励磁系统讲义资料综述
励磁系统讲解
9、停机逆变操作 （1）哪些操作可以实现励磁停机逆变控制? A. 远方停机逆变信号：包括中控室、LCU； B. 近方的逆变旋钮； C. 机组频率低于45HZ。（空载时） （2）注意以下两种情况下，逆变无效： A. 发电机出口断路器合。 B. 定子电流>10％额定值（但在C通道无此限制）。 10、灭磁开关的操作 （1）正常停机采用逆变灭磁，不需要跳灭磁开关。 （2）在并网状态下，严禁跳灭磁开关； （3）进口灭磁开关一般有两路分闸回路，可以保证灭磁开关的可靠分断，但应在检修 时对两个回路都进行检查。 （4）励磁系统内部自动分闸信号只有1个：逆变灭磁失败分闸。 （5）过压、过励、失磁等分闸指令均由外部保护装置控制。
励磁系统的组成
发电机励磁系统是提供发电机转子磁场电流的装置，由励磁调节器、 功率整流器、灭磁及转子过压保护回路、起励单元、测量用电压互 感器、电流互感器及励磁变压器6个部分组成，其系统原理框图如下 图所示。
系统原理框图
各部分的主要组成器件
名称 主要组成器件
调节器
CPU板、电源板、测量板、脉冲板、开出板、总线板、液晶显 示板，外围包括一个双机切换单元
11、机组并网后的操作 （1）观察并网瞬间无功数值的大小，若无功为正，且很大或为负，均说明并网时机端 电压与网压没有一致，需要重新调整。 （2）观察励磁调节柜上有功、无功的显示是否正常。 （3）观察远/近方增减磁操作是否正常。（增磁－>无功增，减磁－>无功减） （4）确保发电机出口断路器接点已送入励磁系统。 （5）测试调差单元是否工组正常。对于多台机组并联运行，若某台机组增磁，发生和 其它机组争抢无功情况，应将励磁装置调差率往正方向增大。 （6）若电网电压波动频繁，易引起机组无功的波动，此时可以投入“恒无功调节”， 励磁装置将按设定的无功给定值自动增减磁，以保持机组输出无功数值的恒定。 （7）通过调节器显示屏的“恒无功调节”触摸键或监控系统的串行通讯控制可实现上 述功能。 （8）若要保持发电机功率因数的恒定，此时可以投入“恒PF调节”，励磁装置将按设 定的功率因数给定值自动增减磁，以保持机组输出功率因数数值的恒定。 （9）通过调节器显示屏的“恒PF调节”触摸键或监控系统的串行通讯控制可实现上述 功能。
励磁系统讲义
异常及事故处理
3.整流柜熔断器故障
现象：功率整流柜上的“功率柜故障”指示灯亮， 一个或几个“熔断器正常”指示灯灭；
处理：1)据功率整流柜上的“熔断器正常”指示灯灭的情况， 确定其熔断的数量及位置；
2)通知维护部检修人员进一步检查是否确已熔断，对应 的硅元件是否确已损坏；
3)如确已故障，则按可控硅整流装置退出操作步骤将故 障整流柜退出运行;
3.对旋转整流器的机械性能要求较高。 4.发电机大轴长度增加，对运行时的振动有影响。 5.发电机励磁电路旋转，无法直接灭磁。
静态自并励
系统组成： 励磁变压器、自动励磁调节器（AVR）、励磁整流柜、 起励装置、滑环、灭磁开关等
静态自并励
工作原理：发电机机端电压通过励磁变压器降压后送入静止的整流装 置，经整流后输出直流电通入发电机转子产生恒定磁场。 由于发电机转子在运行中是转动的，而整流器是静止的， 需要通过滑环来向转子送电。在发电机起励之前机端无电 压，励磁系统无法起励，则需要一个外界电源来帮助起励。
处理：如果保护跳闸，则应安全停机并通过检查事件记录器来确定原因； 若装置报警，但还未跳闸，则立即采取措施调整； 若由自动调节器故障引起，则联系检修将励磁调整切至手动，
适当减少励磁电流，防止功率因数过高可降低有功。
异常及事故处理
3.整流柜熔断器故障
现象：功率整流柜上的“功率柜故障”指示灯亮， 一个或几个“熔断器正常”指示灯灭；
