发电机励磁系统 Microsoft Word

1、1、桥式整流工作原理利用三极管正向导通和反向截止工作原理，控制三极管的导通角来完成整流。三相全控桥式整流电路在带有电感性负载时，输出电压平均值为 2、整流柜的连锁两台整流柜并联运行，每台柜配有风扇冷却装置，每组风扇有两路电源，一路电源掉电另一路电源自投，当两路风扇电源都停电退出时连锁退出该整流柜。（#6机改造后该连锁失效，在励磁调节柜上设有整流柜投退按钮，可以手动投退）3、发电机定子容量与转子容量的关系： 发电机定子容量标示为定子电流，转子容量为励磁电流，它们的关系为功率因数，当功率因数为额定时，定子容量和转子容量同时达到额定。如果功率因数高于额定定子容量是限制主因，功率因数低于额定时转子容量

2、限制。发电机正常运行时功率因数一般都高于额定，这时主要监视定子电流，如果定子电流不超定子容量就不超，只有特殊时候如刚并列有功负荷不高时，才监视转子电流防止转子过流，同时监视定子电压，防止过电压。如果功率因数不高，定子电流过流可以用适当提高功率因数的方法提高有功负荷，前提是功率因数不开过高甚至使发电机进入进相运行。4、同步发电机的特性1. 空载特性发电机在空载额定转速下，端电压与励磁电流之间的函数关系称为空载特性， 空载特性开始一段为直线，延长后所得直线称为气隙线， 空载特性可用实验方法测取，也可用空载磁路计算的方法求出。2零功率因数负载特性图1-5负载特性与空载特性的关系零功率因数负载特性是指

3、在、常数，的条件下发电机的端电压和励磁电流之间的关系曲线，即， 3外特性外特性表示发电机在额定转速、励磁电流为常数、功率因数为常数的条件下，端电压与负载电流的函数关系，即由图1-6可看出，不同功率因数有不同的外特性。在感性负载和纯电阻负载时，外特性都是下降的，因为这时的电枢反应是去磁的。此外，定子电阻压降和漏抗压降也引起一定的电压降。容性负载时，由于电枢反应是助磁的，气隙磁通增加，发电机端电压因此上升。要在时，使不变，在不同负载时必须供给发电机不同的励磁电流。4调整特性图1-6同步发电机的外特性调整特性就是当，常数， 时，励磁电流与负载电流之间的关系曲线。 5、双水内冷机组指定子绕组、转子绕组

4、水内冷，定子铁芯风外冷的冷却方式。空冷机组指定子绕组、转子绕组、定子铁芯都是风外冷。空冷器的作用：风从发电机内部带走热量后变成热风进入空冷器与水进行热量交换，将风冷却后在次进入发电机带走热量。必须明白发电机出风为热风，进风为冷风。空冷器进风为发电机出风是热风，空冷器出风是冷风为发电机进风。空冷器的冷却水为除盐水，进入空冷器水箱形成闭式循环。发电机断水保护是指定子绕组和转子绕组的冷却水任一个断水时保护动作于延时跳闸。发电机励磁系统 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

5、输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性具有相当大的作用。尤其是现代电力系统的发展导致机组稳定极限降低的趋势，也促使励磁技术不断发展。同步发电机的励磁系统主要由功率单元和调节器（装置）两大部分组成。其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁系统控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。励磁系统的主要作用有：1

6、）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静态稳定性；4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；6）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。同步发电机励磁系统的形式有多种多样，按照供电方式可以划分为他励式和自励式两大类。 三种发电机励磁系统的组成一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。它的副励磁机是永磁发电机，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发电机的励磁绕组都在同一轴上旋转，不需任何滑环与电

7、刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示，发电机转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而达到调整发电机转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发电机的励磁电流。 电源由永磁机的定子绕组经三相可控硅整流桥或三相不可控硅整流桥提供，同时直流稳压单元的交流电源也取自永磁机。发电机端电压的变化通过调差单元、放大单元后去控制可控硅的导通角，以此来调节主励磁机的磁场电流，达到是发电机稳定运行的目的。另外，为了提高主励磁机供电的可靠性还设有手动控

