3 机端自并励静止励磁发电机他励电源的选择
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。
发电机励磁方式有哪几种
发电机励磁方式有哪几种 LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020发电机励磁方式有哪几种有何特点发电机的励磁有五种方式：他励方式、自励方式、混合式励磁、转子绕组双轴励磁及定子绕组励磁方式。
（1）他励方式。
这种励磁方式，发电机的励磁不是同步发电机本身供给，而是由其他电源供给。
根据电源形式的不同，通常有如下几种：1）同轴直流励磁机供电的励磁方式。
这是小容量发电机普遍使用的一种励磁方式，其优点是励磁可靠，调节方便，但换向器和电刷设备的维护量大。
2）不同轴直流励磁机供电的励磁方式，如采用单独供电的感应电机拖动或经减速齿轮与发电机大轴连接的低速直流发电机，当转速在1000r/min以下时，可应用在大容量的机组上，但结构复杂，应用不多。
对水轮发电机，因转速低，故直流发电机的换向不是主要问题，但在过低转速下，容量太大的直流发电机也存在着结构上困难。
3）同轴交流励磁机－静止整流器供电的励磁方式（可控或不可控）。
这是交流发电机和整流装置的组合，适用在较大容量的发电机上。
4）同轴交流励磁机－旋转整流器供电供电的励磁方式。
无刷励磁系统主要由同轴交流励磁机与主轴一起旋转的硅整流装置组成。
同轴交流励磁机的三相交流绕组装在转子上，而直流励磁绕组则装在定子上，这样励磁机发出的交流经旋转硅整流装置整流后，通入主发电机的励磁绕组，不需要换向器、电刷和滑环等设备。
它解决了大容量机组励磁系统中大电流滑动接触的滑环制造和维护的问题，结构简单、维护方便、因而可靠性高。
但也存在一些问题：装在高速旋转大轴上的硅整流元件和附属设备在运行中承受很大的离心力，因而存在机械强度上的问题。
发电机励磁回路的监测问题。
快速灭磁问题。
整流元件的保护问题，当励磁回路元件故障时，无法使用备用励磁机。
5）不同轴交流励磁机供电的励磁方式。
如采用经齿轮减速器与发电机轴连接的静止可控整流。
6）单独供电的硅整流励磁方式（可控或不可控）。
发电机励磁方式的选择
．
力发电机组 主要采用无刷励磁 系统和静态励 磁
系统两种方式 。 二 、无刷励磁 系统 的介绍
可控 硅桥 、 发脉 冲发生 器、 冲放大 器和必 触 脉 要 的监 ｝和 冷却 役备组 成。 见 可控硅 整流 器的输 入电压是由励磁 变的副边提 供的 ， 在各种不同 的情 况下部能 与发电机数 据相适 应。 顶值电压 对发 电机电压的调 整速度是很 关键的 ， 因而 电网受 到扰 动的情况 下， 发电机 以致 电 力系 对 统的稳 定性都 有巨火贡献 。 ３ 磁场 起励 ： 步发电机通常只有很低的 、 剩磁电压， 初始建压时， 整流 桥没仃完整的输入 电压 ， 在这种情况下， 有必要对发电机的磁场 线 圈提供一个较小的电流 几秒钟 ， 以起动建压。 磁 场 起励 的专用 电路 对磁场 线圈提供 约１％的空 ０ 载励 磁电流 ， 直到发电机 电压能为整流器提 供 有效的电源， 励单元然 后自 起 动切除。 起励 功率 通常 』用蓄电池或ｒ用交流电源提供功率。 ‘ 一
关键 词 ： 励磁方式 无刷励磁 系统 静态励
磁 系统 自 激 励 磁 电源 旋 转整 流 器 机 端 电压 并
概 述 发电机的励磁 系统足吲 步发电机的重要组 成部分， 蓖接 影响发电机的安 运行， 它的丰要 任务是根据发 电机运 行状 态向发电机 的励 磁绕 组提 供一 个可调节 的直流励 磁电流， 以满 足发 电机 各种运行 式 的需要 ， 励磁系统性能 的优 劣， 其各部 件质 量的 好坏 ， 是影 响整 个机组 安 仑、 经济的 重要 因素之一。 ｒ ， 据 解 我国大 火
日 程术 技
发电机励磁方式的选择
孙雷 １ 王智超２ １ 黑龙江省电力勘察设计研究院；黑龙江省电力有限公司 ２
发电机励磁系统选型及最佳调节规律选择
∏ ,电压调正
2 4 无刷励磁系统
无刷励磁系统实质上就是三机系统 仅是励磁机
和发电机转子结构的区别 ∀ 无刷励磁系统的同轴交流