为什么励磁电流用直流电？ 恒定的磁场才能产生稳定的感应电动势，交流电源所产生的磁场
按交流电源的频率变换方向，转子会产生一个交变的磁场，无法满足 发电机“稳定磁场”的要求，定子输出的电压混乱。
励磁系统作用
一般我们把根据电磁感应原理使发电机转子形成旋转磁场的过程称 为励磁。此外，为发电机等“利用电磁感应原理工作的电气设备”提供 工作磁场也叫励磁 。有时，向发电机转子提供转子电源的装置也叫励磁。
励磁系统讲义
电厂励磁系统概述•发电机是将旋转的机械能转换成三相交流电能的设备，为了完成这一转换，并满足系统运行的要求，除了需要原动机提供动能外，它本身还需要有可调的直流磁场，以适应运行工况的变化。
•产生可调磁场的直流电流则称为发电机的励磁电流，为发电机提供可调励磁电流的设备，就构成了发电机的励磁系统。
发电机的构成及作用•发电机主要由两大部分组成。
•转子——转子绕组通以直流电流，用以产生发电机的旋转磁场；•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，从而产生三相感应电流。
•励磁主要由励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。
从而控制发电机机端电压维持在正常范围内。
第一部分：励磁功率单元。
（包括整流装置及其交流电源）作用是向发电机励磁绕组提供直流励磁电流。
第二部分：励磁调节器。
它感受发电机的电压及运行工况的变化，自动的调节励磁功率单元输出的了励磁电流的大小，以满足系统运行的要求。
励磁系统及其控制对象励磁调节框图发电机励磁系统任务•发电机并网前，调节发电机输出的端压；•发电机并网后，调节发电机承担的无功功率；•提高同步发电机并列运行的静、动态稳定•1 静态稳定: 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：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）；•发电机事故时，对转子绕组迅速灭磁，以保护发电机的安全。
励磁的主要作用•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；•控制并列运行各发电机间无功功率分配；•提高发电机并列运行的稳定性；•在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；•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。
励磁系统调节方式•1恒机端电压方式•2恒励磁电流方式•3恒无功功率方式•4恒功率因数方式励磁系统的启励方式•残压启励•以电机的剩磁发出一定的残存电压，把这个残存电压送入励磁线圈，励磁得到加强，之后形成一个良好的正反馈效果，发出电压越高励磁越得到加强，直至发出额定电压，以致输出额定功率。
发电机组励磁系统讲解
发电机组励磁系统讲解一、发电机组励磁系统简介供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。
它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。
励磁原理：励磁装置是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置。
励磁系统是电站设备中不可缺少的部分。
励磁系统包括励磁电源和励磁装置，其中励磁电源的主体是励磁机或励磁变压器；励磁装置则根据不同的规格、型号和使用要求，分别由调节屏、控制屏、灭磁屏和整流屏几部分组合而成。
励磁装置的使用，是当电力系统正常工作的情况下，维持同步发电机机端电压于一给定的水平上，同时，还具有强行增磁、减磁和灭磁功能。