8、制，通过调整调压器来调节整流桥的输出直流电压达到调整磁场电流的小的目的。两种控制方式通过DZA、DZB来进行切换。二期励磁系统如图六所示。整流励磁机与发电机同轴，由剩磁建立电压，通过整流子整流经电刷送出。手动状态下经磁场变阻器、KFD-3励磁调节器、碳刷、滑环给转子提供励磁电流。三期采用双微机单模拟的励磁控制系统，取消了励磁机。期励磁系统原理图如图七所示。发电机的励磁电流由机端励磁变压器经可控硅整流桥提供。其可控硅的导通角可由微机或模拟方式控制，在正常情况下，只有一台微机处于在线状态，能发出控制信号，其它则处于离线热备用状态，其给定值、在线参数、控制信号均处于跟踪工作状态。在线通道一旦故障，其

9、发出的控制信号将被闭锁转为离线通道；离线通道自动投入转为在线状态，发出信号，当两套微机通道均出现故障，在正常运行情况下，只有一台微机处于在线状态，其给定值、在线参数、控制信号均处于跟踪工作状态。在线通道一旦故障，其发出的控制信号将被闭锁转为离线通道；离线通道自动投入转为在线状态，发出控制信号，当两套微机通道均出现故障时，模拟通道自动投入。为了保证励磁电源的可靠性，采用了电力专用电源为调节器提供24VDC电源，每个电源由交、直流两路输入。它们分别来自三种独立的电源：厂用220VAC、厂用220VDC、自用电220VAC，同时采用厂用电380VAC经三相桥式整流为发电机提供励磁电流，以便发生故障时

10、有足够的调节容量及较高的响应速度。一期的自动励磁调节器由可控硅整流功率单元、移相触发单元、直流放大单元、电压反馈单元、调差单元、直流电源单元和电源监视单元组成。整流功率单元采用的是三相桥式全控整流电路，主要是将交流电压变成直流电供给励磁机的励磁绕组；移相触发单元由六个完全相同的触发器插件组成 本单元根据输入控制信号Usm的大小，改变晶闸管的控制角，以控制整流电路的输出，从而调节发电机的励磁电流；直流放大单元由两级直流放大器组成，是PID放大器和综合放大器。其调节的过程是指当发电机受到无功扰动电压产生变化的开始瞬间，PID便输出一个与变化率（dv/dt）成正比的信号去改变励磁，以阻止电压的变化。

11、由于PID放大器自身带负荷的能力较差，故还需在PID和触发器之间设一综合放大器，对PID放大器的输出信号进行反相和功率放大；无功调差单元是指当发电机并联运行时能使个机组间无功电流分配稳定，当发电机经升压变压器与电网并联时，能克服升压变压器的电抗压降；无功调差单元是将发电机端电压的变化转变为一交流电压信号，而PID的输入端要直流电压反馈信号，因此在此二单元之间加一电压反馈单元，将交流电压信号转为直流电压信号；直流电源单元为励磁调节器提供+24V直流电压；本调节器所选用的集成元件工作电源为15V，故需设15V的稳定电源；电源监视单元起对两套工作电源进行监视的作用，当任一组电源发生故障时均能报警。二

12、期所采用的是KFD3型快速励磁调节器。如图六所示。调节器由电流互感器及电压互感器供电，包括可控相复励变压器和电压校正器。可控相复励变压器BKF是调节器的主要元件，它是一个有直流磁化的、双初级绕组的变压器或磁放大器。第一个串联绕组由电流互感器LH供电；第二个并联绕组由电压互感器YH供电。次级绕组的感应电势是这两个绕组磁化安匝的感应电势的几何和。次级电流经过输出整流器组ZC整流后输送至励磁机励磁绕组。电压校正器由三相测量变压器BC及磁放大器FC组成，三相测量变压器BC由电压互感器YH经调整自藕变压器TBZ供电。他是一个三相饱和变压器，初级电流具有非线性的特性，而次级电流是线性的，在经非线性整流器Z

