励磁调节装置

1、 励磁调节器根据发电机的机端电压、负荷等变化情况，调节可控硅的控制角的大小，从而对发电机的励磁电流进行自动调节。(一一)励磁调节装置基本工作环节励磁调节装置基本工作环节 励磁调节装置简化框图1. 测量比较环节测量比较环节 正常运行时，计算机自动检测增磁、减磁控制信号，并根据增磁、减磁的控制命令修改电压给定值US。 测量比较环节测量机端电压UG，并转变为相应的直流电压，然后与电压给定值US进行比较，得到机端电压与其给定值的偏差信号U。 1. 测量比较环节测量比较环节 该环节是整个装置的测量环节，为了提高测量精度和调节速度，要求输出的偏差电压能线性反映机端电压的变化，灵敏度高，且输出直流偏差电压平

2、稳，纹波系数小，电路的时间常数小，响应快。 2综合放大环节综合放大环节 将电压偏差与其他辅助信号进行综合、放大，以提高装置的灵敏度，适应不同运行工况的要求。3移相触发单元移相触发单元 利用综合放大单元输出的控制电压信号，改变触发脉冲的控制角，对发电机的励磁电流进行调节。4同步信号同步信号 保证触发脉冲与相应的交流电源电压保持同步。（二）自动励磁调节装置功能框图（二）自动励磁调节装置功能框图 调差环节调差环节 根据调差系数，自动调节发电机输出的无功电流，保证并列运行机组间无功功率合理分配。 励磁调节装置将采样及计算得到的机组参数值，与调节装置预先整定的限制保护值相比较，分析发电机组的工况，限制发

3、电机组运行在正常安全的范围内，保证发电机组安全可靠运行。（一）、模拟量测量（一）、模拟量测量 机端电压机端电压，用作发电机机端电压稳定调节的反馈。，用作发电机机端电压稳定调节的反馈。 母线电压母线电压，在发电机起励建压时为发电机电压跟踪，在发电机起励建压时为发电机电压跟踪系统电压提供跟踪目标值；系统电压提供跟踪目标值； 励磁电流励磁电流，用作励磁电流稳定调节的反馈和过励磁，用作励磁电流稳定调节的反馈和过励磁限制等。限制等。 有功功率，有功功率，是电力系统稳定器及最优励磁控制器的是电力系统稳定器及最优励磁控制器的主要状态量之一。主要状态量之一。 无功功率无功功率 ，是无功功率稳定调节和实现无功调

4、差，是无功功率稳定调节和实现无功调差所必需的。所必需的。（二）开关状态量的检测（二）开关状态量的检测 1）发电机出口主断路器）发电机出口主断路器QF的状态的状态 QF的状态直接影响励磁调节装置的控制输出。例如：的状态直接影响励磁调节装置的控制输出。例如： 在发电机单机运行时，禁止使用恒在发电机单机运行时，禁止使用恒Q运行方式；运行方式； 欠励限制、无功过载限制和电力系统稳定器等功能仅在并网欠励限制、无功过载限制和电力系统稳定器等功能仅在并网状态下执行；状态下执行； 最大励磁电流瞬时限制的整定值在并网状态为最大励磁电流瞬时限制的整定值在并网状态为2倍额定励磁倍额定励磁电流，而在单机状态通常取电流

5、，而在单机状态通常取0507倍额定励磁电流；倍额定励磁电流； 灭磁仅在单机状态允许执行；灭磁仅在单机状态允许执行； 发电机电压允许调节范围在单机运行时较大，而并网运行时发电机电压允许调节范围在单机运行时较大，而并网运行时较小等。较小等。（二）开关状态量的检测（二）开关状态量的检测 2）发电机保护出口信号和灭磁开关状态信号）发电机保护出口信号和灭磁开关状态信号 保护出口继电器保护出口继电器KOM的接点信号，主要用作的接点信号，主要用作保保护动作时，控制励磁控制器配合进行逆变灭磁护动作时，控制励磁控制器配合进行逆变灭磁，同时同时和灭磁开关和灭磁开关FMK的辅助触点一起，的辅助触点一起，用作用作触发

6、触发励磁控制器的事故记录。励磁控制器的事故记录。 3）功率单元局部故障信号）功率单元局部故障信号 功率单元局部故障信号包括：快熔熔断、冷却风功率单元局部故障信号包括：快熔熔断、冷却风机停风、硅元件温度过高等，机停风、硅元件温度过高等，作为限制功率单元作为限制功率单元最大出力的依据最大出力的依据。 （二）开关状态量的检测（二）开关状态量的检测 4）发电机开、停机信号）发电机开、停机信号 用作起励与灭磁控制的辅助控制信号用作起励与灭磁控制的辅助控制信号，其中停机信号如在，其中停机信号如在并网状态有效时，可作为自动减无功负荷到零的命令。并网状态有效时，可作为自动减无功负荷到零的命令。 5）增）增/减

