第五章 发电机组励磁控制

1、发电机组励磁控制第一节第一节励磁控制励磁控制概述概述一、励磁系统及励磁控制系统一、励磁系统及励磁控制系统 供给同步发电机励磁电流的的装置称为励磁系统（excitation system），根据国家标准DL/T7409，励磁系统是指“向同步发电机提供励磁的所有部件的总和”。励磁系统包括励磁功率单元和自动励磁调节器两大部分。励磁功率单元是向发电机转子提供直流励磁电流产生磁场；励磁调节器（又称自动电压调节器，AVR， auto voltage regulator）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。二、励磁控制系统任务（1）控制电压）控制电压Ed=4.44fNK（2）控制无功功率分

2、配）控制无功功率分配在实际运行中，发电机并列运行的系统不是无穷大系统，这时改变励磁电流会使发电机的端电压和输出无功功率都发生改变。发电机稳定性分静态稳定静态稳定和动态稳定动态稳定两种。 静态静态稳定稳定是指发电机受到微小干扰（电网或原动机方面）后，在干扰去掉后，发电机能恢复到原来的稳定运行状态。 动态稳定动态稳定是指发电机在某一正常方式下，突然受到大扰动后能否过渡到一个新的稳定运行状态或者恢复到原来运行状态的能力。(a)发电机静态稳定发电机静态稳定（b）发电机动态稳定）发电机动态稳定加速面积小于或等于减速面积，发电机是动态稳定的。当功率角在0180范围内变化时送出有功功率；当发电机功率角在18

3、0360范围内变化时吸收有功功率，这时发电机的电流、功率等发生剧烈的振荡。从以上分析可以看出，从励磁控制系统来看，可从两个方面来提高发电机运行稳定性：1.选择合适的工作点，使发电机保持静态稳定，并留有一定余地。在保持输出功率不变条件下，增加励磁电流，增加了感应电动势，可提高发电机功率极限，减小功率角，从而提高发电机运行稳定性。所以在一般情况下，为了保证静态稳定，要求发电机功率角在2530范围内运行。2.故障时励磁系统进行强励磁，使功角特性变为曲线3，使得加速面积小于减速面积，使发电机能稳定运行。3. 维持发电机动态稳定的另一个可能方案是在故障情况下，尽可能及时减少汽轮机的输出功率。可在汽轮机自

4、动控制系统中，设置中压调节汽门快关功能。在发电机部分甩负荷后，瞬时关闭中压调节阀、减少汽轮机输出功率，以利于发电机重新回到同步运行的稳定状态，提高动态稳定范围。第二节第二节常用励磁系统常用励磁系统我国大型发电机组的励磁系统主要分为两种：交流励磁机励磁系统和自并励静止励磁系统。一、交流励磁机励磁系统一、交流励磁机励磁系统 交流励磁机励磁系统又可分为静止整流器和旋转整流器两种励磁方式。 静止整流器励磁系统主要由主励磁机、副励磁机、静止整流器、灭磁开关、励磁控制器等装置构成，是使用较早的一种技术，在国内仍在使用。 旋转整流器励磁系统取消了碳刷等滑动部件，因此它又称无刷励磁系统，其有主励磁机、副励磁机

5、、旋转整流器、晶闸管整流桥和励磁调节装置等结构部件组成，见图。无刷励磁系统具有如下特点：1. 属于他励式同轴励磁机系统，励磁电源可靠； 2. 由于无炭刷和集电环，解决了换相带来的环火问题消除了碳刷碳粉带来的污染问题，降低了机组的噪声，没有集电环极限容量限制，所以励磁电流可很大，也不必考虑电刷电流的分配问题，维护工作量少。3. 交流励磁机的时间常数较大，需增加适当措施才能提高励磁系统的反应速度，以满足快速反应要求。4. 发电机励磁绕组的回路内不能装设灭磁开关、灭磁电阻等设备，所以不能直接灭磁，只能采用对励磁机励磁绕组进行灭磁的方法，所以灭磁速度较慢，一般可对励磁机实行晶闸管逆变灭磁，同时加快励磁电压的响应速度。5. 硅整流器及其相应的保护元件（快速熔断器、电阻、电容器等）都装在发电机轴上旋转，所以要求这些元件能承受较大的离心力作用。6. 励磁系统旋转部分的参数（例如转子电压、电流、温度、绝缘电阻等）的测量和监视不方便，需要辅助集电环引出或使用其他发送设备。随轴转动的用来保护硅整流器的熔断器的监视也比较麻烦。二、自并励静止励磁系统二、自并励静止励磁系统自并励励磁系统主要特点是：1. 励磁系统简单，可靠性高。2. 无同轴励磁机，主轴长度短，减小基建投资。3. 用可控硅控制转子电压，可获得很