发电机励磁系统培训讲解

d 发电机事故时，对转子绕组迅速灭磁，以保护发电 机的安全。
14
励磁系统的任务
同步发电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流， 以便建立磁场，这个电流称为励磁电流，而供给电流 的整个系统称为励磁系统。由于励磁绕组又称发电机 转子，故励磁电流也叫转子电流。 在电力系统的运行中，同步发电机是电力系统的无功 功率主要来源之一，通过调节励磁电流可以改变发电 机的无功功率，维持发电机端电压。不论在系统正常 运行还是故障情况下，同步发电机的直流励磁电流都 需要控制，因此励磁系统是同步发电机的重要组成部 分。
6
交流励磁机不可控整流器励磁系统
励磁调节器的电源由同轴副励磁机供给时简称为三机 系统；励磁调节器的电源通过励磁变压器由发电机供 给时简称为两机系统。两机系统中励磁调节器的最大 输出电压与发电机的机端电压的大小成正比。
平台所使用发电机多为三机系统。 当不可控整流装置为静止整流装置时，称为交流励磁 机不可控静止整流器励磁系统，一般简称为交流励磁 机静止整流器励磁系统。此时，交流励磁机的励磁绕 组在转子上，与发电机转子及副励磁机转子同轴同速 旋转。交流励磁机的电枢、 不可控整流装置和励磁调 节器都是静止的。
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
22
励磁系统的任务无功分配
若励磁调差系数为负，如图中的直线K2 所示，则发电 机调差特性就是发电机的自然调差系数减励磁调差系 数的差；若励磁调差系数为正，如图中的直线K1 所示， 则发电机调差特性就是发电机的自然调差系数加励磁 调差系数的和。在这里之所以有加减之别，其目的是 在控制励磁调差系数大小情况下，保证发电机调差特 性向下倾斜，因为只有具有正调差特性的发电机才能 并联运行。
12
发电机励磁相关的试验
励磁系统静态试验
励磁系统动态试验 励磁系统参数测试试验 电力系统稳定器试验 发电机进相试验
AVC闭环试验
13
发电机励磁系统任务
a 发电机并网前，调节发电机输出的端电压； b 发电机并网后，调节发电机承担的无功功率；
c 提高同步发电机并列运行的静、动态稳定
1 静态稳定: 采用灵敏快速的励磁调节系统，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：采用响应快速、顶值电压较高的励磁调 节系统，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）；
3
发电机励磁系统的分类
1. 直流励磁机励磁系统
多用于七十年代以前的中小型机组。 2. 具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-静止整 流器励磁系统（“三机”励磁系统） 多用于六十年代以后100MW以上的大型火电机组。 3. 具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-旋转整 流器励磁系统（“无刷”励磁系统） 用于八十年代以后的大中小型机组（用量较多）。 4. 静止可控硅自并激励磁系统（“自并激”励磁系统） 多用于七十年代以后的水电机组、以及九十年代以后 的大中小型火电机组，系优质励磁系统。
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
19
励磁系统的任务无功分配
在发电机并网运行时，系统母线电压控制着发电机端 电压 Ut，当调节励磁电流If，使E0 发生变化时，发电 机的定子电流和功率因数也随之变化，即发电机的无 功功率随If 变化。同步发电机的V 形曲线，就是反映 了励磁电流同定子电流的关系。在这一关系中，功率 因数等于1 的励磁电流称为正常励磁。当励磁电流大 于正常励磁时，定子电流滞后于端电压，功率因数滞 后，发电机输出滞后无功功率，这种状态我们俗称为 发电机带无功运行；当励磁电流小于正常励磁时，定 子电流超前于端电压，功率因数超前，发电机输出超 前无功功率，这种状态我们俗称为发电机进相运行。