励磁机做成反枢结构的同步发电机 发电机转子取消
滑环 ∀ 该系统如图 所示 ∀
图
无刷励磁系统的设计与三机系统一样 可设计成 常规和 响应的励磁系统 ∀ 2 4 1 无刷励磁系统特点
常规响应 响应
顶值倍数 ∏ ∗ ∗
电压响应时间
∗ [
标称电压响应 ∏ ∗ ∗
大型发电机励磁系统选型及最佳调节规律选择
荡 次 数 !误 差 等 达 到 最 好λ 的
当设计 三机系统时 要采取一定的技术措
施 ∀ 第一 加装励磁机时间常数补偿回路 提高小偏差
动态响应速度以提高发电机的静稳极限 第二 提高励
电网的稳定性 提高电网输送能力及经济效益的问题 ∀
所以世界各国励磁系统研究设计工作者从 年代至
年代先后在励磁系统选型上做了大量有成效的工
作 ∀ 本文提出的 种励磁方式基本上代表了我国和世
界先进国家大型同步发电机励磁控制的技术水平 ∀ 建
议大型同步发电机励磁系统选型设计上尽可能选取本
文所提出的励磁方式 不必再做复杂的选型论证工作
•
水轮发电机组 !俄罗斯
• 汽轮发电机组 !日立公
司
• 汽轮发电机组等 ∀
在选设该系统时应对同轴交流励磁机提出一些特
殊要求 ∀
2 2 3 交流励磁机的特殊技术要求
加装阻尼绕组 以改善电压波形和降低由于谐
波损耗引起的铁心局部过热
频率应选在
为宜 减小整流电压的纹波
系数
预选换弧电抗值 Ξρ ;
隐极机 Ξρ Ξδ Ξ
发电机的励磁系统介绍
发电部培训专题（发电机的励磁系统）（因为目前我公司的励磁系统的资料还没有到，该培训资料还是不全面的，其间还有许多不足之处希望大家批评指正）我厂励磁系统采用的是机端自并励静止励磁系统，全套引入ABB公司型号为UNITROL5000励磁系统。
发电机励磁系统能够满足不超过额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行。
励磁系统具有短时间过负荷能力，励磁强励倍数为2倍，允许强励时间为20秒，励磁系统强励动作值为倍的机端电压值。
我厂励磁系统可控硅整流器设置有备用容量，功率整流装置并联支路为5路。
当一路退出运行后还可以满足强励及额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况；当两路退出运行时还可以满足额定励磁电压和额定励磁电流倍情况下的连续运行工况，但闭锁强励功能。
5路整流装置均设有均流装置，均流系数不低于95%。
整流柜冷却风机有100%的额定容量，其通风装置有两路电源供电并可以自动进行切换。
任意一台整流柜或风机有故障时，都会发生报警。
每一路整流装置都设有快速熔断器保护。
我厂励磁系统主要包括：励磁变、励磁调节器、可控硅整流器、起励和灭磁单元几个部分。
如图所示：我厂励磁变采用三相油浸式变压器，其容量为7500KV A，变比为，接线形式为△/Y5形式，高压侧每相有3组CT ，其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为测量用。
低压侧设有三组CT其中两组分别提供给发变组保护A、C柜，另一组为备用。
高压侧绝缘等级是按照35KV设计的，它设有静态屏蔽装置。
我厂励磁调节器采用的是数字微机型，具有微调节和提高暂态稳定的特性。
励磁调节器设有过励限制、过励保护、低励限制、电力系统稳定器、过激磁限制、过激磁保护、转子过电压和PT断线保护单元。
自动调节器有两个完全相同而且独立的通道，每个通道设有独立的CT、PT稳压电源元件。
两个通道可实现自动跟踪和无扰动切换。
单通道可以完全满足发电机各种工况运行。
自动调节器具备以下4种运行方式：机端恒压运行方式、恒励磁电流运行方式、恒无功功率运行方式、恒功率因数运行方式。
发电机励磁方式有哪些_三种发电机励磁方式
发电机励磁方式有哪些_三种发电机励磁方式励磁系统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。
中小型水利发电设备已实施出口产品质量许可制度，未取得出口质量许可证的产品不准出口。
励磁系统的组成自动调节励磁的组成部件有机端电压互感器、机端电流互感器、励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，厂用AC380v、厂用DC220v控制电源。
