汽轮发电机励磁系统概述共35页
励磁系统结构
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。
发电机励磁系统及设备描述
发电机励磁系统及设备描述1.1.总的介绍我厂的励磁系统采用机端自并励静止励磁系统（全套进口瑞士ABB公司原装产品）。
主要由励磁功率放大单元和励磁调节器（AVR）两大部分组成。
1.2.系统及设备描述1.2.1励磁系统指标当发电机的励磁电压和电流不超过其额定励磁电流和电压的1.1倍时，励磁系统保证连续运行。
励磁系统具有短时过载能力，励磁系统的短时过负荷能力大于发电机转子绕组的短时过负荷能力。
励磁系统强励倍数不小于2（静止励磁系统即使定子电压降到80%额定值时），允许强励时间为20秒。
励磁系统具备高起始响应特性，在 0.05秒内励磁电压增长值达到顶值电压和额定电压差值的95%。
励磁系统响应比即电压上升速度，不低于3.58倍/秒。
励磁系统稳态增益保证发电机电压静差率达到±1%。
励磁系统动态增益保证发电机电压突降15％－20％时可控桥开放至允许最大值。
自动励磁调节器的调压范围，发电机空载时能在20-110%额定电压范围内稳定平滑调节，整定电压的分辨率不大于额定电压的0.2%。
发电机空载时手动调压范围为10%-130%UN。
如果励磁电源采用6300V的厂用电时，属他励方式，手动调节的范围可以从0%－130%，可满足发电机零起升压试验的要求。
电压频率特性，当发电机空载频率变化±1%，采用可控硅调节器时，其端电压变化不大于0.25%额定值。
在发电机空载运行状态下，自动励磁调节器调压速度，可整定,出厂设置不大于1%额定电压/每秒；不小于0.3%额定电压/每秒。
发电机转子回路装设有过电压保护，其动作电压的分散性不大于±10%，励磁装置的硅元件或可控硅元件以及其他设备能承受直流侧短路故障、发电机滑极、异步运行等工况而不损坏。
因励磁系统故障引起的发电机强迫停运率不大于0.25次/年。
励磁系统强行切除率不大于0.1％。
自动电压调节器（包括PSS）应保证投入率不低于99.9％。
励磁系统能满足汽轮发电机短路、空载试验时125%额定机端电压的要求。
励磁系统课件-肖宇
六．励磁系统的附属设备
六．励磁系统的附属设备
起励装置
灭磁与过电压保护 集电环装置及碳刷
自并激励磁系统没有旋转部分，属静态励磁系统。
（二）、自并激励磁系统的优点
运行可靠性高 可提高机组轴系的稳定性 励磁系统响应快 可提高电力系统的稳定水平 可提高电厂的经济效益 可节约电厂的基建投资
（二）、自并激励磁系统的优点（续）
运行可靠性高 自并激励磁系统为静态励磁，没有旋转部分，运行可 靠性高。随着电力电子技术的发展，大功率可控整流装置 的可靠性已与不可控整流装置大致相当。 可提高机组轴系的稳定性 由于取消了主、副励磁机，缩短了汽轮机发电机组 的轴系长度（例如300MW汽轮发电机轴长由原“三机”系 统的14922mm缩短至11220mm ，减少了3.7m ），提高了机 组轴系的稳定性、改善了轴系的振动，从而提高了机组安 全运行的水平。 励磁系统响应快 因为没有主励磁机这一时滞环节，所以自并激励系统 是一种高起始的快速响应励磁系统。因而技术指标高，性 能参数好。
7. 目前国内常用的励磁系统
1. 直流励磁机励磁系统 多用于七十年代以前的中小型机组。 2. 具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-静止整流器励 磁系统（“三机”励磁系统） 多用于六十年代以后100MW以上的大型火电机组。 3. 具有与发电机同轴副励磁机的交流励磁机-旋转整流器励 磁系统（“无刷”励磁系统） 用于八十年代以后的大中小型机组（用量较少）。 4. 静止可控硅自并激励磁系统（“自并激”励磁系统） 多用于七十年代以后的水电机组、以及九十年代 以后的大中小型火电机组，系优质励磁系统。
（二）、励磁系统的原理