当不可控整流装置采用旋转整流器时，称为交流励磁机不 可控旋转整流器励磁系统，一般简称为交流励磁机旋转整 流器励磁系统。此时，交流励磁机的励磁绕组在定子上， 电枢绕组在转子上。励磁调节器是静止的，交流励磁机的 励磁绕组也是静止的。交流励磁机的电枢绕组、副励磁机 转子、不可控整流装置与发电机转子同轴同速旋转。交流 励磁机和发电机都不需要配滑环、炭刷，因此，这种励磁 系统又称为无刷励磁系统。
7
交流励磁机不可控整流器无刷励磁系统
交流励磁机静止整流器励磁系统中的交流励磁机和发电机 都需要配滑环、炭刷。又称为有刷励磁(系统)。但是交流 机本身没有换向问题，因此，其容量不受限制。但是，由 于旋转部件较多，励磁系统发生故障的可能性也较多。同 时，由于轴系长，轴承座较多。容易引起机组振动超标， 轴系稳定问题应引起注意。
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
16
励磁系统的任务电压控制
虚线框内是励磁调节器的基本原理框图。按照调节原理，一 个控制调节装置，至少要有三个环节或单元。第一是测量单 元，它是一个负反馈环节；第二是给定单元，它是调节中的 参考点；第三是比较放大单元，它将测量值同参考值进行比 较，并对比较结果的差值进行放大，从而输出控制电压Uk。 这里的其他信号，是指调节器中的其他功能的作用信号，比 如调差、励磁电流限制、无功限制、PSS 等。这里的励磁电 源是指可控硅整流装置。
10
励磁系统的主要技术指标
1 当发电机的励磁电压和电流不超过额定励磁电压和 电流的1.1倍时，励磁系统保证连续运行。
2 励磁系统顶值电压倍数≮ 1.6~1.8 （2.0） 3 励磁系统允许强励时间≮ 10s （20） 4 励磁系统电压响应比（电压上升速度） “自并激”系统≮ 3.5 “三机”系统≮ 1.6~1.8 （2.0） 5 电压调整范围70~110% 6 电压调整精度≤± 0.5 % （0.25%） 7 调差范围±10 % （15%） 8 励磁系统强行切除率≤ 0.1 % 蓝色数字为对一般励磁系统的要求, 红色数字为对大 型机组和优质励磁系统的要求。
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
23
励磁系统的任务无功分配
对于单元接线的发电机系统来说，若发变组的自然调 差率很大，励磁调差系数应选择负，以补偿无功电流 在主变上的压降；若发变组的自然调差率很小，励磁 调差系数应选择正。对于扩大单元接线的发电机系统 来说，由于发电机的自然调差率很小，为保证数台发 电机的并联运行及其无功功率的均衡分配，发电机必 须具有基本一致的正调差特性，这就要求励磁调差必 须为正极性。
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
17
励磁系统的任务电压控制
对于一个励磁控制系统来说，电压控制就是维持发电机端电 压在设定位置。为实现这一目的，首先就要设定电压，要有 一个给定信号Ug，以便明确电压控制值；其次要测量电压， 看发电机端电压是多少，这里由发电机电压互感器PT 和调 节器中的测量板组成，将Ut 变为Uc；最后，由调节器比较 给定值和测量值，当测量值小于给定值时，励磁装置增加励 磁电流If，使发电机端电压上升，当测量值大于给定值时， 励磁装置减少If 使发电机端电压下降。
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
20
励磁系统的任务无功分配
在发电厂中数台发电机并网运行时，调节一台发电机的励磁电 流，不仅会改变这台机的无功，还要影响其他发电机的无功稳 定性。为此，励磁系统分配并联运行的发电机无功时，还要考 虑其稳定性和合理性，这就要求励磁调节器具有调差功能。 母线电压水平及无功功率在机组之间的分配，取决于发电机的 电压调节特性即调差特性Ut=f（Q），一般来说，发电机的调 差特性是一条发电机端电压Ut 随无功Q 增加而下降的直线， 见图正调差系数K3，K0 和K2 分别表示零调差和负调差系数。
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
21
励磁系统的任务无功分配
如果励磁调节器具有调差功能，则发电机总的调差系 数是发电机（发变组）的自然调差系数与励磁调差系 数的代数和。由于自然调差系数不可变，故发电机的 总调差系数由励磁调差系数控制。若励磁调差系数为 零，比如退出调节器中的调差电路，则发电机的调差 特性就是自然调差特性，其大小由发电机和变压器的 电磁参数决定，且变压器参数起主导作用。