厂用DC220v 合闸电源；需要提供以下空接点，自动开机。
自动停机。
并网（一常开，一常闭）增，减；需要提供以下模拟信号，发电机机端电压100V，发电机机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变过流，失磁，励磁装置异常等。
励磁控制、保护及信号回路由灭磁开关，助磁电路、风机、灭磁开关偷跳、励磁变过流、调节器故障、发电机工况异常、电量变送器等组成。
在同步发电机发生内部故障时除了必须解列外，还必须灭磁，把转子磁场尽快地减弱到最小程度，保证转子不过的情况下，使灭磁时间尽可能缩短，是灭磁装置的主要功能。
根据额定励磁电压的大小可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。
发电机获得励磁电流的三种方式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，。
发电机自并励静止励磁系统和三机励磁系统的比较
发电机自并励静止励磁系统和三机励磁系统的比较一．概述大型常规火电厂发电机的励磁方式主要有自并励静止励磁和三机励磁两大类，静止励磁中发电机的励磁电源取自于发电机机端，通过励磁变压器降压后供给可控硅整流装置，可控硅整流变成直流后，再通过灭磁开关引入至发电机的磁场绕组，整个励磁装置没有转动部件，属于全静态励磁系统；而三机励磁的原理是：主励磁机、副励磁机、发电机三机同轴，主励磁机的交流输出，经硅二极管整流器整流后，供给汽轮发电机励磁。
主励磁机的励磁，由永磁副励磁机之中频输出经可控硅整流器整流后供给。
自动电压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。
在励磁方式的选择上，俄罗斯、东欧多采用带有主副交流励磁机的三机他励励磁系统，法国Alstom、德国Siemens、美国西屋等公司多采用无刷励磁系统，而ABB、美国GE、日立、东芝公司更多地采用了静止励磁系统，特别是在常规火电中静止励磁更是占绝大部分份额。
二、发电机自并励静止励磁系统和三机励磁系统的比较1.1励磁系统的组成自并激静止励磁系统由励磁变压器、可控硅功率整流装置、自动励磁调节装置、发电机灭磁及过电压保护装置、起励设备及励磁操作设备等部分组成。
三机励磁系统由主励磁机、副励磁机、2套励磁调节装置、3台功率柜、1台灭磁开关柜及1台过电压保护装置等组成。
1.2 相对于三机励磁系统,静态励磁系统的优点归纳为以下几点: （1）静止励磁用静止的励磁变压器取代了旋转的励磁机，用大功率静止可控硅整流系统取代了旋转二极管整流盘，由于励磁系统没有旋转部分，设备接线比较简单，大大提高了整个励磁系统的可靠性，机组的检修维护工作量大大减少。
（2）机组采用静止励磁方式，取消了励磁机和旋转二极管整流盘，其轴系长度缩短，机组轴系的支点减少使得轴系的震动模式简单，利于轴系的稳定；电厂厂房的长度可以适当缩短4-5米，减少基建投资。
自并励机组启动试验电源的选择_白石
所示。
2. 1
发电机试验最大励磁电流的确定 根据发电机出厂资料， 在发电机特性曲线上， 可 以查找空载、 短路试验时所需最大励磁电流。 GB 50150 —2006《电气装置安装工程电气设备 ［2 ］ ： “发电机电压应为定子额定 交接试验标准 》 规定 对于发电机变压器组之间无断路器 电压值的 120% ， 。 的情况， 发电机电压可以升到额定电压值的 105% ” 查特性曲线 （ 图 3 ） 可知， 发电机机端电压为 1. 05 U n 时， 空载励磁电流约为2 017 A； 发电机电流达到额定 电流时， 所需励磁电流约为 2 958 A。 因此， 最大励磁 。 电流为发电机额定短路试验时的励磁电流
控整流桥关系式求得整流桥阳极电压 U s ； （ 3 ） 将阳极 电压换算到励磁变压器高压侧， 与高压厂用电压比 较， 判断他励电源
Fig. 2 图 2 励磁系统电气原理图 Electrical principle of excitation system
