大型发电机励磁系统介绍
发电机励磁系统原理
发电机励磁系统原理发电机励磁系统是指为了使发电机在运行中能够产生稳定的电压和电流，采取的一系列控制和调整励磁电流的措施。
励磁系统的原理是通过调节励磁电流来改变磁场强度，进而控制发电机的输出电压和频率。
一、电磁感应原理根据法拉第电磁感应定律，当导体在磁场中运动或磁场变化时，会在导体中产生感应电动势。
由此，发电机中的转子在转动时，通过导线产生的感应电动势可以用来驱动电流，从而实现电能的转换。
二、励磁机构发电机励磁系统的核心是励磁机构，它由励磁电源和励磁回路组成。
励磁电源提供直流电源，用于激励发电机的磁场。
而励磁回路则通过一组电阻、电感和励磁开关等元件，将励磁电流导入到发电机的励磁线圈中。
三、调整励磁电流励磁电流的大小决定了发电机的磁场强度，从而影响了输出电压和频率。
一般情况下，发电机励磁系统会根据负荷的需求，通过调节励磁电流的大小来实现稳定的电压输出。
4、励磁系统的调整机制发电机励磁系统通常采用自动调压和手动调压两种方式来保持输出电压的稳定。
在自动调压模式下，根据电压传感器的反馈信号，控制励磁电流的大小。
一旦输出电压下降，励磁系统会自动增加励磁电流，以提高输出电压。
手动调压模式下，操作人员可以根据需要手动调整励磁电流，以实现电压的稳定输出。
五、励磁系统的稳定性好的励磁系统应具有良好的稳定性，能够在负荷变化时迅速调整励磁电流，并且使输出电压变化最小。
稳定性的提高可以通过增加励磁回路中的电感和电容元件，以及制定合理的励磁调节策略来实现。
六、励磁系统的应用发电机励磁系统广泛应用于各种发电场景中，包括电力站、风力发电、水力发电、汽车发电机等。
它不仅能够保证电力供应的稳定性和可靠性，还能够提高发电效率和节能减排。
总结：发电机励磁系统是使发电机能够稳定输出电压和频率的重要控制系统。
通过调节励磁电流来改变发电机的磁场强度，励磁系统能够实现电能的转换和稳定输出。
良好的励磁系统应具有稳定性和高效性，能够适应负荷变化并实现可靠的电力供应。
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。
发电机本体及励磁系统简介
发电机本体及励磁系统简介发电机本体及励磁系统简介1·引言本文档旨在对发电机本体及励磁系统进行详细介绍，以帮助读者了解其工作原理、组成部分以及相关的法律法规。
本文将从以下几个方面展开论述。
2·发电机本体2·1 工作原理2·2 结构组成2·2·1 定子2·2·2 转子2·2·3 空气冷却系统2·2·4 绝缘体与导线2·3 动态特性2·3·1 转矩特性2·3·2 转速特性2·3·3 电压特性2·4 维护与保养3·励磁系统3·1 励磁系统的功能3·2 励磁方式3·2·1 直流励磁3·2·2 无刷励磁3·2·3 静止励磁3·3 励磁控制3·3·1 线性励磁控制3·3·2 比例积分控制3·3·3 滞后控制3·4 励磁系统故障检测3·4·1 电流异常3·4·2 电压异常3·4·3 温度异常3·4·4 振动异常3·5 励磁系统的维护附件：本文档没有附件。
法律名词及注释：1·发电机：指能将机械能转换为电能的设备。
2·励磁系统：指为发电机提供电磁场的设备，用于激励发电机产生电能。
3·定子：指发电机中定子线圈的部分，主要起到固定和支撑定子线圈的作用。
4·转子：指发电机中转子部分，通过旋转运动产生电能。
5·空气冷却系统：指发电机中用于散热的系统，采用通过空气对发电机进行冷却的方式。
6·绝缘体与导线：指发电机中用于绝缘和导电的材料和线路。
发电机励磁系统工作原理
发电机励磁系统工作原理
发电机励磁系统的工作原理如下：
1. 励磁电源：发电机励磁系统通常由励磁电源提供直流电能。
励磁电源可以是直流电源、电池或者其他的电源装置。
2. 励磁线圈：发电机中有一个称为励磁线圈的线圈，它通常由铜导线绕成，固定在发电机的定子上。
励磁线圈连接到励磁电源。
3. 励磁电流：当励磁电源接通时，电流将开始流经励磁线圈。
这会在发电机中产生一个磁场。
4. 磁场：励磁线圈产生的磁场通过铁芯传导到转子和定子之间的空间。
转子是发电机中旋转的部分，定子是固定的部分。
5. 感应电压：当发电机的转子旋转时，磁场也随之旋转。
由于电磁感应的原理，转子中的导线将产生感应电压。
这个感应电压会驱动绕在定子上的线圈产生电流。
6. 电流输出：通过定子上的线圈产生的电流输出到外部负载上，为外部负载提供电能供应。
总结起来，发电机励磁系统的工作原理就是通过励磁电源提供直流电能，产生磁场，使得转子中的线圈通过电磁感应产生电流，从而输出电能供应外部负载。
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。
大型交流发电机励磁系统
二. 發電機勵磁控制系統的任務
• • • 1．電壓控制 在發電機正常運行工況下，勵磁系統應維持發電機端電壓（或升壓變壓器 高壓側電壓）在給定水準。 相關指標： 調壓精度：是指在自動勵磁調節器投入運行，調差單元退出，電壓給定 值不進行人工調整的情況下，發電機負載從零變化到視在功率額定值以 及環境溫度、頻率、電源電壓波動等在規定的範圍內變化時，所引起的 發電機端電壓的最大變化，常用發電機額定電壓的百分數表示。 發電機調壓靜差率： 調壓靜壓率定義為自動勵磁調節器的調差單元退出，電壓給定值不變， 負載從額定視在功率減小到零時發電機端電壓變化率，它可由下式計算：
3 2
• • •
P0
1
0
0
90
图3-5 调节励磁对功率特性的影响
二. 發電機勵磁控制系統的任務
• 4．提高繼電保護動作的靈敏度 當系統處於低負荷運行狀態時，發電機的勵磁電 流不大，若系統此時發生短路故障，其短路電流 較小，且隨時間衰減，以致帶時限的繼電保護不 能正確工作。勵磁自動控制系統就可以通過調節 發電機勵磁對發電機進行強勵，不僅有利於提高 電力系統穩定性外，還因加大了電力系統的短路 電流而使繼電保護的動作靈敏度得到提高。