对于采用励磁变压器作为励磁电源的还具有整流功能。
励磁装置可以单独提供，亦可作为发电设备配套供应。
二、发电机的励磁机控制装置系统的作用（1）电力系统正常运行时，维持发电机或系统某点电压水平。
当发电机无功负荷变化时，一般情况下机端电压要发生相应变化，此时励磁自动调节装置应能及时自动调整发电机的励磁电流，维持机端或系统某点电压水平。
（2）合理分配发电机间的无功负荷。
发电机的无功负荷与励磁电流有着密切的关系，励磁电流的自动调节，要影响发电机间的无功负荷的分配，所以对励磁系统的调节特性有一定的要求。
（3）在电力系统发生短路故障时，按规定的要求强行励磁。
励磁系统响应速度越快，顶值励磁电压越高，强行励磁的效果就越好，从而大大提高系统在事故状态下的稳定性。
（4）能够显著改善电力系统的运行条件。
例如当电力系统发生短路，故障切除后，通过装置的调节作用使系统电压迅速恢复，从而大大改善电动机的自启动条件，否则，会由于电动机自启动时取用过多的无功电流，致使系统电压恢复太慢，容易造成甩负荷，并影响系统的正常工作。
又如当系统中运行的其它发电机因故失去励磁时，允许其在短时间内做无励磁异步运行，此时发电机发出有功功率而吸收无功功率，会引起系统中出现大量无功功率缺额，使电压下降。
励磁系统基本原理知识讲解
电力系统稳定器（PSS）可以增加电力系统正阻尼，用于抑制电
。 力系统低频振荡 Δω
发电机电气功率 Pe/ΔPe、机械功 率Pm、加速功率 ΔPa、同步转矩 ΔTs、阻尼转矩 ΔTD、电磁转矩 ΔTE、转子角Δδ、 转子角速度Δω的 正方向相位关系如 下图所示：
Pm、ΔPa
ΔTD
正阻尼区
加速功率ΔPa＝机械功率Pm－
电气功率Pe
由励磁系统引起的附加电磁
ΔTE
转矩，包含同步转矩ΔTs和阻尼ห้องสมุดไป่ตู้
转矩ΔTD两个分量。当发电机
采用高放大倍数、快速励磁系
统时，阻尼转矩可能会出现负
值（如图中的ΔTD′），引起发
电机阻尼不足，当系统发生扰
动时造成发电机低频振荡。
ΔTs
Pe/ΔPe、Δδ
负阻尼区
ΔTD′
ΔTE′
PSS的原理
• 在发电机的励磁控制系统中，采用ΔPe、Δω、Δf等一个或几个信号， 经适当放大、相位补偿后作为励磁附加反馈控制，可以增加电力系统 的正阻尼，从而阻尼电力系统功率振荡，这种用于增加电力系统正阻 尼的附加励磁控制装置称为电力系统稳定器（Power System Stabilizer，简称PSS）。它不降低励磁系统电压调节环的增益，不影 响励磁控制系统的暂态性能，而对抑制电力系统低频振荡效果显著。 PSS在国内外都得到了广泛应用。
3.2 励磁变压器
• 将高电压隔离并转换为适当的低电压，供整流器使用。一 般接线组别：Y/d-11。
• 励磁变的额定容量要满足发电机1.1倍额定励磁电流的要 求。
• 励磁变的二次电压的大小要满足励磁系统强励的要求。 • 励磁变的绝缘等级：F级或H级。 • 励磁变的额定最大温升：80K或100K。
发电机励磁系统介绍
发电机励磁系统介绍励磁系统主要由励磁电源、励磁绕组、励磁控制器和励磁回路组成。
励磁电源是励磁系统的核心部分，它一般由稳压整流器组成。
稳压整流器通过将交流电转换成直流电，向励磁绕组提供稳定的励磁电流。
稳压整流器的工作原理主要是利用整流元件（如晶闸管、可控整流器等）将交流电变为直流电，并通过电压调节器（如电抗式调压器、电位器等）控制输出电压的大小。
励磁电源的稳定性直接影响着发电机的励磁能力和发电质量。
励磁绕组是发电机中的一部分线圈，一般位于发电机的转子极端。
励磁绕组的主要作用是通过激励电流形成磁场，使得转子产生电磁感应，进而发生电磁能量转换。
励磁绕组的设计和工艺技术对发电机的励磁能力和稳定性有着重要的影响。