UNITROL 5000调节器可根据电厂或电网的需要实现PID或 恒无功或恒功率因数调节及PSS稳定控制。自并励系统在发 电机无电压输出或电压低于5%空载额定电压时可控硅整流 桥不工作即无整流电压输出。此时起励装置借助于厂用220V 交流电经整流二极管、接触器、限流电阻送入发电机转子绕 组中，起励电压可用软件参数设定，一般建立发电机的端电 压不超过5%空载额定.在起励阶段，AVR测量到发电机电压 达到预先设定的某一个值，就即刻自行切换到AVR控制，即 起励装置的输出自行断开,由AVR控制可控硅整流桥输出保 持着发电机电压达到预设值。如果采用零起升压，在上述过 程中AVR会继续升压，一直升至发电机电压额定值20KV。 (基本过程:起励-切换-自动升压-自动停在设定电压值)。
励磁系统基本原理
尹志丰 2016.06.21
一、励磁系统的基本作用
励磁的基本概念
什么是励磁？ 导体切割磁力线感生电动势e 励磁就是提供一个磁场B
E=4.44fNΦ
对于发电机来说，励磁就是产生磁通Φ
励磁的基本任务
Governor调速
Active Power（P） Frequency（f）
Reactive Power（Q） Terminal Voltage（Ug）
灭磁中的移能
• 灭磁过程中，移能成功的条件：
U DCarc U E U r
灭磁开关要有足够高的弧压，才能顺利实现移能。 UR、HPB型灭磁开关的弧压，都在4000V以上。
灭磁电阻
• 线性电阻，汽轮发电机励磁系统经常采用；灭磁时间较长。 • 氧化锌ZnO非线性电阻，国内生产，应用普遍；灭磁时间短，较为理
不能突变的。储存能量为：
W
1 2
L
f
If2
灭磁系统由灭磁开关、灭磁电阻及灭磁回路 开通控制单元组成。灭磁，就是把转子中储存的 能量转移到灭磁电阻中，来消耗掉。
灭磁系统的构成原理图
灭磁系统的基本工作原理
发电机正常运行中，励磁电压比较小，控制单元不能 触发可控硅开通，灭磁电阻回路中没有电流通过 。
• 如果这个碗和球之间的摩擦很小，这个球受到扰动后在碗中来回滚动时间 就很长，特别是，如果这个扰动的外力不断的来回施加，就比如我们不断 的荡秋千，这个球就永远不停的来回滚动甚至掉下来，我们就说这个系统 的动态稳定性差。这里的摩擦阻力相当于电力系统的阻尼，这个来回不断 施加的外部力量就相当于自动电压调节器产生的负阻尼。一般来说，自动 电压调节器在电力系统的动态稳定中起坏作用，产生负阻尼，使整个系统 阻尼减少。当我们在自动电压调节器中增添PSS装置，PSS就把自动电压 调节器原来所产生的负阻尼变为正阻尼，相当于增加碗和球的摩擦系数， 使球的滚动幅度快速减小，于是这个系统的动态稳定性就满足要求。
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）。
电厂发电机及励磁系统
工作原理
基于电磁感应原理，当转子旋转 时，磁场发生变化，从而在定子 中产生感应电动势。
发电机的性能指标
01
02
03
04
额定功率
指发电机在额定状态下输出的 功率。
效率
指发电机将机械能转化为电能 的效率。
电压和电流调节
指发电机对输出电压和电流的 调节能力。
可靠性
指发电机的使用寿命和故障率 。
采用先进的励磁控制系统， 提高励磁调节的稳定性和 响应速度。
优化冷却系统
改进发电机的冷却系统， 降低发电机运行温度，提 高其可靠性。
发电机及励磁系统的节能减排技术
节能技术
采用先进的节能技术和设备，降 低发电过程中的能源消耗。
减排技术
采用环保型的发电机组和励磁系 统，减少对环境的污染。
资源回收利用
对发电过程中产生的余热、废气 等进行回收利用，提高能源利用
监控
对发电机及励磁系统的运行状态进行实时监控，包括电压、电流、功率因数、 频率等参数，确保各项参数在正常范围内。
调整
根据实际运行情况，对发电机及励磁系统进行必要的调整，如调整励磁电流、 控制电压等，以保证系统稳定运行。
发电机及励磁系统的维护与保养
日常维护
定期对发电机及励磁系统进行检 查，包括外观、紧固件、润滑等，