13、FL、线性整流器ZXL整流后而输出至磁放大器FC的两个极性相反的直流控制绕组，磁放大器输出电流的大小由这两个电流差来控制。当发电机电压增加时，测量机构输出的线性与非线性电流差迅速增加，相应地磁放大器的输出电流也急剧增加，因此由测量机构与磁放大器所组成的电压校正器具有反接的特性。在正常工作时，校正器由一定的磁化电流送至BKF的控制绕组，使BKF的铁芯工作于较饱和的程度从而控制BKF的输出，达到控制发电机励磁的目的。三期所采用的是HWLT-4型微机励磁调节器。它提高了发电机运行的自动化程度。各功能均实现了模块化，通过不同功能的组合来满足不同用户的要求。在硬件方面，该调节器由两套独立的微机通道和一套

14、独立的模拟通道组成。每个微机通道分为：电压环和电流环。模拟通道为电流环。电压环是取自机端电压信号进行闭环的，亦称为自动环；电流环是取转子电流信号进行闭环的，亦称为手动环。为了保证调节的快速性，系统连续采样即在一个工频周期内完成各种运算，其操作回路的动作由工业控制机和继电器共同完成的。在软件上调节器的控制方式分为四种：1、自动电压调节(AVR)2、磁场电流调节(FCR)3、恒无功调节4、恒功率因数调节在正常情况下，可由AVR方式手动切换至FCR方式，在故障情况下自动切换。后两种控制方式只能在AVR方式下投入使用。另外，本调节器还具有四种限制功能:1、定子电流限制2、磁场电流限制3、欠励限制4、伏

15、特赫兹限制调节器通过控制功能、限制功能及其它的一些辅助功能来控制发电机的励磁电流，使发电机工作在最佳状态。相关发电机的事故处理1. 运行中整流子、滑环冒火现象及处理？现象：（1）整个电刷下发生强烈的火花。（2）个别电刷或刷辫可能因过热而出现变色现象。处理：（1）若冒火原因系由滑环表面脏污引起，则应用不掉纤维的干净布擦拭。如不见效，可在白布上沾少量酒精，擦去油污，在擦拭时必须细心的选好适当的擦拭地点，使火花不致落到布上引起燃烧。（2）若因滑环表面粗糙或整流子表面粗糙引起，应用#0玻璃砂纸或水砂纸研磨表面。（3）若电刷过短、破裂、衡压弹簧压力不均匀或电刷在刷握内发生摇摆等原因，造成冒火时应分析原因

16、，予以消除。（4）检查电刷型号是否符合要求，更换电刷是否过多；必要时联系检修外加风扇加强冷却。（5）滑环、整流子冒火，经上述处理无效时，且冒火严重，应减少发电机励磁电流,有条件时降低有功负荷。2. 引起发电机滑环电刷冒火原因有哪些？（1）因电刷研磨不好而与滑环的接触不良。（2）电刷和引线、引线和接线端子间的连接松动，接触电阻大，造成负荷分配不均。（3）电刷型号不符合规定，或更换了不同型号的电刷。（4）刷架压簧的压力不均匀或不符合要求。（5）电刷磨短。（6）滑环与电刷表面不洁，随不洁程度可能在个别电刷上也可能在全部电刷上发生火花。（7）电刷在刷框内摇摆或动作卡涩，火花随负荷而增加。（8）滑环磨损