发电机励磁系统培训
培训人：钱程
发电机励磁系统定义
中学物理学告诉我们：导体在磁场中运动、并切割磁 场的磁力线时，导体中将会产生电流
—— 这就是最基本的发电机原理。
这说明，要发电必须同时满足两个条件： 1） 要有产生磁力线的磁场； 2） 运动的导体必须切割磁力线。 励磁系统就是产生发电机磁场的控制系统。
百度文库
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
15
励磁系统的任务电压控制
电压控制 在同步发电机空载运行中，转子以同步转速n 旋转时， 励磁电流产生的主磁通Φ0 切割N 匝定子绕组感应出频 率为f=pn/60 的三相基波电势，其 有效值E0 同f，N, Φ0 以及绕组系数k 的关系： E0=4.44 fNkΦ0 这样，改变励磁电流If 以改变主磁通Φ0，空载电势E0 值也将改变，二者的关系就是发电机的空载特性 E0=f(If)或发电机的磁化特性Φ0=f(Ff)。在发电机空载 状态下，空载电势E0 就等于发电机端电压Ut，改变励 磁电流也就改变发电机端电压。。
2
发电机励磁系统定义
发电机由两大部分组成。 1.） 转子 —— 转子绕组通以直流电流，用以产生 发电机的磁场； 2.）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。
11
励磁系统试验常用的依据
1 国际电工委员会标准 IEC13-1978汽轮发电机励磁系统技术要求 IEC593-1982关于同步发电机励磁系统的若干规定 2 中华人民共和国国家标准 GB755-87 旋转电机基本技术要求 GB/T 7409.3-1997 大、中型同步发电机励磁系统技术要求 3 中国电力行业标准 SD271-88 汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件 DL/T650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 4 国家电网公司企业标准 Q/GDW 143-2006电力系统稳定器整定试验导则； Q/GDW 142-2006 同步发电机励磁系统建模导则。 5 励磁系统监督标准 DL/T1049-2007 发电机励磁系统技术监督规程；
8
交流励磁机不可控整流器无刷励磁系统
9
交流励磁机不可控整流器无刷励磁系统
无刷励磁系统的主要特点是：
交流励磁机和发电机都没有滑环、炭刷，励磁容量可 以不受限制；没有滑环、炭刷，运行维护方便；
没有滑环、炭刷，不会产生火花，可以使用于有易燃、 易爆气体的场合；
没有滑环、炭刷，不会产生炭粉和铜末，因而不会导 致电机绕组的绝缘被污染而降低绝缘水平。 三机系统和两机系统都可以是无刷励磁系统。 交流励磁机不可控整流器励磁系统是目前我国电力系 统中使用最多的励磁系统。 平台多使用交流励磁机不可控整流器无刷励磁系统
中海石油（中国）有限公司湛江分公司
18
励磁系统的任务无功分配
在发电机负载运行时，根据所带负载的性质，空载 电势E0 同发电机端电压Ut 的关系发生了变化。当 发电机带感性负载时，电枢反应具有去磁性质，随 着负载的增加，Ut 越来越小于E0，这时为了维持 Ut 不变，必须增大励磁电流；当发电机带容性负 载时，电枢反应具有助磁性质，随着负载的增加， Ut 越来越大于E0，同样为了维持Ut 不变，必须减 少励磁电流。
4
交流励磁机不可控整流器励磁系统
5
交流励磁机不可控整流器励磁系统
交流励磁机不可控整流器励磁系统一般由交流励磁机、 不可控整流装置、励磁调节器和交流副励磁机等组成 （见图）。 同步发电机的励磁电源是交流励磁机的输出。不可控 整流装置将交流励磁机输出的三相交流电压转换成直 流电压，励磁调节器根据发电机运行工况调节交流励 磁机的励磁电流和输出电压，从而调节发电机的励磁， 满足电力系统安全、稳定、经济运行的要求。励磁调 节器从同轴副励磁机取得电源。副励磁机一般为350～ 500Hz的中频永磁交流发电机。 有些交流励磁机不可控整流器励磁系统的励磁调节器， 不是从同轴副励磁机取得电源，而是通过励磁变压器 从发电机机端取得电源，此时，励磁变压器也是主要 组成部分（见图虚线所示）。