大型汽轮发电机制造中的励磁方式选型
QFS-300-2型汽轮发电机
QFS-300-2型汽轮发电机定子端部事故分析及处理一、发电机主要技术参数二、发电机结构特点：QFS-300-2型汽轮发电机为上海电机厂生产的双水内冷汽轮发电机组。
励磁方式为同轴交流励磁机经静止整流励磁。
定子线圈端部采用端箍、支架和压板固定的篮式结构，绕组形式为三相双层短距迭绕组，由6根空芯导线和24根实芯导线组成，每根导线采用540º换位，以减小损耗。
定子槽楔采用短楔结构，槽楔下垫条为波纹板。
定子线圈绝缘采用多胶系列的环氧粉云母绝缘，直线部分采用0.14×25mm粉云母带半迭包25层，模压成型，端部先统包一层玻璃丝带箍紧，其余半迭包法与直线部分相同，端部接头处为手包黑绝缘（黑玻璃漆布）。
三、事故统计：1、渭河发电有限公司#3发电机：1993年8月至1993年10月进行了一次标准化大修，到1995年2月前运行基本良好，随后陆续出现绝缘过热、接头漏水等事故，而且越来越频繁，故障点主要集中在端部线圈上，（1）、1995年3月9日定子线棒第26槽温度升至94℃，线圈接头过热流胶，有糊味，被迫减负荷至180MW，初步分析为异物堵塞空心导线，提高定冷水压力至0.37Mpa，（正常运行约为：0.3 Mpa）温度降至56℃，随后增加负荷至250MW，该线棒温度稳定在64℃，运行正常。
（2）、1995年3月第26、33、10、12槽线圈温度分别为：64℃、68℃、74℃、74℃，高出平均温度10℃以上，分析认为内冷水回路堵塞，3月15日晚12点10分，减负荷至0，定冷水回路进行反冲洗，检查发现定冷水滤网处有橡胶碎块两块。
清理完毕后发电机投运，运行温度正常。
（3）、1995年8月24日，汽侧第53槽上层边线棒绝缘引水管破裂漏水，紧急停机处理。
（4）、1995年12月8日，励侧端部南，一夹块松动，线棒绝缘磨损，停机打开窥视孔处理。
（5）、1996年3月10日，励侧第9槽上层边对应的接头漏水，水滴缓慢滴下，停机拆开接头处绝缘，发现空心导线有裂纹，进行补焊处理。
发电机励磁系统-讲解
2013年07月
生产准备部金恩
粤电靖海电厂励磁控制柜 （美国GE公司）
华润电力（温州）有限公司生产准备部
发电机励磁系统基本原理
➢ 供给发电机励磁电流的电 源及其附属设备称为励磁 系统。
➢ 它分为励磁功率单元和励 磁调节器两个主要部分。
➢ 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。
间的自动跟踪 ➢ 自动和手动通道的双向自动跟踪 ➢ 恒无功或恒功率因素的控制 ➢ PSS电力系统稳定器。
测量单元板(MUB)
➢ 用于测量发电机定子侧信 号。它直接测量发电机的 三相电压和电流，并通过 这些量计算出其它信号： 如P（有功）、Q（无功）、 f（频率）等，同时提供了 强电参数和测量信号之间 的电气隔离。
扩展门极控制板(EGC)
➢ 作为双通道配置的后备通道使 用。
➢ EGC 连同COB、MUB一起安 装在同一个金属箱中，但在结 构上是独立的。
➢ EGC具有下列功能： 1、励磁电流调节 2、通道跟踪，以便在COB故障
时实现平稳切换 3、备用瞬时过电流保护继电器 4、备用反时限过电流继电器 5、直流侧短路保护
采用自然风冷（带冷却风机）的冷却方式，当励磁变温 度高至100℃时，冷却风扇自启；温度低至80℃时，风 扇自动停止。励磁变温度高至130℃时，发超温报警。
高压侧每相提供3组套管CT，两组用于保护，一组用于 测量。低压侧每相也提供3组CT，两组用于保护，一组 用于测量。
可控硅整流器
➢ 采用三相全波桥式整流，共有4个功率 柜组成。
灭磁要求： 1.灭磁时间尽可能的短（发电 机端电压由额定值Un降至5% Un所需的时 间称灭磁时间）2.励磁绕组两端的过电压 不超过允许值（通过跨接器来实现过压保 护的要求）。
大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及故障处理
大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及故障处理作者：乔丽鹏来源：《数字化用户》2013年第15期【摘要】近年来，由于电力系统装机容量的不断扩大，微机保护也得到了广泛的应用，对故障切除时间也提出了更高的要求，因此传统的励磁系统优势已不是很明显。
