无励磁机发电机自并励系统框图
       　　无励磁机发电机自并励系统的优点是：不需要同轴励磁机，系统简单，运行可靠性高；缩短了机组的长度，减少了基建投资及有利于主机的检修维护；由可控硅元件直接控制转子电压，可以获得较快的励磁电压响应速度；由发电机机端获取励磁能量，与同轴励磁机励磁系统相比，发电机组甩负荷时，机组的过电压也低一些。其缺点是：发电机出口近端短路而故障切除时间较长时，缺乏足够的强行励磁能力，对电力系统稳定的影响不如其它励磁方式有利。
       　　由于以上特点，使得无励磁机发电机自并励系统在国内外电力系统大型发电机组的励磁系统中受到相当重视。在发电机与系统间由升压变压器的单元接线和抽水蓄能机组等励磁系统中得到实际应用。
       　　随着微机励磁调节器的应用，氧化锌非线性灭磁电阻的研制成功及大功率晶闸管及晶体管的广泛应用，提高了发电机励磁系统的可靠性，较大地改善了励磁系统静态和动态品质，大大提高了系统的技术性能指标。
       　　在诸多励磁系统中，直接励磁机维护困难，调节器响应时间长达1～5s，动态性能差，当空载起励时，电压超调量大，频率特性差；他励可控硅励磁系统需装设交流励磁机，并要求厂房高度高，当其用于慢速水轮机时，交流励磁机体质量大、尺寸大、维修工作量大。20世纪70～80年代，发电厂开始用自复励及自并励的可控硅励磁系统，由于它们均属于快速励磁系统，动态性能优良，尤其是带有微型计算机励磁调节器的自并激静止励磁系统在发电厂中得以广泛的应用。自并激励磁系统接线简单、设备少、造价低、占地面积小、无转动部件并维护简单，是快速响应系统。尤其是水电站往往远离负荷中心的地区，为提高输电的稳定性，对励磁系统要求能快速响应，而自并激励磁系统恰好能满足这个要求。
       第二章：下花园电厂发电机励磁系统概况分析
       第一节：静止励磁系统及工作原理
       　　我厂3台发电机的励磁系统是采用的静止整流器励磁方式原理图如下图所示。在图示的交流励磁机系统中主励磁机L和副励磁机FL，是与发电机同步旋转的交流机，而整流设备为静止元件。主励磁机L的频率为100HZ的交流发电机，必须经过硅整流桥GZ整流，变为直流电源，供给发电机转子绕组的励磁。副励磁机FL是一个频率500HZ的中频交流永磁发电机。本身不另设励磁回路。简化了励磁系统。FL的输出功率，KZ通过整流，作为主励磁机L的励磁电源。励磁调节装置ZTL的作用是根据发电机端电压的偏差信号，输出一个相应的触发脉冲，对可控硅的导通角进行控制，控制了主励磁机的输出功率，从而改变了发电机的励磁电流。实现了励磁电流的自动调节。在静止整流器励磁系统中，由于硅整流元件代替了直流励磁机的换向器，因此，改善了励磁机的运行条件，使维护工作量减少。采用交流励磁机的励磁系统与直流励磁系统一样，具有独立的励磁电源。不受外系统干扰，供电可靠的优点。同时解决了整流子运行维护问题。且交流励磁机的容量不受限制，所以用于大型发电机的励磁系统。因为采用交流励磁机系统，体积庞大、价格昂贵，各励磁机之间的功率传送仍通过电刷，因此也属于有刷励磁系统。
      
       他励交流励磁机系统原理接线图
       　　上图为他励式交流励磁机同步发电机的励磁系统简图：他励交流励磁机系统的副励磁机一般为中频发电机，频率为400HZ或500HZ，主励磁机的频率为100HZ，组成响应速度快的励磁系统。副励磁机是自励式的交流发电机，为保持其端电压的恒定，由一个简单的自动调压器调整其励磁电流，其励磁绕组FLLQ由本机组电压经可控硅整流后供电，由于可控硅的可靠起励电压较高，在启动时需要外加一个直流起励电压，直至副励磁机的交流电压值足以使可控硅导通时，才能正常工作。此时起励电源退出运行。这是交流自励式发电机与直流自励式发电机的不同之处。其缺点是如果一个发电厂的所有发电机组都需要用起励电源的交流励磁机系统，当发生全厂性停电事故十，在锅炉、汽机等都用备用汽泵启动以后，发电机终究会因为没有合适的起励电源而不能发电，这将延误事故情况下的机组发电时间。所以起励电源一般不从机组母线上引出。为弥补他励式交流励磁机系统的不足，现在大型机组一般采用永磁式的副励磁机，如下图所示：
      