1 号机组的系统接线如图 1 所示， 图中虚线部分 是机组励磁电源正式接线， 在启动试验时需断开。 机 组参数如表 1
第 34 卷第 2 期 2013 年 2 月
电力建设
发电技术
abc;<de\]:*8fg
1 2 2 1 hi ， jkl ， mno ， pqr
（ 1． 华能大庆热电厂， 黑龙江省大庆市 163159 ； 2． 西安热工研究院有限责任公司， 西安市 710032 ）
摘 要： 为了机组首次启动的安全顺利进行， 需要正确选择临时励磁电源的电压等级、 容量， 并进行保护定值核算。 结
78
Electric Power Construction Vol. 34 ，No. 2 ，Feb． ， 2013
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自并励发电机他励电源选择
李中玉 钱和平
（浙能兰溪发电厂）
摘要：随着大型机端自并励静止励磁发电机的广泛投运，探讨如何配置自并励励磁发电机的他励电源系统很有现实意义。
本文根据600MW 大型机端自并励静止励磁发电机短路试验和空载试验时励磁电压、励磁电流，来计算、验证他励电源的容量及接线方式。
关键词：他励电源的容量
1 引言
根据规程规定，新投运或大修后的发电机在投运前需做发电机短路特性试验和空载特性试验，而大型机端自并励静止励磁发电机进行空载特性试验时，空载试验电压为1.3倍发电机额定电压，此时励磁电流需4045A （以东电600MW 机组为例），一般试验设备根本无法满足励磁电流要求。
结合兰溪电厂的实际情况，我们进行了计算论证，确定了容量足够、安全可靠、经济合理的他励电源系统以保证特性试验的顺利进行。
2 600MW 大型发电机组他励电源的容量要求
（以东方电机厂的QFSN-600-2-22C 型发电机为参考）
2.1 发电机短路特性试验所需的励磁电流
发电机短路特性试验最大短路电流为发电机的额定电流，根据发电机参数表，当短路试验电流为额定电流时，发电机励磁电流为2980A ，即Ifk=2980A 。
2.2 发电机空载特性试验所需的励磁电流
根据规程要求，发电机空载试验最大试验电压为1.3倍发电机额定电压，查发电机空载特性曲线，当发电机空载试验电压为1.3倍额定电压时，发电机励磁电流为2.25倍发电机空载额定励磁电流。
查发电机参数表得发电机空载额定励磁电流为If0=1798A ，那么发电机空载特性试验所需的励磁电流If=2.25×1798＝4045A 。
发电机空载特性试验所需的励磁电流明显大于发电机短路特性试验所需的励磁电流，故以满足发电机空载特性试验要求作为选择他励电源的条件。
2.3 发电机转子热态电阻。
查发电机参数表得发电机转子绕组15℃时冷态直流电阻R=0.067715Ω。
查发电机运行转子温度曲线，当发电机转子电流在4000A 时，发电机转子各测点温度在65℃左右。
根据公式，计算发电机转子65℃时热态直流电阻：
Ω=++⨯=081285.015
5.234655.234067715.0R
2.4 根据励磁电流和转子电阻，计算发电机空载试验时所需的励磁电压：
Ue=R ×If=4045×0.081285＝329V 。
2.5 计算整流桥交流侧电流I 、电压U
根据三相桥式整流交流电流和直流电流关系公式计算交流电流有效值：
I=0.816×If ＝0.816×4045=3301A
根据三相桥式整流交流电压和整流电压平均值关系公式计算交流电压有效值
[]V U u e 260906
.0966.048725cos 15cos 32948.1)cos(cos 314.3414.1=+=︒+︒⨯=++⨯⨯⨯=γαα （其中α为导通角, 按15︒计算；γ为换相角，按10︒ 计算。
）
2.6 综上所述，所选的他励电源必须满足能提供交流电流3301A 、交流电压260V 。
3 根据目前国内电厂厂用电一般接线情况，计算验证各种他励电源接线方式
3.1 将6kV 低压厂用变压器的0.4kV 低压侧引接到整流桥交流侧供电方式
1）选择容量为2500kVA 、短路阻抗为10％低压厂用变压器
2）高压厂变容量为40MVA ，远大于低压厂用变压器容量，故系统阻抗及高压厂变阻抗可忽略不计。
