冷却风机此励磁装置冷却风机为自动温控，当检测到励磁装置可控硅温度达到限制值时，自动启动冷却风机，当温度下降至允许温度时，风机自动停止运行。
《励磁系统培训》课件
控制原理的实现需要精确的传感器和 可靠的控制系统。
控制算法通常包括PID控制、模糊控 制等，用于保持系统的稳定性和性能 。
励磁系统的运行原理
励磁系统的运行原理是通过控制器调节执行器的输入电压或电流，以产生所需的磁 场。
运行过程中，励磁系统需要与电机或其他设备进行协调，以确保系统的稳定性和效 率。
运行原理的实现需要考虑系统的动态特性和负载特性，以确保最佳的运行效果。
励磁系统的未来发展趋势
数字化与智能化
随着数字化和智能化技术的不断 发展，励磁系统将实现更加精准 、高效的控制和管理，提高电力
系统的稳定性和可靠性。
新能源应用
随着新能源的广泛应用，励磁系统 将进一步拓展其在风能、太阳能等 新能源领域的应用，提高新能源的 利用率和稳定性。
节能减排
随着全球环保意识的提高，励磁系 统将更加注重节能减排和绿色发展 ，为建设可持续发展的电力系统贡 献力量。
THANKS
感谢观看
停机操作
当需要停机时，按照规定的顺 序关闭励磁系统及相关设备，
并做好设备保养工作。
励磁系统的日常维护
定期检查
对励磁系统的各个部件 进行定期检查，确保其
正常工作。
清洁保养
定期对励系统进行清 洁保养，保持设备整洁
。
紧固螺丝
定期检查并紧固励磁系 统各部件的螺丝，防止
松动。
更换磨损件
及时更换励磁系统中磨 损严重的部件，防止设
04
励磁系统的应用与案例分 析
励磁系统在电力系统中的应用
维持电压稳定
励磁系统通过调节发电机励磁电流，控制机端电压，确保 电力系统的电压稳定。
提高系统稳定性
励磁系统能够提高电力系统的稳定性，减少因扰动引起的 电压波动和功率振荡。
同步发电机励磁系统培训教材-GE
第一章 发电机励磁系统的发展及现状§1-1 励磁主回路的发展动态在上世纪60年代以前，同步发电机基本上都是采用同轴直流励磁机的励磁方式，由于当时发电机单机容量不大，输电线路不长，因此基本上能满足当时的要求，但直流励磁机维护困难，炭刷易产生火花，换向器易于磨损，随着发电机单机容量的增大，励磁容量也相应增大，当汽轮发电机单机容量达10万千瓦，励磁机容量已近500千瓦，而同轴的转速为每分钟3000转的直流电机，受限于换向的极限容量仅为500千瓦。
当时大容量发电机或是用齿轮减速后驱动直流励磁机，或是用带大飞轮的独立驱动的电动发电机供励磁。
后来，随着硅整流元件出现，直流励磁机逐步被同轴交流励磁机和整流器代替，交流励磁机的容量基本上不受限制。
在1960年代,当时的第一机械工业部委托电器科学研究院，组织了汽轮发电机三机交流整流励磁系统的全国统一设计。
这种方式在大型汽轮发电机上一直延用至今。
为减小时间常数，交流励磁机通常采用频率100-250周，中频付励磁机用350-500周，早期中频付励磁机采用感应子式，转子上无绕组，近年来已逐步被永磁发电机所代替。
1960年代初，可控硅元件刚出现，电流、电压定额较低，所以他励式可控硅静止励磁用得较少。
可控硅主要用在三机交流整流励磁系统主励磁机的励磁控制上。
应该指出1960年代末期天津电气传动设计研究所，在发展我国各种主回路励磁方式上，起了很大作用，例如在1969年率先研制，并在天津第一发电厂4＃机25MW汽轮发电机上，投运了直流侧电流相加的自复励可控硅励磁系统，并励部分用的是三相半控整流桥。
串联部分用的是三相二极管整流桥。
1971年投运了由天传所设计，上海华通开关厂、上海整流器厂、上海电机厂参与生产的富春江2＃机60MW发电机的自复励可控硅励磁系统，容量为当时国内最大。
并励的功率部分用的是三相半控整流桥，限于当时国内生产元件的水平，富春江水电厂的可控桥臂是由（700V,200A）可控硅元件4串6并组成。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
201607.01 杨军锋