       　　上图中，用永磁式感应子中频发电机作副励磁机，省掉了自励恒压单元，永磁机的出口交流电压可以认为是恒定不变的。在他励式交流励磁机同步发电机的励磁系统中，自动励磁调节器输出的调整电流是控制主励磁机的励磁电流的；在永磁式副励磁机系统中，自动励磁调节器输出的调整电流是控制发电机转子的励磁电流的。在永磁式副励磁机系统中，要求主励磁机的运行容量较大，在响应速度方面也较他励式交流励磁机同步发电机的励磁系统快，这是容量换来的速度。
       　　新厂3台发电机、老厂#5发电机的励磁电流全部由可控硅供给，可控硅是静止的，称之为静止励磁方式。
       第二节：旋转无刷励磁系统
       　　由于励磁系统比较复杂，上述机组的励磁系统大家也比较熟悉，#7发电机励磁调节器的功能，使用方法与其他机组励磁调节器的功能相同，不在详述。
       　　老厂新安装的#7发电机组为旋转无刷励磁方式的发电机。与我厂的其他发电机励磁方式不同，而且存在很大的区别。下面是我粗浅的认识，与大家共同学习。
       　　#7发电机在转子达到额定转速3000r/min时，合初励电源，初励电源经励磁调节器的初励控制回路加在励磁机定子的励磁线圈上。励磁机与一般的发电机原理相同，但它的电枢是旋转的，即励磁机的转子(电枢)与发电机转子同步旋转，其电枢绕组切割初励电源建立的初磁场产生三相电流，经过熔断器通过旋转二极管整流送至发电机转子为其提供励磁电流。瞬间在发电机端建立15%的发电机额定电压。初励电源回路不保持，建立初磁场后自动退出。
       　　励磁调节器采集发电机机端电压互感器1YH、2YH电压量，定子电流4LH、励磁变低压侧转子电流CT电流量通过变换器进入微机励磁调节装置，经过逻辑软件控制产生触发脉冲控制可控硅整流桥的励磁电流输出，并控制外附小型中间继电器提供励磁系统各种正常、异常、故障信号。
       　　初励电源在发电机端建立15%的发电机额定电压后，经过发电机机端的励磁变压器提供励磁电源经过可控硅整流后送至励磁机定子的励磁线圈上建立磁场，励磁机电枢绕组切割这个磁场产生三相电流，再经过熔断器通过旋转二极管整流送至发电机转子为其提供励磁电流。
       　　励磁变高压侧通过刀闸从发电机机端获得电能，低压侧接至励磁调节器交流输入电源控制刀闸的下端，交流输入A、B套下端短接，一路上端进入#1可控硅整流桥，通过微机励磁调节装置提供的触发脉冲控制可控硅整流桥的励磁电流输出，经过第一路直流输出开关送至励磁机定子的励磁线圈上建立励磁磁场。第二路同第一路相同。正常运行过程中，通过设置主/从方式，一桥运行，另一桥跟踪备用。
       　　旋转无刷励磁方式因为励磁机的电枢与发电机的转子在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环和电刷等转动接触元件，这就实现了无刷励磁。无刷励磁系统革除了滑环与炭刷等转动接触部分，是其优点。
       　　其缺点是由于与转子回路直接连接的元件都是旋转的，因而转子回路的电压、电流都不能用普通的直流电压表、直流电流表进行监视，转子绕组的绝缘情况也不便监视，旋转二极管的运行状况、接线是否开脱、熔丝是否熔断等等也都不便于监视。因而在运行维护上是不方便的。
       第三节：SAVR2000励磁系统的检查及故障处理
       发电机并网后及正常运行情况下，应对发电机励磁系统进行必要的检查，主要包括：
       1．1励磁系统各指示灯、光字、表计指示正常；各开关、刀闸、切换控制开关位置正确；风机运行正常。
