励磁系统结构

励磁系统结构
主要包括调节器、励磁电源、功率整流、灭磁回路等几部分。

交流励磁机-整流器励磁系统
1、带永磁副励磁机的交流励磁机-静止硅整流器励磁系统：
该系统俗称三机系统，主励磁机的交流输出，经硅整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。

主励磁机的励磁，由永磁副磁机之中频输出经可控硅整流器整流后供给。

自动励磁调节器根据汽轮发电机之端电压互感器、电流互感器取得的调节信号，控制可控硅整流器输出的大小，实现机组励磁的自动调节。

2、交流励磁机-静止可控硅励磁系统：
该系统俗称两机系统。

主励磁机的交流输出，经可控硅整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。

主励磁机的励磁，采用自并励或他励方式。

自动励磁调节器根据汽轮发电机之端电压互感器、电流互感器取得的调节信号，控制发电机磁场整流桥输出的大小，实现机组励磁的自动调节。

自动励磁调节器同时控制励磁机恒电压输出。

3、交流励磁机-旋转硅整流器无刷励磁系统：
发电机的励磁由交流励磁机的输出经不可控硅二极管整流后供给，而交流励磁机的励磁则由永磁机的输出经可控硅整流后供给。

这里，与一般旋转电机不一样的是，交流励磁机的直流励磁绕组固定不动，而交流励磁机的交流电枢绕组、硅整流器与发电机的转子绕组一起，在一根转轴上旋转，因而发电机的励磁绕组与硅整流器处于相对静止的位置，是直接电连接在一起的，没有了其他励磁方式中的将静止部件中的电流引入旋转部件的滑环—电刷结构，帮称为无刷励磁。

系统概述
励磁系统可控硅桥由励磁电源供电，受控的可控硅桥经磁场断路器为发电机提供直流励磁电流。

自动励磁调节器以高速IPC工业控制机为主要硬件核心。

辅以外围调理电路及信号回路，发出同步脉冲，去触发可控硅桥，从而控制发电机磁场电流，达到励磁控制系统的各种控制目标。

为提高励磁调节器的可靠性，有时采用双通道冗余系统：双通道的模拟量、开关量输入信号及调节通道的硬件配置是完全独立的，结构一致。

双通道采取主、从方式运行，如果一个通道故障，自动切至备用通道：无论哪一通道均可作为主通道，并没有硬性规定某一通道优先于另一通道，备用通道自动跟踪主用通道。

当主通道故障时，备用（从）通道可无拢动地切换为主机。

电源系统
系统所需外部工作电源等级有几种，取自不同的电源。

厂用交流电源AC380V
直流操作电源DC220V（或110V）
开关合闸电源DC220V
交流UPS电源AC220V
起励电源DC220V或AC380V
调节器电源
调节器内部由24VDC总线供电。

在双通道系统中，由两个开关电源模块分别工作在
220VDC/24VDC和220V AC/24VDC状态下，其24VDC端输出并联，以保证24V电源的可靠性。

当任一路开关电源因故障退出时，不会影响24V回路的工作。

通常DC220V电源取自蓄电池，AC220V电源取自励磁变副边或厂用AC220V系统。

对每个独立的电路单元，其电源从24VDC总线输入，然后转化为单元所需的电源，如±5V、±12V。

功率整流柜概述
功率柜包含以下部件：
功率可控硅桥
脉冲放大与检测
RC保护回路
通风冷却系统
导通监测和指示部件
可控硅整流桥
在可控硅元件的两端并联R-C阻容回路，用以对可控硅两端换相过电压和尖峰电压的吸收。

每个元件串联快速熔断器，以保护可控硅元件。

整流桥的交、直流侧均设有隔离刀闸。

转子回路与起励
正常起励时，首先采用残压起励，若发电机剩磁不够，则自动转入外部电源，起励过程，即自动投入磁场起励回路接触器，发电机开始启励建压。

当机端电压约15％时，起励接触器断开，由励磁变压器提供电源，使发电机电压升至设定值。

励磁系统结构
系统从功能上主要可分为五个部分：
励磁电源部件励磁变压器
控制部件自动励磁调节器
功率部件可控硅整流桥
磁场起励和灭磁部件磁场开关柜
磁场过电压保护部件转子过电压保护
磁场断路器
磁场断路器也称作灭磁开关或磁场开关，是发电机转子绕组和励磁整流桥之间的可见断点，是转子灭磁回路的重要组成部分，它可在紧急情况下快速分断并转移发电机转子磁场的能量，以确保发电机的安全。

可控硅整流桥的直流输出通过磁场断路器输送到发电机转子绕组。

模拟信号输入
调节器测量：
机端电压Ug
机端电流Ig
系统电压Usys
励磁电流If
同步电压Usych
信号回路采用24V电源
电源系统
1、直流控制电源：供励磁装置逻辑控制回路使用。