电厂发电机及励磁系 统
https://
REPORTING
目录
• 发电机系统概述 • 发电机励磁系统概述 • 发电机及励磁系统的运行与维护 • 发电机及励磁系统的故障诊断与处理 • 发电机及励磁系统的优化与改造
PART 01
发电机系统概述
REPORTING
汽轮机励磁系统原理
汽轮机励磁系统原理一、引言汽轮机励磁系统是指通过电力方式为汽轮机提供所需的励磁电流，以保证发电机正常运行。
本文将详细介绍汽轮机励磁系统的原理及其各个组成部分。
二、概述1. 励磁系统作用：解释了汽轮机励磁系统在整个发电过程中起到稳定输出功率和调节负荷等重要作用。
2. 功能要求：了对于一个高效可靠的励磁系统应具备哪些功能特点。
三、主体内容3.1 发生器（Generator）1) 结构与工作原理：描述了发生器内部结构，并阐明其中关键元件如转子和定子之间产生感应交变电动势并实现能量转换。
2) 输出参数控制方法：说明如何通过改变输入端或输出端参数来控制出来的交流信号波形。
3.2 整流装置（Rectifier Unit）1）单相全桥式整流装置：a) 原理简介: 解释使用四只晶闸管进行单相全桥式整流时需要满足什么条件才能使得直接获得有源适配网络；b）性能评估标准: 阐述了评估单相全桥式整流装置性能的几个关键指标。
2）三相半波可控整流器：a) 工作原理: 描述使用六只晶闸管进行三相半波可控整流时，如何实现对输出电压和功率因数的调节；b) 控制策略：介绍常用的脉宽调制技术以及其在三相半波可控整流中应用。
3.3 励磁变压器（Excitation Transformer）1）结构与工作原理：详细描述励磁变压器内部线圈之间通过互感耦合产生高低电位差，并将输入端交换参数转化为输出端所需参数。
2）设计要点：阐明选择适当材料、匹配正确比例等方面需要注意事项。
四、附件本文涉及到以下附件，请参考查看：1. 汽轮机励磁系统示意图2. 发生器内部结构示意图五、法律名词及注释1. 动力设备安全监察条例 - 国家相关法规文件，旨在确保动力设备运行过程中人员和财产安全。
2. 变频马达–使用特定算法来改变发出的电流频率，以控制马达转速和输出功率。
发电机励磁系统
• 辅环的控制模型以及参数的选择
励磁系统主环与辅环协调控制的研究
大型发电机励磁除了主环之外还有很多辅助环节 ,主要用来保护发 电机转子和定子的安全 ,如过励限制 、 欠励限制 、 调差 、 PSS （电力系统稳定器）、 电压/ 频率限制等 。以往这些辅助环节没 有引起足够的重视 ,而事实上 ,当以上辅助环节发生作用时 , 往往正 是电网稳定性受到威胁或者发电机本体的安全受到潜在威胁的时 候 ,所以对于大型发电机励磁系统不但要研究主环 、辅环的控制性 能 ,还要研究主环和辅环共同作用过程中的协调问题 ,即找到合适 的控制策略并选择合适的参数 ,这样才能保证在电网出现故障或者 发电机自身发生故障时 , 励磁系统能够最大限度地为电网的稳定及 发电机的安全做出贡献 。
现在存在的主要问题是：现代无刷励磁系统中，用于发电机容量 20MW以内的励磁系统研究比较少，交流励磁机的结构还是局限于 几十年前的老结构，效率低下、浪费资源。
3.采用自并励励磁系统是发展趋势
自并励励磁系统与交流励磁机励磁系统，复励-可控整流器励磁系 统相比，极大地简化了主系统接线和设备，便于安装，占地面积 小，降低了机组高度，并具有励磁系统响应速度快、运行维护简 单等优点。
1、灭磁回路中采用国产DM2开关，质量差，经常出事故 2、DM2灭磁开关容量不满足要求
3、轴系场，轴承座多，易引起机组轴振和瓦振超标
4、副励磁机经常断轴
我国发电机励磁系统发展的历史
80年代初，我国从美国西屋公司引进300MW和600MW的机组，同 时引进了无刷励磁系统。
无刷励磁系统最大优点是无滑环和碳刷，不会产生碳刷冒火问题， 维护工作量பைடு நூலகம்，最大的缺点是灭磁时间长，对机组和系统稳定运 行不利，故障后修复时间较长。