       1．2 着重检查励磁控制装置A、B套闪烁灯正常 ，闪烁灯闪烁情况于与对应设备状态如下：
       a .每秒钟闪烁三次：不具备运行条件；
       b .每秒钟闪烁一次：空载状态；
       c. 三秒钟闪烁一次：负载状态；
       　　d 六秒钟闪烁一次：停止录波状态 ；
       　　e .不闪：故障状态。
       当出现第4、5种闪烁情况时，应立即通知检修人员进行处理。
       第四节：当励磁系统有以下异常时的处理：
       1.1励磁系统发出以下光字表示：
       　　a .FLG故障：整流柜停风、快速熔断器熔断。
       　　b .FLG故障：整流屏停风、快速熔断器熔断。
       　　c. 过电压动作：发电机转子回路过电压保护动作。
       　　d .六秒钟闪烁一次：停止录波状态 。
       　　e .励磁限制：发电机励磁限制，包括：强励限制、过励限制、欠励限制、V/F限制。
       　　f. SVAR2000故障：A、B调节器故障（A套、B套或A、B同时故障），包括：硬件故障、软件故障、电源掉电、PT断线。
       　　g. SVAR2000掉电：调节器交流或直流电源故障。
       以上光字发出后应进行相应处理、检查。
       　　2．2调节器直流工作电源消失后，在发电机控制盘上不能进行“增磁”、“减磁”操作，但就地面板上仍能进行“增磁”、“减磁”操作。
       　　2．3当快速熔断器熔断时，拉开对应的整流桥两侧的打闸或开关，然后通知保护班进行更换。
       　　2．4当运行中自动电压调节器A、B套同时故障时，手动柜投入，此时应注意调整无功正常及检查自动桥开关掉闸。
       第五节：励磁整流柜风机故障时的处理
       3．1检查另一路风机是否自投。当风机不自投时，应降低励磁电流使整流柜输出电流不超额定。断开整流柜两侧的交流开关和直流输出刀闸。检查风机交流电源是否正常，风机热偶是否动作。电机有无卡涩，测量电机绝缘是否正常。若一切正常可以试送风机。正常后可恢复正常运行。
       第三章：自并激励磁系统对电力系统稳定性的影响
       　　在电力系统中，大机组往往通过多回高压输电线给远方负荷中心供电，为减少损耗常常采取无功就地平衡，由于高压线路充电功率大，一旦发生扰动，很容易破坏无功平衡，引起电压不稳定问题。
       　　通过自并激励磁系统的实际应用和多年实验，自并激励磁系统对电网稳定有极其重要的作用。
       第一节：提高静态稳定
       　　当快速励磁采用较高励磁系统增益并配置PSS(电力系统稳定器)后，在小干扰时，可以保持发电机端电压恒定，即：
       　　(1)
       　　交流励磁机励磁系统一般只能保护Eg′或E′恒定，即使是能保持E′恒定，其最大功率输出为：
       　　(2)
       　　设发电机不调励磁，在励磁电流恒定的情况下：
       Xd′=0.3,Xe=0.6,Ut=1.0,E′=1.2则　　　　　Pm1=1.25Pm2　　(3)
       　　即自并激励磁系统可提高静稳定25%，当进行励磁调整时，自并激励磁系统可大大提高静稳定。
       式中　P——有功功率；Ut——电动势；
       　　　Uc——出口电压；Xe——发电机阻抗；
       　　　δ——功角；Xd′——d轴暂态阻抗；
       　　　Eg′——与励磁电流成正比电势；
       　　　E′——d、q轴合成电势；
       　　　Pm1、Pm2——最大功率。

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