一般情况下，励磁绕组采用的是多层绕组，以减少电磁感应的损失并提高转子的稳定性。
励磁控制器是励磁系统的智能控制部分，通过对励磁电源和励磁绕组的调节，实现对发电机励磁电流和磁场的控制。
励磁控制器一般具有自动调节功能，可以根据发电机的负荷情况动态调整励磁电流，确保输出电压和电流的稳定性。
同时，励磁控制器还可以监测发电机的运行状态，如温度、振动等参数，并及时报警，以保护发电机的安全运行。
励磁回路是连接励磁电源和励磁绕组的电路，它主要由导线、接线盒、开关等组成。
励磁回路的设计应考虑导线的导电性、抗干扰能力和散热能力等因素，以确保励磁电流的稳定传输。
此外，励磁回路还应具备可靠的保护装置，以防止因励磁电流过大或故障等原因对发电机造成损坏。
总体而言，发电机励磁系统是确保发电机能够持续稳定输出电能的关键系统。
它通过励磁电源、励磁绕组、励磁控制器和励磁回路等组成部分的协同工作，实现对发电机励磁能力的控制和调节。
只有励磁系统工作正常、稳定，才能保障发电机提供稳定的电力输出，并确保电力系统的安全和可靠运行。
发电机励磁系统的简述讲解
发电机励磁系统的简述同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场而产生这个磁场的直流电流，称为发电机的励磁电流。
根据励磁电流的供给方式，凡是从其它电源获得励磁电流的发电机，称为他励发电机，从发电机本身获得励磁电源的，则称为自励发电机。
一、发电机获得励磁电流的几种方式1、直流发电机供电的励磁方式：这种励磁方式的发电机具有专用的直流发电机，这种专用的直流发电机称为直流励磁机，励磁机一般与发电机同轴，发电机的励磁绕组通过装在大轴上的滑环及固定电刷从励磁机获得直流电流。
这种励磁方式具有励磁电流独立，工作比较可靠和减少自用电消耗量等优点，是过去几十年间发电机主要励磁方式，具有较成熟的运行经验。
缺点是励磁调节速度较慢，维护工作量大，故在10MW以上的机组中很少采用。
2、交流励磁机供电的励磁方式，现代大容量发电机有的采用交流励磁机提供励磁电流。
交流励磁机也装在发电机大轴上，它输出的交流电流经整流后供给发电机转子励磁，此时，发电机的励磁方式属他励磁方式，又由于采用静止的整流装置，故又称为他励静止励磁，交流副励磁机提供励磁电流。
交流副励磁机可以是永磁机或是具有自励恒压装置的交流发电机。
为了提高励磁调节速度，交流励磁机通常采用100——200HZ的中频发电机，而交流副励磁机则采用400——500HZ的中频发电机。
这种发电机的直流励磁绕组和三相交流绕组都绕在定子槽内，转子只有齿与槽而没有绕组，像个齿轮，因此，它没有电刷，滑环等转动接触部件，具有工作可靠，结构简单，制造工艺方便等优点。
缺点是噪音较大，交流电势的谐波分量也较大。
3、无励磁机的励磁方式：在励磁方式中不设置专门的励磁机，而从发电机本身取得励磁电源，经整流后再供给发电机本身励磁，称自励式静止励磁。
自励式静止励磁可分为自并励和自复励两种方式。
自并励方式它通过接在发电机出口的整流变压器取得励磁电流，经整流后供给发电机励磁，这种励磁方式具有结简单，设备少，投资省和维护工作量少等优点。
励磁系统讲课稿
水轮发电机组的励磁系统及其磁调节器供给同步发电机励磁电流的电源及其控制设备和自动装置统称为励磁系统。
励磁实质是：供给同步发电机励磁电流来建立它必需的磁场，使得励磁电流无论是在正常或是在事故的过程中,都能够按照电力系统及发电机的需要,迅速准确的调节。
调节器最基本的功能：是调节发电机的端电压。
一、励磁系统的作用励磁系统的作用：1、在正常情况下，供给同步发电机励磁电流，并根据发电机电压和负荷情况，按给定规律调整励磁电流。