7、磁信号减磁信号 增增/减磁信号：在发电机减磁信号：在发电机单机运行时单机运行时，用作升用作升/降发电机机降发电机机端电压；并网运行时，用作增端电压；并网运行时，用作增/减无功负荷减无功负荷。 6）运行方式转换信号）运行方式转换信号 用来选择发电机运行方式：恒压（用来选择发电机运行方式：恒压（UG）运行方式。恒励磁）运行方式。恒励磁电流（电流（Ifd）运行方式、恒无功（）运行方式、恒无功（Q）运行方式。）运行方式。 （三）调差环节工作原理（三）调差环节工作原理 调差环节用来获得所需的调差系数，保证并列运行机组间无功功率合理分配。1发电机的外特性发电机的外特性 单机运行的发电机，当励磁电流不变时，

8、无功负荷的变化是造成机端电压偏离感应电动势的主要原因； 机端电压与无功电流的关系曲线，称为发电机的外特性。dGQGGXIUEdGQGGXIUE 1发电机的外特性发电机的外特性 当发电机的无功电流增大时，若励磁电流维持不变，则相应机端电压下降； 如果要维持机端电压不变，则应增加励磁电流，使外特性曲线向上平移。 无功电流减小时，为要保持机端电压在额定电压下运行，励磁电流应减小，即外特性曲线下移。dGQGGXIUE2、调差系数的概念、调差系数的概念发电机无功调节特性随无功负荷的增加下倾的程度可以用发电机无功调节特性随无功负荷的增加下倾的程度可以用调差系数来表示。调差系数的定义为调差系数来表示。调差系

9、数的定义为 ：GGGGNGGuUUUUUUK2020GNU0GU2GU 发电机额定电压发电机空载电压（无功电流为零）发电机带额定无功负荷时的电压 2 2、调差系数的概念、调差系数的概念 调差系数可理解为发电机无功功率从零增加到额定值时机端电压的相对下降值。 可见，调差系数越小，无功负荷变化时发电机端电压变化越小； 调差系数表征了励磁调节系统维持发电机端电压的能力。 无功调节特性也称为调差特性。 3、调差环节的作用、调差环节的作用 0为正调差系数，其调差特性下倾，即发电机端电压随无功电流增大而降低； 正调差特性主要用来稳定并联运行机组间无功电流的分配，所以正调差环节也称为电流稳定环节。 uK3、

10、调差环节的作用、调差环节的作用 QCG， 则在极短的时间内（延时0.06S），置欠励限制标志。 从而驱动欠励控制程序，使进相无功功率限制在允许值QCG。 同步发电机解列运行时，其机端电压有可能升得较高，其频率也有可能降得较低，如果其机端电压与其频率的比值UGf（称为伏赫比）过高，则同步发电机、主变压器（单元接线机组）的铁芯就会发生磁饱和，使空载激磁电流加大，造成铁芯过热。 因此有必要对UGf比值加以限制。伏赫限制的任务就是在机组解列运行时，确保UGf比值不超出安全数值之外。UGf比值的整定值通常取标么值1l115左右。 V/F限制限制：是为防止发电机及其出口变压器出现磁饱和。图4-17 VF限

11、制原理04547.550UFGUFG1UFG2AB逆变f(Hz)当发电机频率为47.5HZ时，则限制电压给定值不大于UFG1；若频率进一步下降，则按曲线AB限制电压给定值；当频率小于45HZ时，则逆变灭磁。 在发电机输出一定的有功功率P时，其允许输出的最大无功负荷，受到允许的额定励磁电流和允许的额定定子电流两方面的限制。 为保证发电机的安全运行，根据发电机的PQ特性曲线，限制发电机在一定的有功功率P下，输出的无功负荷Q。 强行励磁强行励磁当机端电压降低到一定程度，迅速将发电机的励磁电压升高到顶值的措施，称为强行励磁，简称强励。 强行励磁的作用强行励磁的作用有助于电网稳定运行提高继电保护动作的灵

