同步发电机自并励励磁系统改造技术总结

同步发电机自并励励磁系统改造技术总结

发表时间：2016-06-19T14:10:33.187Z 来源：《电力设备》2016年第6期作者：李珲玮

[导读] 电力工程是国民经济的支柱，电力系统的革新和优化不仅仅会带动社会经济产能的不断增加。

（广西桂水电力股份有限公司大新发电分公司广西崇左 532300）

摘要：电力工程是国民经济的支柱，电力系统的革新和优化不仅仅会带动社会经济产能的不断增加，同时，也是全球化市场条件下实现能源可持续发展的重要途径。本文就电力系统中的关键的同步发电机自并励励磁系统的改造技术进行研究、讨论和总结，希望为电力系统中采用的同步发电机自并励励磁系统技术的改造和优化提供一些借鉴和参考。

关键词：同步发电机；自并励励磁系统改造技术

1励磁系统的主要作用

励磁系统的主要作用有：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、暂态稳定性；4）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；5）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。

根据运行方面的要求，励磁控制系统应该承担如下的任务：

1.1.维持发电机端或系统指定控制点的电压在给定水平上。满足这一要求首先考虑的是保证电力系统运行设备的安全性，其次保证发电机运行的经济性。此外，维持发电机电压与提高电力系统稳定性方面的要求也是一致的。

1.2.合理分配并联运行发电机间的无功功率。电力系统中有许多台发电机并联运行。为了保证系统的电压质量和无功潮流合理分布，要求合理控制电力系统中并联运行发电机输出的无功功率。

1.3.提高电力系统的静态稳定性。当系统受到小的扰动后，发电机能继续保持与系统同步运行的特性称为电力系统的静态稳定性。现代电力系统的发展趋势是增大输送距离和提高输送功率，自动励磁的调节装置的出现，使许多技术问题得到了圆满的解决。

1.4. 提高电力系统的暂态稳定性。电力系统在运行中随时都可能遭受各种干扰，在各种干扰后，发电机组能够恢复到原来的运行状态或者过渡到另一个新的运行状态，则称系统是稳定的。励磁自动控制系统是通过改变励磁电流If从而改变Eq值来改善系统稳定性的。

1.5.提高电力系统动态稳定性。当电力系统的负荷发生突变、线路结构参数改变，以及电力系统遭受突然短路等故障时，电力系统能否继续稳定运行，称为电力系统的动态稳定性。增加励磁调节系统强励能力，降低励磁调节系统的时间常数，是提高电力系统动态稳定性的有效措施。

1.6.提高继电保护装置动作的准确性。若系统处于低负荷运行状态时发生短路故障，短路电流较小，且随时间衰减，以致带时限继电保护不能正常动作。励磁自动控制系统可以通过调节发电机励磁电流来增大短路电流，使继电保护正确动作。

1.7.保证并联运行系统的正常工作。系统的无功分配单元可保证参加并联运行的各发电机的输出无功功率获得均衡分配，增加了稳定环节的无功分配单元是保证强励能力大的并联运行系统能正常稳定工作的重要条件之一。

2对自并励系统特点的认识与体会

(1)对整流变压器有特殊要求,整流变压器不同于一般的厂用电变压器,由于其负荷直接通过可控硅控制,谐波分量高,需要对高、低压线圈采取屏蔽措施。另外,由于发电机作空载试验时端电压最高达1.3倍额定电压,使励磁变压器同样承受1.3倍额定电压,是否会产生过激磁损坏变压器,应由制造厂进行核定。

(2)由于发电机转子电压脉动分量大,要注意该脉动分量是否会引起转子接地保护误动或拒动。另外,在直流系统绝缘下降时采用直流起励,要避免转子接地保护误动作。

(3)转子电压脉冲分量增加后, 会使发电机大轴中感应电压提高,要注意轴电压过高有可能将轴瓦中的油膜击穿从而危及轴瓦的安全运行。

(4)机组容童大,对晶闸管的耐压、电流要求高,常需对晶闸管串、并联。随着晶闸管制造工艺的发展,单只晶闸管的耐压水平已能做得很高,取消晶闸管的串联,不用再均压,无疑使可靠性更高。但目前晶闸管的容量仍有限,仍需晶闸管并联,这就存在大功率晶闸管并联运行下的均流及可靠性问题。

3同步发电机自并励励磁系统改造技术中的主回路设计

同步发电机自并励励磁系统的主回路设计和改造中需要注意的问题有三方面的内容，首先就是要确保系统的额定输出功率可以满足系统短路状态下依然可以提供强励顶值电压的要求，具体操作过程中的注意事项有以下几个：

（1）规范并确定发电机的励磁数据，其中包括空载励磁电流、额定励磁电流和励磁绕组的电阻等内容，还要确定系统需要励磁装置的容量实际大小，其选择需要根据系统的电流和电压裕度情况来确定其额定直流电压和额定功率的参数。

（2）规范励磁变压器的选择，在选择过程中需要考虑到励磁变压器的二次电压以及励磁装置的额定容量情况，另外，还要考虑到晶闸管整流器的相关参数和规范。

（3）在断路器的改造设计中主要判断断路器的额定电压和额定电流是否与系统中励磁装置的容量情况相一致。

其次，是针对励磁系统中的励磁变压器接线方式的改造。励磁变压器通常是接在同步发电机的出口端，接线方法一般比较简单，励磁电源的可靠性也比较高，还可以将励磁变压器接到同步发电机的母线上。但是当同步发电机自并励励磁系统对供电质量要求更高，要求干扰性能最小的时候，这种线路就需要进行改造。改造方法可以采用蓄电池组作为提供给发电机初始励磁的起励电源，并会逐渐的形成电压，当发电机达到稳定后，就可以通过自动的方式切换励磁变压器的相关回路。从而实现在干扰情况小的状态下提供更可靠供电的目的。

最后，就是系统中的整流装置的设计和改造应用。在这方面的内容实际上就是决定采用什么形式的整流电路设计的问题，通常下有三相全控桥整流电路和三相半控整流电路两种选择类型。在强磁能力方面两者有着一样的性能，但是在减磁作用方面，半控桥整流电路设计只能将励磁电压控制在零附近，而全控桥电路的逆变运行可以产生负励磁电压，能力更有优势。在实际的改造应用中还要参考相关的