根据大型汽轮发电机的实际运行情况，在阐述传统励磁系统普遍存在的问题的基础上，对大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及处理措施进行了深入的分析研究，对于优化提高发电机供电可靠性，保障人民的生命财产安全具有一定的现实意义和理论依据。
【关键词】大型汽轮发电机自并励静止励磁原理及故障处理一、引言励磁系统是大型汽轮发电机的一个重要组成部分，它的运行状况直接关系到同步发电机的运行状况。
励磁系统的一个主要作用就是根据汽轮发电机运行状态，向同步发电机的励磁组提供一个可调的直流电源，并且这个可调电源能够保障发电机在各种方式下都能够正常运行。
在稳态运行的情况下，同步发电机的励磁电流变化会对电网的电压水平和并联运行机组间无功功率的分配产生一定的影响。
而在一些不正常的运行情况下，同步发电机的端电压下降较快，需要励磁系统能够快速提高励磁电流，确保电网的电压水平和稳定性。
例如在一些事故当中，就是因为工作人员只是单纯的提高发电机的有功功率，却忽略了应该同时提高发电机的励磁电流造成发电机失步。
所以说，一个同步发电机励磁系统性能的好坏，直接影响到整个机组安全经济运行。
二、传统的励磁系统普遍存在的问题大型汽轮发电机励磁系统主要包括三种励磁系统即直流励磁机励磁系统、三机励磁系统和自并励静止励磁系统。
但是前两者存在着以下问题，因此在许多发电厂励磁系统已逐渐改造为自并励静止励磁系统。
（一）直流励磁机励磁系统普遍存在的问题直流励磁机励磁系统虽然简单可靠、设备投资及运行费用较少，但由于滑环和碳刷之间总是存在接触不良等原因引起运行中励磁机内部长期打火，有时甚至会出现火花太大导致发电机不能正常工作。
并且其维修量很大，设备运行稳定性较差，检修时还必须停机。
励磁方式
励磁方式简介获得励磁电流的方法称为励磁方式。
目前采用的励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。
现说明如下：1 直流励磁机励磁直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法。
采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。
如图15.5所示。
2 静止整流器励磁同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。
副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励(有时采用永磁发电机)。
副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。
(见图15.6）3 旋转整流器励磁静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。
因此，在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统，如图15.7所示。
主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。
交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。
由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。
三相交流发电机励磁原理2008-01-02 21:48利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理，将原动机的机械能变为电能输出。
同步发电机由定子和转子两部分组成。
定子是发出电力的电枢，转子是磁极。
定子由电枢铁芯，均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。
转子通常为隐极式，由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。
汽轮发电机的极数多为两极的，也有四极的。
转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场（称为转子磁场），其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。
汽车交流发电机的励磁方式
汽车交流发电机的励磁方式
汽车交流发电机励磁方式
汽车交流发电机是汽车制造业中重要组成部件，它对汽车的正常
运行具有重要作用。