• •
E
UG0 UG 100% U GN
二. 發電機勵磁控制系統的任務
• 2. 控制無功功率的分配 當發電機併入電力系統運行時，它輸出的有功決定於從原動機輸入的功率，而發電機 輸出的無功則和勵磁電流有關。在發電機併入無窮大電網運行的情況下，調節勵磁電 流將改變發電機輸出的無功。 實際運行中，發電機並聯運行的母線不會是無窮大母線， 這時改變勵磁將會使發電機的端電壓和輸出無功都發生改變。但一般來說，發電機的 端電壓變化較小，而輸出的無功卻會有較大的變化。保證並聯運行的發電機組間合理 的無功分配，是勵磁系統的重要功能。 在研究並聯運行發電機組間的無功分配問題時所涉及的主要概念之一是發電機端電壓 調差率。所謂發電機端電壓調差率是指在自動勵磁調節器調差單元投入，電壓給定值 固定，發電機功率因數為零的情況下，發電機的無功負載從零變化到額定值時，用發 電機端電壓百分數表示的發電機端電壓變化率，通常由下式計算：
发电机励磁系统介绍
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6.1励磁系统的作用
实现励磁调节的方法
发电机励磁实现调节功能的根本在于可控硅触发角的改变，一切励磁调 节的根本在改变可控硅触发角。
励磁调节器不断地将当前机端电压给定值与反馈值进行比较，在尽可能 短的时间内进行调节计算，最终去改变可控硅整流器的触发角度，精准地为 发电机提供励磁电流。
6.1励磁系统的作用
励磁系统的根本任务
励磁系统的根本任务是向发电机的励磁绕组提供一个可调的直 流电流（电压），以满足发电机正常发电和电力系统安全运行的需 要。
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6.1励磁系统的作用
励磁系统的主要作用
1. 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
2. 控制并列运行各发电机间无功功率分配 3. 提高发电机并列运行的稳定性 4. 在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度 5. 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
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励磁系统的基本功能
发电机转子接地保护 采用bender公司生产的绝缘监测保护装置，实时监测发
电机转子与大轴间的绝缘值。当监测到绝缘阻值低于10KΩ时， 发报警信号，当监测到转子对轴绝缘电阻低于4KΩ时，灭磁跳 闸。
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第六章、发电机励磁二次系统
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6.1励磁系统的作用
励磁系统的基本功能
“自动”/“手动”切换
励磁控制调节系统每一个通道又设置了“自动”和“手动”模式， “自动”控制模式根据发电机电压实际值进行调节；“手动”控制模式根 据励磁机励磁电流进行调节。
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。
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7、布线：
8、电路：如光电耦合、施密 特触发器、旁路电容、隔离变 压器
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（设计方面）
9、软件的可靠性：
•600多台套的运行软件经验
•容错控制
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（试验验证）
电磁兼容是在世界 工业领域的惨痛教 训中发展起来的一 门实验性科学
励磁介绍
国外电磁兼容标准发展
国际无线电干扰特别委员会（CISPR）
40年代 建立最早的电磁兼容标准
国际电工委员会（IEC）
TC18制订
《船舶电气电子设备的电磁兼容性》
TC65制订 《工业过程测量和控制装置的电）之间的电磁兼容性》
SC77A和SC77B两个分技术委员会的研究方向
人机对话的平台 3、完善原有调节器的功能
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（工艺方面）
1、表面贴装（SMT）工艺
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表面贴装生产线
集成电路测试系统
励磁介绍
2、欧洲插头
提高调节器的可靠性指标（工艺方面）
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脉脉 冲冲 放回 大读 输检 出测
MBD203 开 关 量 输 入 输 出 板 与工控机通讯 与上位机通讯 逻辑信号处理
继电器
逻辑控制信号输出 逻辑控制信号输入
Modbus Profibus Canbus 以 太 网
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励磁介绍
励磁调节器研发的目标：
1、提高调节器的可靠性指标 2、方便用户操作、维护，提升
励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（设计方面）
指标：14位8路并行AD转换器，每周期采样36点