2、电力系统发生短路事故或其他原因使发电机机端电压严重下降时，能对发电机进行强行励磁，以提高电力系统的动稳定极限和继电保护动作的准确性，改善大型电动机的自行起动和自同期时电力系统的工作条件。
3、在发电机由于突然甩负荷等原因造成发电机过电压时，能对发电机进行强行减磁，以限制发电机端电压过度升高。
4、提高电力系统的静态稳定性。
5、在发电机内部及其引出线上发生相间短路事故或发电机端电压过高时，进行迅速灭磁，以限制事故扩大。
6、能使并列运行的发电机的无功功率得到合理分配。
二、同步发电机的励磁方式：按励磁系统供电电源的不同方式可分为：1、由直流励磁机（直流发电机）供电。
2、由交流励磁机（交流整流）供电。
3、由静止电源（电网或发电机机端）供电三种方式。
1、直流励磁机（直流发电机）供电方式。
按励磁机励磁绕组供电方式不同可分为自励直流机系统和他励直流励磁机系统两类。
2、交流励磁机（交流整流）供电方式。
根据励磁机电源整流方式及整流器状态的不同可分为他励交流励磁机励磁系统和自励交流励磁机励磁系统。
3、静止励磁系统：静止励磁系统中发电机的励磁电源不用励磁机供给，而由机端变压器供给。
这类励磁装置采用大功率晶闸管元件，没有转动部分故称为静止励磁系统，由于励磁电源是发电机本身提供，故又称为发电机自并励系统、串联自复励励磁系统和并联自复励励磁系统。
三、同步发电机的灭磁：1、发电机的灭磁：就是尽快将其转子绕组中的磁能减弱到尽可能小的过程。
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•• 单起第元励三单CD元P级。
•• 灭第磁四单元级
• 第五级
励磁水调布节单垭器电击厂 此处编辑母版标题样式
• UNITROL5000型励磁调节器是基于微机控制的数字式控制系统，可实现
• 可功单控能击硅和多整此种流调桥处试的编动手态段辑控 。母制、版智能文化本均流样、式残压起励、以及完善的通讯
水布单垭电击厂 此处编辑母版标题样式
• 我厂励磁调节器采用双通道（-A10 和-A20）的结构。每一个通道主要
• 由。单一每击个个控通此制道板具处有CO编发B和电辑测机量母端单电版元压板调文M节U本、B构磁样成场，式电形流成调一节个、独励立磁的监处测理/保系护统功 • 第二级 能和可编程逻辑控制的软件。每个可控硅整流桥都配备一套整流器接
• 单 障，击（装此置处工作编在辑工作母通道版自文动方本式）样，式装置将自动切换到备用通道 自动方式运行；若同时判断备用通道有故障，则自动切换到工作通道
• 第二级 的手动方式运行；若切换到备用通道后，又检测到备用通道故障，装 • 第三级 置将再切换为备用通道的手动方式运行。如果两个通道都不能正常工
作，励磁系统将启动跳闸命令。
• 水布垭励磁系统采用瑞士ABB公司生产UNITROL5000型自并励数字式
• 静，单达止击到可调控此节硅同励处步磁编发装电置辑机。母端静电止版压励和文磁无系本功统功通样率过式的可目控的硅。整流桥控制励磁电流
•
•
励第磁二系统级由下列单元组成：
励磁变压器（-T02）
•• 两第套三相互级独立的励磁调节器（-A10,-A20）
U2：整流桥型号：UNL13300可控硅桥
•4：第功四率整级流桥数目为4桥并联。 • 第五级 1：整流桥附加信息：每个桥臂1只可控硅
S：磁场开关配置：单断口直流灭磁开关 6000：灭磁开关额定电流：6000A
系统水概布述单垭电击厂 此处编辑母版标题样式
•• 在经单静 由态励击励 磁此磁变系压处统器编中、励磁辑磁场母电断源路版取器文自和发可本电控机硅样机整式端流。器同供步给发。电励机磁的变磁压场器电将流发 • 第二级 电机端电压降低到可控硅整流器所要求的输入电压、在发电机端电压
• 第五级 • 调节器的两种状态是“on-line”（在线）和“stand-by”（备用）。