17、不均匀、电刷松弛或机组振动等原因造成电刷振动，火花依振动的大小而不同。（9）滑环不圆、表面不平、严重磨损。3. 运行中更换电刷时有哪些注意事项？更换电刷工作应由两人进行，一人操作，一人监护；更换电刷时，应穿工作服，禁止穿短袖服或把衣袖卷起来，应扎紧袖口、站在绝缘垫上或穿绝缘鞋进行（女同志应将发辫盘在帽内）工作人员禁止带手套；更换、维护电刷用的金属工具在工作前应用绝缘带包扎好，以防短路，工作时禁止用双手同时接触两个不同极的带电部分或一手接触导体一手接触接地部分；励磁回路发生接地时，严禁更换电刷；新电刷先在与滑环直径相等的模具上研磨好，然后更换。新电刷与滑环的接触面应大于75，在同一时间内每组电刷

18、架上只许换一块电刷；更换电刷工作过程中应停止使用转子一点接地保护，并禁止测量转子对地电压。4. 发电机各部温度高现象及处理？现象：发电机定子铁芯、定子绕组 、发电机出水或出风温度高、可能越限报警处理:(1) 检查发电机是否过负荷。(2) 配合热工人员检查测温元件与测量仪表是否指示正确。(3) 检查内冷水系统是否正常,空冷器的冷却水压力、水温、流量是否正常,如不正常应采取措施调整.(4) 经检查处理无效，且温度继续上升超过额定值时，应按规定降低无功负荷使温度降低,无效时在降低有功负荷。(6) 若发电机线圈、铁芯温度急剧上升，应设法降低入口风温和适当降低发电机电流，经处理无效且风温也不正常，应要求

19、尽快停机检查。5. 发电机过负荷现象及处理？现象：(1)发电机定子电流、转子电流超过允许值，发电机各部温度有所上升。(2)发电机过负荷信号发出处理:(1)检查发电机的电压、电流和有、无功，并注意电流达到允许值所经过的时间，在允许的持续时间内，用减少励磁电流的方法，降低定子电流至正常值，如果减低励磁电流不能使定子电流降低到正常值时，则必须降低发电机的有功负荷。（2）若是因励磁调节装置异常引起过负荷，可将故障调节器退出，控制定、转子电流在允许的范围内。（3）若系统频率、电压降低，是系统发生事故引起发电机过负荷，应按本机事故过负荷的能力掌握时间，进行处理。（4）发电机过负荷时，应对发电机各部温度、冷

20、却气体、内冷水压、流量进行监视控制，并做好记录，发现异常应及时调整。6. 发电机升不起电压的处理？(1) 检查DCS界面发电机定子电压及转子电压、电流表数值是否正常。(2) 检查DCS界面发电机定子电流数值是否正常，若升压时定子电流随之升高，应立即停止升压，检查原因。(3) 若转子电压、电流数据正常，定子电压升不起来或较低，应检测定子三相电压是否平衡，1PT一、二次保险是否熔断或接触不良。(4) 检查励磁回路有无开路现象，励磁开关、刀闸是否接触不良。(5) 检查励磁调节器输出是否正常，如不正常应切换励磁方式，并将结果汇报有关生产领导。7. 发电机漏水现象及处理？现象：(1)检漏计发出警报信号。

21、(2)发电机内部有漏水、渗水、结露现象或空冷室发现有水；(3)“发电机定子100接地”信号可能发出。(4)若“转子一点接地”光字牌亮，转子护环可能往外甩水。处理：（1）若发电机检漏计绝缘指示降低，“发电机漏水”信号发出，同时“发电机定子100接地”或“转子一点接地”保护动作发出信号时，应紧急停机。（2）若发电机检漏计绝缘指示降低，“发电机漏水”信号发出，发电机“定子100接地”保护未动作时，应将“定子100接地”保护压板投入掉闸位置，然后进行设备检查。（3）若发电机高内阻和湿度检漏计同时报警，并且发“发电机漏水1”和“发电机漏水2”信号时，应立即解列停机。（4）经检查未发现漏水的任何痕迹时，应