因此，励磁是汽车交流发电机的重要组成部分，
也被称作发电机磁场系统。
励磁大致可分为两类：直流励磁和交流励磁。
直流励磁是将直流
电源通过发电机的一节或多节绕组折绕起来，形成的恒速旋转的磁场。
这样，发电机的定子就能把均匀的转速转换成恒定的交流电压，动力
输出到车辆中。
直流励磁的励磁电源可以是无刷直流电机或电池等。
而交流励磁方法则通过向定子绕组通入交流电源，在此电源的正
弦波动上形成有不同电压和电流的旋转磁场，从而运转发电机，输出
电能到车辆中。
与直流不同的是，交流发电机可以以低频率调速，定
子绕组只需要一根线路。
但交流励磁的成本较直流励磁要高，而且稳
定性差，使得其在实际应用中受到较大限制。
从特性上说，直流励磁具有高程容性，但励磁放大器、吸磁铁和
刷绕组都需要机械维护；而交流励磁则具有调整频率的能力，但在定
子电路中必须增加变压器，其成本要比直流励磁高得多。
汽车发电机中所采用的励磁方式，最常用的是直流励磁，因为它
不仅简单、可靠、可靠，还可以满足汽车制造业的要求。
而交流励磁
的适用范围更广，也被广泛应用在风力发电机、船舶主机等行业ラン
プ中。
总之，汽车交流发电机的励磁方式应根据具体应用环境，合理
确定最适宜的方案。
1000MW发电机结构说明书
第一节概述1. 简介QFSN-1000-2-27型汽轮发电机为汽轮机直接拖动的隐极式、二极、三相同步发电机。
发电机采用水氢氢冷却方式，配有一套氢油水控制系统，采用静止可控硅，机端变自励方式励磁，并采用端盖式轴承支撑。
1000MW发电机总体结构示意图2. 发电机基本规范:型号QFSN-1000-2-27额定功率1008 MW (1120 MVA)最大连续功率1100 MW (1230 MVA)额定电压27 kV额定电流23949 A额定功率因数0.9 (滞后)额定励磁电流5272 A (计算值)额定励磁电压(110℃) 501 V (计算值)额定频率50 Hz额定转速3000 r/min相数 3接法YY出线端子数目 6冷却方式水氢氢环境温度5～40 ℃额定氢压0.52 Mpa (G)最高氢压0.56 Mpa (G)短路比(保证值) ≥0.50超瞬变电抗(保证值) ≥0.15效率(保证值) ≥99.0%轴承座振动(P-P) ≤0.025 mm轴振(P-P) ≤0.06 mm漏氢≤12 m3/d励磁方式自并激静止可控硅励磁强励顶值电倍数≥2强励电压响应比≥4 倍/s允许强励时间20 s发电机噪音(距机座1m处，高度为1.2m) ≤87 dB(A)第二节通风与冷却发电机采用径向多流式密闭循环通风，定子铁芯沿轴向分为十九个风区，九个进风区和十个出风区相间布置。
安装在转轴上的两个轴流式风扇(汽、励端各一个)将氢气分别鼓入气隙和机座底部外通风道。
进入机座底部外通风道的氢气进入铁芯背部，沿铁芯径向风道冷却进风区铁芯后，进入气隙；少部分氢气进入转子槽内风道，冷却转子绕组；其他大部分氢气再折回铁芯，冷却出风区铁芯，最后从机座顶部外风道进入冷却器；被冷却器冷却后的氢气进入风扇后，进行再循环。
这种交替进出的径向多流通风，保证了发电机铁芯和绕组的均匀冷却，减少了结构件热应力和局部过热。
1000MW发电机内部通风冷却示意图第三节机座与隔振机座是用钢板焊成的壳体结构，具有足够的强度和刚度，其作用是支承定子铁心和定子线圈。
DL-T-843-2003-大型汽轮发电机交流励磁机励磁系统技术条件
ａ） 励 磁 系统 的稳态增益应不 小于 ２００倍 ； ｂ） 在 发 电机空载运行情况下，频率每变化 １％，发电机端电压的变化应不大于额定值的士０．２５％ ； ｃ） 环 境 温度从 ０℃到４０℃变化时，应不影响励磁系统的调压精度。 ５．６ 励磁系统的动态增益应不小 于 ３０倍。 ５．９ 调差范 围 发电 机 电 压的调差采用无功调差，调差范围应不小于士１０％，调差率的整定可以是连续的，也可 以在全程 内均匀分档。 ５．１０ 发电机 空载阶跃响应 特性 阶 跃 量 为发 电机额定 电压的 ５％。发 电机端 电压超调量 应不超过 阶跃量 的 ３０％，振荡 次数 不超过 ３ 次，调整时间不超过 ｌｏｓ，电压上升时间不大于０．８ｓ． ５．１１ 发电机负载时阶跃响应特性 发电 机 为 额定负载，阶跃量为发电机额定电压的 １％－＋４％。有功功率波动次数不大于 ５次，阻尼 比大于 ０．１，调节时 间不大于 ｌｏｓｅ ５．１２ 发 电机零起 升压时，发电机端电压应稳定上升，其超调量应不大于额定值的 ５％０ ５．１３ 励磁调节器 的调压范 围 ５．１３．