一、励磁系统基础知识介绍 二、我厂励磁系统概述 三、我厂励磁系统基本功能介绍 四、励磁系统巡视检查项目 五、励磁系统检修与调试项目
一、励磁系统基础知识
1 励磁系统的作用
1.1 电压控制及无功分配：发电机正常运行时 （包括负荷变化时），维持机端电压在给定 水平。多台机组并列运行时，通过励磁系统 稳定的分配机组无功功率。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
3.6 欠励限制
正常并网运行情况下，发电机机端电压高于系 统电压，发电机输出的无功为正，提供电力系统 对无功的需求。当电力系统在某些特殊情况下 （比如：夜间运行时），系统可能出现过剩的无 功，引起系统电压升高；需要一些发电机机组进 相运行，来吸收系统多余的无功，维持系统电压 水平。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
三、励磁系统功能模块及相关保护
3.1 励磁调节器运行方式：励磁调节器的A/B/C 通道中，都具有两种运行方式：自动方式和手动 方式。自动方式为恒机端电压调节，手动方式为 恒励磁电流调节。自动方式是主要运行方式，有 利于提高电力系统的运行稳定性。在自动方式下， 附加了PSS环节，可有效抑制电力系统的有功低 频振荡。 手动方式是辅助运行方式，不允许长时间投入运 行。
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
励磁系统培训讲义PPT课件【精编】
3.2 电力系统稳定器（PSS）
作用：提高电力系统静态稳定能力、动态稳定 能力，阻尼电力系统低频振荡。
原理：在励磁系统中采用ΔP、Δω、Δf 等一个 或两个信号作为附加反馈控制，增加正阻尼，它 不降低励磁系统电压环的增益，不影响励磁控制 系统的暂态性能。
发电机励磁系统讲稿6.15
第二节 励磁系统 第二节 励磁系统的作用 的作用
第三节 励磁系统 的分类
励磁系统
按供电方式分
他励式励磁系统
自励式励磁系统
按功率引取方式分
按整流器是否旋转分
直流电机励磁系 统(直流励磁机)
整流器励磁系统 交流励磁机
自并励系 统
自复励系 统
按复合位置分
谐波励磁 系统
按整流器是否旋转分
静止整流器励磁 系统
CIN: 整流桥接口板； 主要功能是向门极驱动板GDI发送用于 触发三相全控桥的序列脉冲。 用于监控整流桥的所有电子部件。其主 要作用是监控风机、温度和熔丝。 在每台整流桥的正、负输出连接处都配 有电流传感器。根据这些输入值，CIN 可自动调节各可控硅的电流，从而实现 并联桥的均流。 整流桥的实际状态显示在柜门的整流桥 显示面板CDP上。 GDI: 门极驱动器 将脉冲放大到晶闸管触 发所必须的水平。
当电压达到额定值的10%时，可控硅桥已经能正 常工作，起励开关自动断开。软起励过程开始将 发电机电压升到额定电压22KV，整个起励过程的 控制和监测都是由AVR软件实现的。 在整流桥的输出电压高于直流系统电压时，起励 回路中的二极管会阻止反向电流流入直流系统。 起励电流大约为空载励磁电流的10%至20%，其 大小取决于串入的限流电阻-R03 。 软起励用于防止机端电压的起励超调。如果超调 的话可能引起电压过高造成过激磁。
跨接器触发板
触发单元UNS0017是静态灭 磁装臵（跨接器）的一部分，具 有多个独立的放电可控硅触发回 路。 发电机的受控灭磁回路是双 冗余的，与灭磁开关的跳闸线圈 同时接通。
U N S 0017
3 4
设有一个电压监测回路，在 励磁电压超过设定值3800V时它 会自动触发可控硅。因此跨接器 作为独立的过电压保护装臵，可 保护可控硅和磁场绕组免受危险 过电压尖峰的冲击。
励磁系统基本原理课件
励磁系统在智能电网中的应用前景
1 2 3
灵活调度
励磁系统能够实现对风能、太阳能等可再生能源 的灵活调度，提高智能电网的稳定性和可靠性。
优化运行
励磁系统可以通过实时监测和控制，优化电网的 运行状态，降低线损和能耗，提高电力系统的运 行效率。
故障预防