22、通知热工人员，检查检漏计是否误动。（5）若系结露引起的，则应升高发电机的进水和进风温度。（6）确属漏水或渗水，应请求值长按以下原则处理：若是定子线圈引出线侧漏水或定子线圈大量漏水、漏水并随定子线圈接地信号应立即停机，定子子线圈汽机侧漏水应10分钟内停机，若是定子线圈轻微漏水应近快安排停机。8. 发电机着火现象及处理？现象发电机定子线圈、铁芯温度异常升高，有绝缘烧焦臭味；发电机端部、空冷室有烟气或火光，还可能发定子接地信号。 处理：立即将机组解列。打开窥孔迅速用二氧化碳、四氯化碳等灭火器灭火，若火势较大，确认发电机已断电时，可用水灭火，严禁使用泡沫灭火器、干粉灭火器或砂子灭火(当地面上有油着火时

23、可用砂子灭火，但应注意，不得使砂子落在发电机内或轴瓦上)。9. 发电机主油开关自动跳闸现象及处理？现象：（1）发电机参数剧烈变化，主油开关、MK、厂用工作分支开关掉闸绿灯亮。（2）发变组保护动作，相应光字牌亮， 处理：（1）检查厂备用电源是否自投，如果未自投应手动将备用电源投入。（严禁在厂用工作电源开关未断开的情况下，强送备用电源）（2）检查灭磁开关是否跳闸，只有在厂用变压器也跳闸时方可拉开灭磁开关。（3）查明何种保护动作，并动作情况作相应地全面检查。若是反映发电机内部故障的保护动作跳闸：应通过窥视孔检查有无火花及绝缘烧焦现象；并测量定子线圈绝缘电阻；经以上检查均未发现问题时，将发电机从零升压

24、，升压时如发现不正常情况，应立即停机。（4）检查是否人为误动引起，如确认是人为误动引起应立即将发电机并入系统。（5）若系后备保护动作，有可能是外部故障，越级掉闸，在经外部检查发电机无不正常后可将发电机重新并入系统。10. 发电机变成同步电动机运行的现象及处理？现象：有功功率数值显示负值，无功功率显示较正常偏高。定子电流和频率稍降，转子电压、电流数值显示正常。故障机组“主汽门关闭”光字牌亮。处理：主汽门关闭时应立即汇报值长，有其决定等待汽机恢复或是解列发电机。汽轮机无蒸汽运行时间不得超过2（1）分钟11. 发电机不对称运行的危害有哪些？答：（1）发电机不对称运行时定子绕组不仅有正序电流而且还有负

25、序电流，负序电流产生一个负序旋转磁场，它的旋转方向和转子的转向相反，在转子绕组、转子本体感应出两倍频率的交流电流，引起转子绕组、转子表面等发热 ；（2）负序磁场产生的100HZ的交变电磁力矩，造成机组振动。12. 发电机不对称运行时如何处理?答：正常运行时发电机不对称电流不能超过额定电流的10%,且任一相不准超过额定值，当发电机的不对称电流超过规定值时应降低发电机的负荷，减少不平衡电流至允许值，当发电机的不对称电流超过允许数值和时间时应停机处理。13. 发电机主油开关非全相运行的象征及处理？象征：发电机解列后定子电流仍有指示处理：（1）发电机出现非全相运行时，不得拉开发电机灭磁开关及关闭汽机主

26、汽门，应对发电机主油开关手动分闸一次，若不成功，应迅速降低发电机有功负荷至零，并维持汽轮机转速与系统一致。（2）若发电机灭磁开关未跳闸，汽轮机主汽门未关闭，根据电流表的指示调节励磁电流，使三相定子电流均接近与零；通过倒闸操作利用母联开关使发电机解列。（3）若发电机灭磁开关已跳闸，汽轮机主汽门未关闭，应立即合上灭磁开关，然后调节励磁电流，使三相定子电流均接近与零。若灭磁开关合不上，应立即拉开发电机所接母线上的所有开关，使发变组解列。（4）若发电机灭磁开关已跳闸，汽轮机主汽门关闭，则应立即拉开发电机所接母线上的所有开关，使发变组解列。14. 何为发电机进相运行？发电机进相运行有什么危害？答：所谓发