12、敏度缩短故障切除后系统电压的恢复时间并有利于用户电动机的自启动。 强励指标强励指标1、强励倍数、强励倍数 强励时能达到的强励时能达到的最高励磁电压与额定励磁最高励磁电压与额定励磁电压的比值电压的比值，称为强励倍数。，称为强励倍数。 通常为通常为1.22倍倍fdNfdUmaxQUK 强励指标强励指标2、励磁电压响应比、励磁电压响应比反映励磁响应速度的大小反映励磁响应速度的大小 定义：定义：t内励磁电压等速上升的数值与额定励磁内励磁电压等速上升的数值与额定励磁电压之比电压之比称励磁电压响应比，即称励磁电压响应比，即:stUbcfdN/电压标么值励磁电压响应比 中小机组上，如果没有强励效果或励磁顶值

13、不高、励磁响应速度不够快 ，可采用继电强励。 强励接触器KM的触头将励磁机磁场电阻RC、固定电阻R1 短接，实现强励。 采用两只低电压继电器KV1、KV2，防止任一TV二次断线造成误强励； 发电机出口断路器辅助触点QF ，防止发电机在起动、事故跳闸过程中发生误强励；自动灭磁开关辅助触点DM ，防止事故跳闸过程中发生误强励； 逆变灭磁继电器的常闭触点K，防止逆变灭磁过程中发生误强励。低电压继电器动作电压低电压继电器动作电压应考虑到当发电机电压恢复到正常值时继电器能可靠返回一般取 85UN。 opU 灭磁的定义灭磁的定义灭磁就是把转子绕组的磁场尽快减弱到最小程度。 灭磁的用途灭磁的用途运行中的发电

14、机，如果出现内部故障或出口故障，继电保护装置应快速动作，将发电机从系统中切除，但发电机的感应电势仍然存在，继续供给短路点故障电流，将会使发电设备或绝缘材料等严重损坏。因此当发电机内部或出口故障时，在跳开发电机出口断路器的同时，应迅速将发电机灭磁。 对灭磁的基本要求对灭磁的基本要求 1）灭磁时间要短。2）灭磁过程中转子过电压不应超过允许值，其值通常取额定励磁电压的45倍。3）灭磁后，机组剩磁电压不应超过500V。 常用的灭磁方法 利用放电电阻灭磁利用放电电阻灭磁利用灭弧栅灭磁利用灭弧栅灭磁用可控整流桥逆变灭磁用可控整流桥逆变灭磁非线性电阻灭磁非线性电阻灭磁利用放电电阻灭磁利用放电电阻灭磁将磁场能

15、转换为热能，消耗于电阻上。将磁场能转换为热能，消耗于电阻上。 灭磁速度随电流的减小而越来越缓慢，使整个系统的灭磁时间比较长。但这种灭磁方式接线简单，动作可靠，造价低廉。利用灭弧栅灭磁利用灭弧栅灭磁将磁场能转换为电弧能，将磁场能转换为电弧能，消耗于灭弧栅片中。消耗于灭弧栅片中。 只能在部分情况下获得比较快的灭磁速度，而且它完全依靠耗能型灭磁开关来实现灭磁，导致灭磁开关的负担比较重，大容量的灭弧栅的制造困难，在励磁电流较小时由于开关横向磁场减弱导致容易断弧等原因，灭弧栅灭磁系统很难在大型机组上得到推广应用。可控整流桥逆变灭磁可控整流桥逆变灭磁将励磁绕组中储存的能将励磁绕组中储存的能量反送回交流电源

16、侧。量反送回交流电源侧。 在自并励励磁系统中，随着机端电压的衰减，其灭磁作用显著下降，因此更多的是用于正常停机时灭磁，而在故障时仍然需要专门的灭磁装置来实现快速灭磁。非线性电阻灭磁非线性电阻灭磁将能量在将能量在Rn和励磁绕组内阻上消耗掉。和励磁绕组内阻上消耗掉。 因非线性电阻具有电阻电压受电流变化影响很小的特性，因此它具有较快的灭磁速度，灭磁曲线比较接近理想曲线，是目前应用最为广泛的灭磁方式。 模拟量输入和电量变送器模拟量输入和电量变送器 CPU系统 接口电路 同步和数字触发控制电路 并行I/O和显示接口 电力系统稳定器简称电力系统稳定器简称PSS，是为抑制系统低频振荡和提高电力系统动态稳定性而设置的。 PSS是在自动电压调节的基础上以转速偏差、功率偏差、频率偏差中的一种或两种信号作为附加控制，其作用是增加对电力系统机电振荡的阻尼，以增强电力系统动态稳定性。当前，PID+PSS的控制方式，在励磁系统中获得了广泛的应用。 PID计算就是比例、积分、微分运算 输入的是偏差信号电压，输出的是控制信号电压。 对以下信号运算（1）主控制信号。即电压偏差（2）反馈控制信号（3）限制控制信号 由测量比较、综合放大、移相触发等环节组成（一）测量比较环节（一）测量比较环节 作用