１ 自动励磁调节 时，发 电机 空载电压应 能在额定电压 的 ８０％－１１０％范围内稳定平滑的调节。 ５．１３．２ 手动励磁调节 时，上限不低于发电机额定励磁 电流 的 １１０％；下 限不高于发 电机 空载额定励磁 电压的２０％． ５．１４ 发 电机的 电压分辨率应不 大于额 定电压值 的 ０．２９／ｏ． ５．１５ 在发电机空载运行时，自动励磁调节的调压速度，应不大于 １％ Ｕ Ｎ／ｓ：不小于０．３％ Ｕ Ｎ／ｓｏ ５．１６ 励磁系统在发 电机变压器 高压侧对称 或不对称 短路时，应能正常工作。 ５．１７ 发电机甩额定无功功率时，机端电压应不大于甩前机端电压的 １．１５倍，振荡不超过 ３次。 ５．１８ 励磁设备应能经受 同步发 电机任何故 障和 非正常运 行而不损坏。
发电机励磁系统分类与工作原理
发电机励磁系统分类与工作原理一、直流励磁系统直流励磁系统是指通过外部直流电源为发电机提供直流电源进行励磁的一种方式。
根据外部直流电源的不同，直流励磁系统可以分为恒定电流励磁、恒定电压励磁和恒定磁通励磁三种类型。
1.恒定电流励磁恒定电流励磁是指通过恒定电流激励线圈，使发电机产生固定的电磁场，从而实现稳定的发电功率输出。
该励磁方式适用于低容量的发电机，因为其在负载变化时，会出现电流无法稳定的问题。
2.恒定电压励磁恒定电压励磁是指通过恒定电压激励线圈，控制发电机输出电压的一种方式。
该励磁方式适用于大容量的发电机，因为其可以根据负载变化自动调节电流。
当负载增加时，发电机电流增大，电压保持不变；当负载减小时，电流减小，电压保持不变。
3.恒定磁通励磁恒定磁通励磁是指通过恒定磁通激励线圈，控制发电机输出电压的一种方式，也是较为常用的励磁方式。
通过调节磁通大小，可以实现对电压的调节。
当负载增加时，电压下降，调节磁通以增加输出电压；当负载减小时，电压上升，调节磁通以减小输出电压。
二、交流励磁系统交流励磁系统是指通过交流电源为发电机提供激励电源，进而产生电磁场的一种方式。
根据交流电源的不同，交流励磁系统可以分为同步励磁和异步励磁两种类型。
1.同步励磁同步励磁是指通过同步发电机自身产生的交流电源来为其他发电机提供励磁电源的一种方式。
同步发电机的励磁线圈接通后，通过自身的额外励磁功率产生电磁场，进而激励其他发电机产生电功率。
2.异步励磁异步励磁是指通过变压器将工程电网的交流电源转化为励磁电源来为发电机提供激励的一种方式。
变压器将工程电网的电压升高，然后通过整流装置将高压交流转换为直流电源，最后通过励磁线圈激励发电机产生电磁场。
不同于直流励磁系统，交流励磁系统可以实现多发电机联网运行，其中一个发电机提供励磁电源，而其他发电机则由该发电机提供激励电源进行励磁。
总结起来，发电机励磁系统的分类与工作原理主要可以从直流励磁系统和交流励磁系统两个方面来考虑。
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大型汽轮发电机制造中的励磁方式选型
摘要：励磁系统是近年来应用于大型发电机组的新型技术，并且励磁技术在方式上存在很多种类，其种类不同对于电力系统整个运行的稳定状况以及继电保护和发电机的轴系安全的影响也就不同，从而在经济上也会产生差别。
文章通过对不同的励磁系统进行比较，提出自并励式的励磁系统。
关键词：发电机；励磁系统；制造；选型
同步发电机中的核心部位便是励磁系统，其性能对于发电机整体的运行特性会产生直接性的影响。
机械最重要的就是质量，尤其是大型机械，而机械整体质量的好坏就取决于各个零部件的质量好坏，其影响的是整个机组的经济性。
并且励磁系统通过对于发电机的影响从而影响整个电力系统。
自并励式的励磁系统在国外已经早在上世纪就开始普遍的被应用于大型的发电机组，其自身所具有的高速的影响速度以及较短的发电机轴和较为经济适用的特点，是成为其被广泛推广的重要原因。
但是我国由于整个电网的建设都相对落后，因此使用自并励式的励磁系统容易造成设备故障，比如有可能引发发电机的出口处的三相短路等，从而威胁系统，故而很少对其进行应用。
随着我国在电力方面的投入加大，城乡建设进程不断的推进。
电网在容量上也随之不断的发展扩大，励磁系统开始广泛的在国内的一些大型的发电机设备中采用，并展现出应有的优越性。
本文就是通过对多种历次方式进行相互的比较以及分析，希望可以通过比较对自并励式的
励磁系统进行推广。
1 励磁系统种类
以下就目前所使用的600mw以及600mw以上的大型机组中所使用到的励磁系统做出简要的分析。
目前应用比较多的几种有：无刷式的励磁系统、自并励式的励磁系统以及p棒式的励磁系统。