27、电机进相运行，是指发电机发出有功而吸收无功的稳定运行状态。危害：(1)进相运行时，由于发电机进相运行，内部电动势降低，静态储备降低，使静态稳定性降低。（2）进相运行时由于助磁性的电枢反应，使发电机端部漏磁增加，端部漏磁引起定子端部温度升高.（3）厂用电电压的降低。厂用电电压一般引自发电机出口或发电机母线电压，进相运行时，由于发电机励磁电流降低和无功功率倒送引起机端电压降低同时造成厂用电电压降低。（4）由于机端电压降低在输出功率不变的情况下发电机定子电流增加，易造成过负荷。15. 发电机振荡、失去同步的现象及处理？现象：发电机定子电流数值剧烈变化，有时超过正常值；发电机电压数值显示降低，频率数值

28、变化异常；有功功率参数剧烈变化，转子电流在数值变化异常，发电机发出鸣声，其节奏与上述参数的变化合拍。处理：发电机励磁调节装置运行时应尽量增加励磁电流。尽量减少该机组的有功负荷；采取上述措施两分钟无效时，应请求将该机与系统解列。16. 发电机转子回路一点接地的现象及处理？现象：发电机“转子一点接地”光字牌亮，警铃响。检查转子绝缘电压是否平衡，正负极对地电压一极升高，另一极降低。处理： （1）若检查转子绝缘正负极对地电压均有指示，且平衡时，一般多系转子冷却系统水温过高，水质不佳所致，应报告值长请汽机降低水温或更换冷却水，改善水质。（2）若“转子一点接地”光字牌一直亮，信号不能复归，且绝缘监察装置指

29、示一极接地，应先通知保护班检查装置是否有问题，再请示总工，投入转子两点接地保护。 （3）分别停用整流柜和励磁调节柜，视接地现象是否消失，如无效则汇报值长及有关领导，并尽快安排停机处理。（4）若检查转子绝缘表正负极对地电压不平衡时，系转子回路接地，经检查判断确是转子稳定性金属接地，要密切监视，可能发展成两点接地，应汇报值长申请解列停机处理。（5）如果转子一点接地是由发电机漏水引起，应请示值长立即停机处理。17. 发电机转子两点接地的现象及处理？ 现象：（1）转子电压降低，可能近零，电流增大；（2）发电机无功指示降低，严重时力率进相；（3）机组振动增大或发生强烈振动，电刷可能冒火；（4）当转子两点

30、接地保护动作时，保护装置发"转子两点"、"跳闸"信号，发电机主油开关及MK掉闸。处理：（1）若转子两点保护动作后，发电机解列，则应检查厂备用电源是否自投，如果未自投应手动将备用电源投入（2）若"转子两点接地"信号发出，而转子两点接地保护未动作，发电机未掉闸时，则应迅速切换厂用电，并将发电机解列停18. 发电机转子绕组发生两点接地故障有哪些危害? （1）发电机转子绕组发生两点接地后，使相当一部分绕组短路。由于电阻减小，所以另一部分绕组电流增加，破坏了发电机气隙磁场的对称性，引起发电机剧烈振动，同时无功出力降低。（2）转子电流通过转子本体，如果电流较大，可能烧坏转子和磁化汽轮机部件，以及引起局部发热，使转子缓慢变形而偏心，进一步加剧振动19. 发电机运行中失磁的现象及处理？现象：（1）“失磁保护”信号；（2）发电机无功数值指示负值，有功指示略降低，（3）定子电流数值指示升高，定子电压降低；（4）转子电压、电流数值指示降低或接近与零；处理：对不允许失磁运行的发电机组，若失磁保护动作，按发电机事故跳闸处理。若失磁保护未动作应立即将发电机解列。（2）对允许失磁运行的发电机组