3）计算变压器阻抗有名值：
Ω=⨯=⨯⨯=0064.05
.24.01.0100%22S u X n n k t u （ Sn:MVA ，Un:kV ） 4）计算变压器上的换相压降 V A If X V V 7.2440450064.03)
(3)(1=⨯⨯=⨯Ω=∆ππ
）（ （ 8]400
35.140450064.0315[cos cos 15]35.13[cos cos 11=⨯⨯⨯⨯-+-=⨯⨯-+-=--ππααγUac If X 反算换相角度小于原先设定值10 。
5）考虑引线电阻压降5%
V V v 08.26%515cos 40035.12
=⨯⨯⨯=∆ ）（ 6）考虑母线电压下降5%
V V v 08.26%515cos 40035.13
=⨯⨯⨯=∆ ）（ 7)可输出直流电压
V Ud 8.44408.2608.267.2415cos 40035.1=---⨯⨯= ，大于329V 满足要求。
8）变压器额定电流
A I e 36084
.0732.12500=⨯= ，大于3301A 满足要求 9) 综合以上，此种接线方式满足发电机试验要求。
3.2 将6kV 母线电压直接引接到励磁变高压侧供电方式
1）励磁变参数：S=6800kVA ，变比为22kV/0.86kV ，短路阻抗为8％。
2）计算当励磁变高压侧接6kV 电压时，励磁变低压侧电压值为：U=6×0.86/22=234V ，小于260V ，考虑各个环节的压降，加到整流桥上的电压会更小，故这种接线方式明显不适用。
3.3 将6kV 电压经过容量为2000kVA ，电压变比为6kV/10kV ，短路阻抗为6％的升压变压器（他励变）升压后，再接至励磁变高压侧的供电方式
1）此时励磁变低压侧电压为10×0.86/22=391V
2）系统阻抗忽略不计，计算高压厂变阻抗有名值
Ω=⨯=⨯⨯=00061.040391.016.0100%221u X n
n k t u 3）他励变阻抗有名值
Ω=⨯=⨯⨯=00459.02391.006.0100%222S u X n
n
k t u 4) 励磁变阻抗有名值 Ω=⨯=⨯⨯=0018.08
.6391.008.0100%223S u X n n k t u 5）计算总的换相压降 V A If X V V 1.274045)0018.000459.000061.0(3)
(3)(1=⨯++⨯=⨯Ω=∆ππ）（
6）考虑引线电阻压降5%
V V v 5.25%515cos 39135.12
=⨯⨯⨯=∆ ）（ 7）考虑母线电压下降5%
V V v 5.25%515cos 39135.13
=⨯⨯⨯=∆
）（ 输出直流电压
V Ud 8.4315.255.251.2715cos 39135.1=---⨯⨯= ，大于329V 满足要求。
8）校核励磁变额定电流满足要求： 励磁变低压侧额定电流A U S
I 456586
.0732.168003=⨯=⨯=，大于3301A ，满足要求 。
9）校核他励变过负荷能力：
a ．他励变10kV 侧额定电流
A U S
I 11510
732.120003=⨯=⨯= b ．将整流桥交流侧3301A 电流折算到他励变10kV 的电流值：
A I 12810
391.03301=⨯= c ．他励变短时过负荷能力校核：他励变过负荷倍数1.1115128==
n 。
一般干式变压器为了防止过负荷造成变压器发热，均采取强迫风冷措施，当温度达到90摄氏度时启动冷却风扇。
查强迫风冷
干式变过负荷能力曲线，在1.1倍额定电流时能长时间运行，而规程要求发电机空载试验电压升到1.3倍额定值停留的时间为5分钟，故满足要求。
4结束语：
浙能兰溪电厂4×600MW发电机的他励电源采用将6kV厂用电源经过容量为2000kVA、电压变比为6kV/10kV、短路阻抗为6％的升压变压器升压至10kV，再接至励磁变高压侧的供电方式。
该种方式已经在多次的发电机启动试验过程得到运用，证明是安全、可靠、合理的。
参考文献：
[1]东方电机厂的《QFSN-600-2-22C型汽轮发电机技术数据汇总表》
[2]李基成的《现代同步发电机励磁系统设计及应用》。