从调节柜引入。

电压DC220V或DC110V，
2、调节器电源：为保证装置工作安全，调节器的计算机部分使用直流和交流两路外部电源，
从调节柜引入。

调节器直流电源电压DC220V。

通常与直流控制电源同源，供开关电源模块G11。

调节器交流电源电压AC220V。

通常要求来自发电厂UPS电源系统，供给开关电源模块-G12。

开关电源模块-G11和G12的输出并联；若其中之一因故被切除，不影响调节器正常运行。

3、风机电源：可控硅整流柜冷却风机采用两路AC220V电源，从调节柜引入装置。

冷却风机主电源取自厂用电或励磁变压器。

冷却风机备用电源取自另一路厂用电源。

在设备运行中，当主电源失电，备用电源将自动投入。

4、照明电源：取自AC220V厂用电，从调节柜引入。

供柜内照明和电加热器使用。

5、磁场开关合闸电源：取自厂用直流动力电源DC220V，从灭磁柜引入。

6、起励电源：从灭磁柜引入，在励磁投入时，提供起励能量。

若采用交流起励电源，起励电源为AC380V厂用电；若采用直流起励电源，
起励电源为DC220V厂用直流动力电源。

系统投入
自动开机----即“开机”命令，全自动投入励磁系统。

调节器依次执行合磁场开关、启动整流柜冷却风扇、投入起励回路。

手动起励----亦即“起励”或“励磁投入”命令；磁场断路器合闸后，若此命令有效，调节器投入起励回路，系统起励到给定位置。

系统切除
在正常灭磁时，应使用逆变灭磁，不跳来磁开关。

在事故时，应跳灭磁开关，使磁场能量经灭磁电阻释放。

调节模式设置
可设置四种调节模式：恒机端电压（自动）、恒励磁电流（手动）、恒无功功率、恒功率因数。

励磁调节器有恒电压、恒电流、恒无功功率、恒功率因数四种运行方式可供选择。

缺省方式为：恒机端电压运行方式。

恒电压、恒无功功率和恒功率因数属于自动运行状态，恒励磁电流属于手动运行状态。

在原理上，四种运行方式可在运行中进行切换；切换时，不会产生机端电压或无功波动。

但以下情况例外：
1、恒电压运行时发生了故障，将自动切换到恒电流方式。

在故障清除前，不允许
再切回到恒电压及另外两种方式运行。

2、发电机运行在空载状态下，不允许励磁调节器切换至恒无功及恒功率因数方式
运行，仅当发电机断路器GB闭合后，这两种方式的切换才是有效的。

注：恒电流调节（手动）方式仅对励磁电流进行调节，不包含所有限制功能。

故此，在恒电流方式（手动）运行时，操作人员应密切监视发电机励磁。

“增磁”/“减磁”
“增磁”和“减磁”命令增加或减少系统调节目标的给定值。

在恒电压方式下，增/减磁命令是人为改变发电机电压给定。

在空载时，引操作改变发电机电压；在负载时，此操作改变无功功率。

当限制功能动作时，相应的限制将使增/减磁命令无效。

在恒无功、恒功率因数方式下，增/减磁命令是人为地改变发电机输出的无功功率或功率因数，使其恒定在给定值运行。

在恒电流方式下，增/减磁命令改变磁场电流给定。

在空载时，此操作改变发电机端电压；在负载时，此操作改变无功功率。

在恒电流方式下，操作要谨慎，不要超过发电机和励磁的限制，因为恒电流方式时，限制器不起作用。

当给定值达到最大（最小）值时，增/减磁操作无效。

保护限制功能
1、起励失败：起励命令下达后，8秒内发电机没有成功建压。

调节器即判断起励失败，
发出相应报警信号，切除起励电源
2、逆变失败：停机或励磁切除命令下达后，10秒内发电机机端电压没有成功下降到
15％额定值以下，调节器即判断逆变失败，随之自动跳磁场开关，通过磁场开关和
灭磁电阻吸收磁场能量来灭磁。

3、过压保护：磁场回路跨接转子过电压保护装置。

一旦转子回路出现超过设定值的浪
涌电压，保护装置启动。

过压保护动作值整定为额定励磁电压的4-5倍。

4、TV断线保护：当U1＜0.85U2,调节器认为机端TV断线,自动切换到备用通道自动
运行.如果备用通道也发生PT断线,则切到恒电流方式运行.
其中U1—A VR测量的机端PT二次电压;
U2---AVR测量的比较信号电压值,通常来自同步电压.
5、失脉冲检测：当主通道的工控机内脉冲形成板丢脉冲时，自动切换到另一工控机工
作，同时发出报警信号。

当整流柜脉冲放大板丢脉冲时，调节器发出相应报警信号，同时闭锁该柜的脉冲输
出，令其退出运行。

人机界面使用直流24V电源。

IF：定子电流If：转子电流
Vs系统电压Ve：同步电压
VF-ac：定子电压交流采样值VF-dc：定子电压直流采样值
d-AIPha：控制角。