励磁系统可以实时监测电网的运行状态，及时发 现和预警潜在的故障，减少故障对电网的影响。
励磁调节器的原理
励磁调节器是一种电子设备，用于自动调节励磁机的输出电压。它通过监测发电 机的输出电压和电流，并根据这些参数的变化来调节励磁机的励磁电流，以保持 输出电压的稳定。
励磁调节器通常由测量单元、控制单元和执行单元组成。测量单元负责监测发电 机的输出电压和电流，并将这些信号传输给控制单元。控制单元根据这些信号计 算出所需的励磁电流，然后通过执行单元来调节励磁机的励磁电流。
励磁系统基 励磁系统的基本原理 • 励磁系统的应用 • 励磁系统的维护与检修 • 励磁系统的未来发展
01
励磁系统概述
励磁系统的定义
01
励磁系统是指能够提供磁场能量 的系统，主要用于控制和调节磁 场的大小和方向。
02
励磁系统广泛应用于各种领域， 如电力、电机、电子、磁力等领 域。
02
励磁系统的基本原理
励磁机的原理
励磁机是一种发电机，它通过磁场产生交流电。励磁机的 主要组成部分包括转子、定子和励磁绕组。转子用于产生 磁场，定子则用于产生交流电。励磁绕组是励磁机中用来 产生磁场的一部分，通常由铜线绕成。
励磁机的原理基于电磁感应定律。当励磁机转子在磁场中 旋转时，磁场会发生变化，从而在定子上产生感应电动势 。通过改变励磁绕组的电流，可以改变转子产生的磁场强 度，进而调节定子上产生的感应电动势的大小。
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功率及灭磁单元介绍
功率整流桥器件布置 图
功率及灭磁单元介绍
下图表示一个典型的EX2100系统，该可逆整流桥提供正向和反向强 制电压。正向和反向顶值电压能在25毫秒以内达到。在甩负荷和灭 磁中，反向强制电压提供快速响应。每一个晶闸管桥都有晶闸管保
护回路，例如缓冲器、过滤器和熔丝（如下图所示）。
功率及灭磁单元介绍
励磁调节单元介绍
电源模块分配卡 EPDM
励磁调节单元介绍
励磁调节单元介绍 电源模块分配卡EPDM
励磁调节单元介绍
EX2100核心控制单元
冗 余 方 式 的 主 控 模 块 由 三 套 相 互 独 立 的 主 控 模 块 M1 ， M2 ， C 组 成 ， 插 在 主 板 （EBKP）的三个独立分区内，各分区皆由控制电源模块独立供电。
励磁节单元介绍
EX2100核心控制单元
核心控制单元ACLE
励磁调节单元介绍
励磁调节单元介绍
EX2100核心控制单元
数字量处理卡 （DSPX）： 负责实现手动 调节器（FVR ）、励磁电流 调节器（FCR ）、可控硅触 发控制、励磁 启停控制、起 励控制、报警 跳闸逻辑、发 电机参数处理 、发电机模拟 器功能。
其中M1、M2的结构完全一致，用于实现各项调节、控制功能，一般一个工作，一 个备用，操作员可以通过HMI界面对M1、M2进行选择、切换。C的结构略有不同， 它的主要功能是监控M1、M2的工作，发现问题就发令切换至备用。所有的输入输 出信号均经三者表决。 均经三者表决三者表决。
核心控制单元通讯
励磁调节单元介绍
辅助柜器件布置图
功率及灭磁单元介绍
交流线路滤波器
功率及灭磁单元介绍
RC滤波回路及MOVS组成，用于过滤 励磁变低压侧交流电压尖端脉冲并防止 外部高压窜入损坏可控硅。
轴电压抑制器
功率及灭磁单元介绍
通过RC滤波回路滤掉励磁电压中的高 频分量，把转子大轴感应电压限值在7V 以下，避免对发电机轴承造成损害。
功率整流桥
在SCR交流桥臂中设置电感线圈，以保证多桥之间的电流平衡 。缓冲器是并联在SCR正极、负极之间的RC回路。SCR的缓冲器 ，线-线之间缓冲器，以及线路中的电感线圈，结合起来完成以下功 能，以保证SCR的正常运行。限制通过SCR的电流变化率。限制跨 于SCR上的电压变化率，并在SCR的换流过程中，限制SCR上出现 的反向电压。功率整流桥的额定值，对于本工程的应用，按照规范 要求，在10秒内提供200%的励磁电流和250%励磁电压的强励。整 流桥还设有风机运行监视、可控硅导通及可控硅温度监视，并将这 些信号通过脉冲放大板（EHPA）传送到控制器中。