励磁水调布节单垭器电击厂 此处编辑母版标题样式
•• 通调单道节都击器可为此以双是通处在道线编，或每辑个母版文本样式
• 备第用模二式级。除自动电 压调节功能之外，每
• 个第通道三还级具有PSS、各
•
种第限制四、级保护、监控
单击此处编辑母版标题样式 水布垭电厂
励磁系统型号： A5S-A/U241-S6000 型号含义：
•A：单控击制部此分的处配编置：辑自母动双版通道文系本统，样每式一通道含手动通道 5:控制部分的硬件：UNITROL 5000（采用微处理器系统5000）
•S：第整二流桥级配置：Standard 标准型（n-1冗余） • 第三级 A：交流切换：电制动时电源切换
测量水单布单元垭板电击（厂MU此B） 处编辑母版标题样式
• 直接测量机端三相电压和电流
•
•
单击此处编辑母版文本样式
计算有功/无功功率以及电流
•• 第四级 在运行中两个AVR通道之中的一个处于备用方式。通道之间的切换是 自动和无扰动的。
• 第五级
水布单垭电击厂 此处编辑母版标题样式
主要的控制单元 控制板（COB）
•• 单 UNIT击RO此L 50处00系编统的辑中母央处版理文单元本样式 •• 第 处理二所有级模拟量、开关量输入 •• 第 输出三信号级和测量值 •• 第 提供四门极级控制，产生整流桥触发脉冲 • 第五级
水布单垭电击厂 此处编辑母版标题样式
•水单击布此处垭编辑电母版厂文设本样备式 管理部 • 第二级 培训资料
• 第三级 • 第四级 • 第五级
水布单垭电击厂 此处编辑母版标题样式
励磁系统 • 单击此处编辑母版文本样式
• 第二级
• 第三级
• 第四级
• 第五级
魏特
2015年10月
系统水概布述单垭电击厂 此处编辑母版标题样式
• 第四级 • 可控硅整流器单元（-EG31,-EG32,-EG33,-EG34）
• 起励单元（-T03,-V03,-K03）和灭磁单元（-Q02,-F02,-R02）
• 第五级
主回水路布接单垭线电图击厂 此处编辑母版标题样式
• 单击此处编辑母版文本样式 • 第二级 • 第三级 • 第四级 • 第五级
和场绕组之间提供电绝缘、与此同时起着可控硅整流器的整流阻抗的
• 第三级 作用。可控硅整流器将交流电流转换成受控的直流电流。
• 在起励过程开始时，励磁能量来源于发电机端残压。可控硅整流器的
• 第四级 输入电压达到10V-20V后，可控硅整流器和励磁调节器就可以正常工作 了。随后由AVR控制进行软起励。
• 第二级 • UNITROL5000型励磁调节器的核心是一块COB控制板，所有的调节和控 制功能以及脉冲生成等均由COB实现。还有一块带数字信号处理器（
• 第三级 DSP）的测量单元板MUB，用于快速处理实际的测量值。这两块板按上 下层结构安装，并装入一个金属箱中，形成一个独立的调节通道。我
• 第四级 厂采用两套调节器组成一个完全冗余的系统。两个通道是完全独立的 ，可以在线维护，每个通道可以控制一个或多个并联的整流桥。
• 第五级 • 并网以后，励磁系统可以在AVR模式下工作，调节发电机的端电压和无 功功率，或者可以在一种叠加的模式下工作，如恒功率因数调节恒无 功调节等。 • 灭磁设备的作用是将磁场回路断开并尽可能快地将磁场能量释放掉。
灭磁回路主要由磁场断路器-Q02、灭磁电阻R02和晶闸管跨接器F02（ 以及相关的触发元件）组成。
及手动控制等软件功
• 能第。 五级
• 双自动通道系统包括了两个相同的自动电压调节器（AVR）通道。每个 自动通道的COB主控板都含有一个自动电压调节器（AVR）和励磁电流 调节器（FCR）。
水布单垭电击厂 此处编辑母版标题样式
切换原则（通道切换和方式切换）
• 对于双自动通道的励磁调节器，当CH1通道故障时，若备用通道无故