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（设计方面）
2、数据及地址总线不出板技术
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（设计方面）
3、32位DSP+FPGA接口电路
连接至公用低压电网系统设备的电磁兼容
其它非公用（电网）系统设备的电磁兼容
l 投入PSS的台数： 超过50台
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励磁介绍
最大装机容量
在运行机组：
绥中
800MW
2套
扬州第二发电厂 660MW
2套
山西神头二电厂 500MW
2套
国华盘山 500MW
2套
伊敏
500MW
2套
已订货机组：
长江三峡右岸 700MW
12套
汽轮发电机励磁 600MW
11套
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励磁介绍
调 节 器 原 理 框 图
LB
AC220V DC220V
AVR2 AVR1
MBD205 系统电源板
MBD207 双路供电板
MBD206 脉冲电源板
MBD201 模拟信号板
多快 点速 交 FFT 流变 采换 样
MBD202 CPU板
AVR+FCR 限制及保护
自诊断 容错控制 逻辑控制
MBD204 脉冲放大板
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（试验验证）
电磁兼容的定义
1、电磁骚动（electromagnetic disturbance）
任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对生 命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。
2、电磁干扰（electromagnetic interference） 电磁骚动引起的设备 、传输通道或系统的性能下降。
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（工艺方面）
6、分布式隔离电源系统
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励磁介绍
1、多点交流采样
优点： 1、无可调电位器 2、响应速度快 3、测量精度不受波
形畸变的影响
提高调节器的可靠性指标（设计方面）
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（工艺方面）
3、全封闭插箱式结构
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自动喷涂生产线
励磁介绍
4、框架式插件
提高调节器的可靠性指标（工艺方面）
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（工艺方面）
5、机柜的无风扇计
无风扇设计要点： •选用低功耗芯片 •CPU等芯片上采用导热硅胶+铝散热器 •CPU的主频采用40MHz 优点：特别适用于火电厂
3、电磁兼容性（electromagnetic compatibility）(EMC) 设备或系统在其所处的电磁环境中能正常工作且不对
该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰
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励磁介绍
电磁干扰造成的恶性事故案例
1971年美国发射殴巴罗2号火箭，因静电放 电干扰计算机,进而失控而炸毁。
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励磁介绍
5、接地
提高调节器的可靠性指标（设计方面）
（1）柜体、插箱、屏蔽板接地
（2）数字地、模拟地、信号地、控制地、电 源地和安全地分开，采用一点接地、多点接 地和混和接地
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（设计方面）
6、屏蔽：三重屏蔽
1、计算速度快 2、接口电路简单，
可编程 3、功耗低，无需另
加散热风机
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励磁介绍
提高调节器的可靠性指标（设计方面）
4、加装电磁兼容器件
(1)磁珠 (2)电源滤波器 (3)专用有源PT及CT (4)穿心电容
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励磁介绍
电源滤波器
提高调节器的可靠性指标（设计方面）
励磁介绍
大型发电机励磁系统
2004年12月
国电自动化研究院
联合国采购供应商证书
励磁介绍
南京南瑞集团公司 国电自动化研究院
励磁介绍
截至2004年12月，南瑞公司的微机励磁产品统计：
l 销售总台数：
超过750台套
l 运行总台数：
超过650台套
l 已装机总容量： 超过100000MW
l 300MW以上容量： 超过140套
运输中的导弹距离雷达过近，意外点火发射。
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励磁介绍
电磁干扰造成的恶性事故案例
沙溪口电站四台机同时甩满负荷; 宁夏石嘴山电厂300MW发电机1个月内跳机10多 次 准葛尔电厂300MW发电机多次跳机 电磁干扰造成开关跳闸; 有功、无功负荷大幅度波动; 调节器失稳;
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