EPCT：采集发电机极端电压、电流。 ECTB：开关量采集及控制指令输出。 EXTB：开关量采集及控制指令输出。 EDCF：采集励磁电压、电流。 EACF：采集励磁变低压侧电压、电流。
I 励磁系统概述 II 励励磁磁专调业节发器展单理元念介绍 III 功率及灭磁单元介绍 IV 软件功能介绍
功率及灭磁单元介绍
励磁调节单元介绍
其他辅助单元
ISBus卡（EISB）：ISBus是GE专利的高速数据总线，用 于M1、M2、C各模块内部数据传输及与EDCF、EGDM 卡之间的数据交换以及负责与就地按键式操作界面、工具 软件的通讯。
其他辅助单元
励磁调节单元介绍
主输入输出卡（EMIO）：将来自EPCT、EACF、EXTB、 ECTB等输入信号进行处理并根据主控指令输出灭磁开关、 起励接触器等分合信号及触发脉冲指令。
GE励磁系统介绍
励磁系统概述
励磁系统总体布置图
励磁系统概述
励磁系统概述
I 励磁系统概述 II 励励磁磁调专业节发器展单理元念介绍 III 功率及灭磁单元介绍 IV 软件功能介绍
励磁调节单元介绍
励磁调节单元介绍
调节器器件布置图
励磁装置电源模块总览
励磁调节单元介绍
励磁电源模块
励磁调节单元介绍
其他辅助单元
励磁调节单元介绍
触发控制选通卡（ESEL）：将EMIO来的触发脉冲送至触 发脉冲放大卡（EGPA），其选通与否由C卡控制。
其他辅助单元
励磁调节单元介绍
I/O终端卡：EX2100有五种不同的I/O终端卡（EPCT、 EDCF、EACF、ECTB、EXTB）用于数据采集和控制指 令执行。
功率整流装置配置原则
控制系统有三个控制站和三个冗余的电源，每一个电源用于一个控制 站。冗余的控制功能提供了一个冗余的主站，与冗余的SCR（半导体可控 硅整流器）整流桥相结合，显著的提高了系统的可靠性。如果工作的（ ACTIVE主站故障，工作的（ACTIVE）主站控制器将自动地把控制 作用 切换到备用的（BACKUP）主站。运行人员可以选择M1或M2的任何一个 作为工作的主站。由于整流桥的（n+1）冗余，和建立在励磁系统中的控制 的冗余，本励磁系统在任何一个整流桥或任何一个控制主站退出运行时， 能够满足包括发电机强励在内的所有运行工况。
功率及灭磁单元介绍
转子接地检测器
该模块由励磁接地监测卡（EGDM）、信号衰减及采样模块（EXAM）组 成，图为冗余方式的励磁接地检测模块，主控模块M1、M2、C分别拥有独立 的接地监测卡（EGDM M1，M2，C）。其工作原理是：由EGDM M1或 EGDM M2（由主控模块C选择）产生一个±50VDC，0.2Hz的方波电源，经信 号衰减及采样模块（EXAM）叠加在发电机转子线圈正负端与地间，当励磁变 低压侧至发电机转子线圈间任一点发生接地时，电流通路即构成，经过采样电 阻，主控模块即可测得该回路一点接地，而该回路的绝缘电阻亦可根据流经采 样电阻的泄漏电流计算而得。EGDM M1，M2，C都对该泄漏电流进行实时采 样并送至各自主控模块，计算结果与设定值比较后输出报警或跳闸信号，并经 三取二后出口。。
功率及灭磁单元介绍
可控硅、快熔元件
脉冲触发板
功率及灭磁单元介绍
SCR缓冲器组件
功率及灭磁单元介绍
导通传感器
功率及灭磁单元介绍
风机组件
功率及灭磁单元介绍
功率及灭磁单元介绍
功率整流桥五级刀闸开关
功率及灭磁单元介绍
灭磁及过电压保护装置
通过灭磁可控硅及灭磁电阻，对发电机转子进行灭磁。该灭磁可控硅的触发 控制由灭磁控制模块（EDEX）实现，该模块有两路相互独立的控制回路（包括 控制电源），该控制回路以灭磁开关辅助接点、整流桥工作状态、电气主保护等 作为判据，任一路控制回路动作都将输出触发脉冲，保证灭磁模块的可靠投入。 若两路控制回路都意外失灵，还有转子反向过电压作为灭磁可控硅的触发控制， 保证发电机的安全。同时灭磁控制模块（EDEX）通过霍尔元件监测灭磁回路的 电流信号并送至主控模块作为灭磁模块动作的反馈。