1.1 无刷式的励磁系统。
无刷式的励磁系统主要的组成部件包括了交流励磁机，并且带有旋转整流，包括了用磁副励磁机还有自动的电压调节装置等。
国际上很多大型的品牌汽轮发电机都采用了这种无刷式的励磁系统。
诸如：西门子、三菱、阿尔斯通和西屋等知名品牌，并且这些公司往往不是只是用一种励磁方式而是多种同时采用。
另外在国内阿尔滨的电机厂以及上海的电机厂在600mw的汽轮发电机中均都使用了西屋公司提供的起始响应高的这种励磁系统，并取得了一定的经验。
1.2 自并励式的励磁系统。
这种励磁系统是利用发电机的端电压作用于励磁变压器，通过可控硅对发电机进行励磁电源的提供，需要注意的是对于可控硅应当采用静态的。
国际上采用了这种自并励式的励磁系统的主要包括：abb公司、罗罗公司、美国的ge公司还有日立和东芝公司。
而国内采用此种励磁方式的机电厂是东方机电厂，其引进了日立的技术。
东方机电厂设计的第一台600mw的汽轮式发电机是同日立公司合作并以日立作为主导产生的，供给给了邹县电厂的五号机，第二台则是东方机电厂为主导生产的，供给给了邹县电厂的六号机。
这两台均是采用了自并励式的励磁系统。
此外，
哈尔滨以及上海的电机厂也计划开始使用这种励磁方式进行600mw 的发电机组生产。
1.3 p棒式的励磁系统。
美国的ge公司在发电机的定子槽中专门埋设了线棒以供励磁电源使用。
这种方式便是p棒式的励磁系统。
2 可行性分析
从国内到国外，自并励式的励磁系统在大型的发电机组中的应用状况可以看出，很多国家在对于机械的制造中，开始优先对自并励的励磁方式进行选择。
在日本，自并励的励磁方式已经成为了公认的可以提高整个电力系统在运行上的稳定性基本方式。
并且在英国，近些年的机组都是安装的自并励式的发电机组。
而对于早期使用的交流励磁机也逐步的搞成了自并励式的励磁机，这也是由于此种励磁方式对于系统稳定性具有的提高作用。
从国内的情况来看，主要进口大机组多采用自并励励磁方式，如石洞口2×600mw机组，邹县电厂三期2×600mw机组等，所有机组并网运行后其自并励励磁系统的优越性受到用户的好评。
通过大机组并网运行的实践以及对大型汽轮发电机采用自并励励磁系统的可行性分析，目前已普遍得出一个共性的结论，即随着电力网规模的不断扩大，大型汽轮发电机采用自并励励磁系统是可行的。
2.1 对系统暂态功角稳定的影响
从暂态功角稳定要求考虑，大型汽轮发电机推广采用自并励励磁系统是可行的。
在电网中，个别发电机采用自并励励磁系统时，当
高压出口三相短路，在较低强励倍数下（在80%额定机端电压时，强励倍数为1.6倍），暂态功角稳定水平与常规励磁系统相比，基本相同，而全网均采用自并励励磁系统时，在低强励倍数下，暂态功角稳定水平优于全网机组均采用常规励磁系统。
强励倍数提高后，自并励系统的优势明显。
2.2 对系统暂态电压稳定的影响从暂态电压稳定要求出发，大型汽轮发电机推广采用自并励励磁系统也是可行的，它不会降低系统的暂态电压稳定水平，而且可以提高系统的暂态电压稳定水平，甚至可以使某些条件下暂态电压不稳定的系统变为稳定。
2.3 对继电保护的影响
自并励励磁方式对继电保护是有影响的，特别是对发电机的后备保护，但是实际上，对于600mw机组经封闭母线接到主变压器后直接接入电网的接线方式，虽然由于采用了自并励励磁方式在发电机机端多了一个故障元件（励磁变压器），但由于发电机出口三相短路的几率很小，一般是不考虑真正的机端故障（若真是机端故障，那么差动保护会在几十毫秒切除发电机），考虑到最严重的故障形式应是主变压器高压侧三相短路.对于这样的短路形式，也很少出现，而且一旦出现，机组的快速差动保护能正确动作，短路电流不会影响继电保护动作。
2.4 对发电机轴系安全的影响
随着汽轮发电机组单机容量增大和电网容量不断扩大，运行中不断出现新的问题，其中之一是机组轴系扭振问题，到目前为止已出
现过好几起发电机轴系破坏事故，从已发生过的事例看，大轴损坏事故都发生在发电机与励磁机之间或励磁机与副励磁机之间，由于自并励励磁方式没有同轴旋转的励磁机和副励磁机，比无刷励磁方式缩短了发电机大轴，减少了轴系固有扭振模式，大大降低了轴系扭振损坏的可能性，提高了整个机组的安全稳定性，到目前为止，除了在电气性能上满足电力系统运行要求外，在结构上也应有利于发电机组本身的安全运行，对励磁系统性能进行分析比较时，励磁系统对发电机轴系安全的影响应当是选择励磁方式时一个不可忽视的因素.故发电机选用自并励励磁系统对改善发电机轴系的安全运行是十分有利的。