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陕西新元电厂励磁系统
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。
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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。
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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。
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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。
1.2 提高同步电机同步运行的稳定性：对静态 稳定的影响：能有效提高静稳极限；对动态 稳定：依靠快速响应和高的顶值电压，能提 高系统的动态稳定性。
2 励磁系统的分类
3 励磁系统的主要构成部分
3.1 基本构成部分
其中功率单元现在基本全部采用半导体元件，最 主要的应用元件是可控硅。
4 三相桥式整流原理
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二、我厂励磁系统概述
1 我厂励磁系统采用中国电器科学研究院有限公 司/广州擎天实业有限公司开发的EXC9100型 第五代全数字式微机励磁系统。
2 EXC9100型励磁系统主要由励磁调节器单元 （调节柜）、功率单元（多个功率柜）、灭磁 及过压保护单元（灭磁开关柜、灭磁柜、灭磁 电阻柜等）、起励单元、励磁变压器等组成。
当发电机端电压低于系统电压时，发电机从系 统吸收无功或输出负无功，这种情况称为发电机 进相运行。过度的进相运行，将引起发电机失去 静态稳定。欠励限制环节可以限制发电机进相运 行的安全定范围，保持发电机静态稳定。
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到α＞60°时，直流电压输出波形开始出现负电压， 到α=90°时，负方向的面积等于正方向的面积， 直流输出电压等于零。 在90°≤α≤180°时，整流桥没有输出，处于逆变 状态。 在0°≤α≤90°时为整流状态 在90°≤α≤180°时为逆变状态
原理图如下：共阳极可控硅编号为1、3、5， 共阴极可控硅编号为2、4、6，实际应用中转 子为大电感，示意图中采用电阻。
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3.4 起励控制
正常情况下，发电机励磁系统是在励磁调节器 自动方式下采用残压起励建压的。软起励控制功 能是为了防止在发电机起励建压过程机端电压出 现较大的超调。
励磁调节器接收到开机令后，首先置自动方式 的电压给定值为30％。起励升压后，当机端电压 大于30%额定值后，调节器再以一个可调整的速 度逐步增加电压给定值到预置值，使发电机电压 逐渐上升。预置值和软起励调整速度，是可以通 过调试软件设定的，一般设定为在5～10s内使发 电机端电压达到空载额定值。
PSS功能只有在励磁调节器处于正常的自动方 式下才起作用。
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3.3 电制动模式
在EXC9100励磁调节器内，设置了电制动模式， 可与外部电制动操作、逻辑回路配合，实现电制 动停机。在电制动过程中，励磁调节器通过控制 调节，使得励磁系统向发电机励磁绕组提供一恒 定的励磁电流。
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残压起励失败时，则起动辅助起励回路，在机 端电压达到发电机电压的15.1%时，辅助起励回 路自动退出，立即开始软起动过程并建压到预定 的电压水平。
若残压起励和辅助起励都失败，即接受起励命 令后10秒内建压不成功，则发起励失败的信号。
励磁电流强励限制的作用在于保护发电机转 子绕组不会过流而损坏。强励限制分为强励顶值 限制和强励反时限限制。强励顶值限制，限制强 励情况下励磁电流的最大输出，是瞬时限制。强 励反时限限制，是根据发电机转子允许的反时限 过流能力，按照等效发热原则，按反时限特性去 限制励磁电流输出，防止发电机转子过流损坏。
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3.5 强励限制
励磁调节器在自动方式下，可以通过强励作 用，提高电力系统暂态稳定极限。在系统出现短 路故障时，发电机机端电压被迫拉低，励磁调节 器自动方式为了维持机端电压恒定，PID输出自 动加大，去增加励磁电流；当励磁电流超过额定 励磁电流时，就形成强励，使得发电机转子绕组 处于过流状态。
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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。
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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。
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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。
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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。
1.2 提高同步电机同步运行的稳定性：对静态 稳定的影响：能有效提高静稳极限；对动态 稳定：依靠快速响应和高的顶值电压，能提 高系统的动态稳定性。
2 励磁系统的分类
3 励磁系统的主要构成部分
3.1 基本构成部分
其中功率单元现在基本全部采用半导体元件，最 主要的应用元件是可控硅。
4 三相桥式整流原理
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二、我厂励磁系统概述
1 我厂励磁系统采用中国电器科学研究院有限公 司/广州擎天实业有限公司开发的EXC9100型 第五代全数字式微机励磁系统。
2 EXC9100型励磁系统主要由励磁调节器单元 （调节柜）、功率单元（多个功率柜）、灭磁 及过压保护单元（灭磁开关柜、灭磁柜、灭磁 电阻柜等）、起励单元、励磁变压器等组成。
当发电机端电压低于系统电压时，发电机从系 统吸收无功或输出负无功，这种情况称为发电机 进相运行。过度的进相运行，将引起发电机失去 静态稳定。欠励限制环节可以限制发电机进相运 行的安全定范围，保持发电机静态稳定。
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励磁调节器接收到开机令后，首先置自动方式 的电压给定值为30％。起励升压后，当机端电压 大于30%额定值后，调节器再以一个可调整的速 度逐步增加电压给定值到预置值，使发电机电压 逐渐上升。预置值和软起励调整速度，是可以通 过调试软件设定的，一般设定为在5～10s内使发 电机端电压达到空载额定值。
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3.3 电制动模式
在EXC9100励磁调节器内，设置了电制动模式， 可与外部电制动操作、逻辑回路配合，实现电制 动停机。在电制动过程中，励磁调节器通过控制 调节，使得励磁系统向发电机励磁绕组提供一恒 定的励磁电流。
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残压起励失败时，则起动辅助起励回路，在机 端电压达到发电机电压的15.1%时，辅助起励回 路自动退出，立即开始软起动过程并建压到预定 的电压水平。
若残压起励和辅助起励都失败，即接受起励命 令后10秒内建压不成功，则发起励失败的信号。
励磁电流强励限制的作用在于保护发电机转 子绕组不会过流而损坏。强励限制分为强励顶值 限制和强励反时限限制。强励顶值限制，限制强 励情况下励磁电流的最大输出，是瞬时限制。强 励反时限限制，是根据发电机转子允许的反时限 过流能力，按照等效发热原则，按反时限特性去 限制励磁电流输出，防止发电机转子过流损坏。
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3.5 强励限制
励磁调节器在自动方式下，可以通过强励作 用，提高电力系统暂态稳定极限。在系统出现短 路故障时，发电机机端电压被迫拉低，励磁调节 器自动方式为了维持机端电压恒定，PID输出自 动加大，去增加励磁电流；当励磁电流超过额定 励磁电流时，就形成强励，使得发电机转子绕组 处于过流状态。