励磁系统讲解

1、励磁系统的组成 发电机励磁系统是提供发电机转子磁场电流的装置，由励磁调节器、功率整流器、灭磁及转子过压保护回路、起励单元、测量用电压互 感器、电流互感器及励磁变压器6个部分组成，其系统原理框图如下图所示。系统原理框图各部分的主要组成器件名称主要组成器件调节器CPU板、电源板、测量板、脉冲板、开出板、总线板、液晶显示板，外围包括一个双机切换单元 功率整流器6个可控硅组件（硅元件、散热器)、脉冲变、快熔、风机及其控制回路、阻容保护 ，过电压保护灭磁系统灭磁开关及控制回路、过压检测、厂用电切换回路、转子电压电流测量单元起励单元电源开关、起励接触器、起励二极管、限流电阻测量单元机端PT、CT，系统PT

2、，励磁变副边CT,变送器测量，DUI励磁变变压器本体、测温电阻、低压侧CT调节器原理框图 该调节器由两个自动电压调节通道（A 、B）组成，A套和B套调节器是以80C196为核心的数字调节器，这二个通道从测量回路到脉冲输出回路均完全独立。调节器以热备用方式工作，其中一个自动电压调节器作为工作通道，另一个自动电压调节通道以跟踪备用。两个通道的输出在任一时刻只有一个通道有效。 调节模式A,B通道-数字式两种调节模式对比数字式模拟式调节原理数字式PID+PSSPID调节电路反馈量机端电压/励磁电流励磁电流移相软件移相硬件移相脉冲形成软件控制硬件控制给定软件寄存器数字电位器同步信号中断信号硬件捕获CPU

3、板的功能调节功能： 给定值设置、AVR调节器（PID+PSS)、AIR、调差、恒Q/PF控制、软起励、跟踪限制功能 V/F限制、过励限制、欠励限制其它功能 调节参数在线修改、容错控制（防增、减磁接点粘连、防并网后误逆变）数据采集 机端PT、CT、系统PT、励磁变副边CT 数据计算 机端PT、CT、系统PT、励磁变副边CT、电压频率、有功、无功数据传递 将相关数据储存到RAM，供CPU采集I/O板的功能接收对调节器的控制指令 增、减磁、开机令、停机令、并网令等CAN总线通讯 将调节器相关数据与显示屏、后台连接故障信号输出 PT故障、脉冲故障、同步断相数字式脉冲信号的输出 输出数字式脉冲信号到开关

4、量总线板，产生六相脉冲信号 DCU功能实现各种开关量信号转接； 实现脉冲控制，如残压起励、切脉冲、功率柜脉冲投退等；DC24V电源检测；通道切换操作；A/B通道故障检测及自动切换控制；模拟量测量板（AC板）（1）对机端PT、CT、系统PT、励磁变副边CT等交流采样电气量实现电气隔离；（2）对模拟量进行信号调理；励磁功率柜组成部分： 1、6个可控硅组件（硅元件、散热器） 2、6个快速熔断器 3、6个脉冲变压器 4、风机及其控制回路 5、过压保护单元 6、脉冲功放板 7、测量单元(分流器、温度，风压继电器等) 8、电流表及故障状态指示灯硅元件励磁电压：在确定的运行条件下，励磁系统给出额定励磁电 流

5、的条件下，励磁系统能够提供在发电机端部的直流电压。励磁电流：在确定的运行条件下考虑发电机励磁要求，励磁 系统能够提供得到在其输出端的直流电流。型号：一般对可控硅而言主要注意两个比较重要的参数： 1，通态平均电流IT(AV)，整流管用额定正向平均电流参数 2，反向重复峰值电压VRRM风机型号：数量：每个功率柜1个脉冲变压器连接强电和弱电回路的关键部件，主要起隔离 作用，一次侧为低压，二次侧为高压。脉冲变压器与普通变压器的区别：脉冲变压器传递脉冲或方波，功率小，频率高，选用高导磁材料；普通变压器传递正弦波，功率大，频率低。我们一般选用的是24V脉冲电压。 如果脉冲变压器脉冲消失一相，对应可控硅将不

6、导通，此时波形将会由6个变成4个。这时的励磁系统是可以继续运行的。有两相为2个波头，此时应退出运行。灭磁回路灭磁方式正常停机逆变灭磁事故停机跳灭磁开关将能量转移到灭磁电阻进行灭磁灭磁电阻：ZnO或者线性电阻 线性电阻灭磁是用线性电阻作为耗能器件，随转子电流的降低，电阻上的电压也降低，电阻上的耗散功率成倍地降低，相对来讲，灭磁时间较长。 非线性电阻（目前有ZnO、SiC）的电阻特性不同，电流降低时，电阻上电压不是 成比例地下降（降低很少或者基本上不降低，取决于非线性系数），在非线性电阻上耗散的功率相对线性电阻就要大些，灭磁时间较短。作用：消除发电机和励磁系统磁场，使发电机尽快降低电压到零。灭磁柜

7、主要组成单元1、灭磁开关2、灭磁电阻3、直流变送器4、起励回路灭磁开关功能：事故情况下，实现对励磁回路的可靠切断。型号： 具体使用的有三个型号江苏国星电GXW1M-630型 安徽时代科聚DMX2型磁场断路器起励单元组成： 1、起励电源开关（用于引入起励电源） 2、起励接触器（用于控制起励回路的投切） 3、起励二极管（单相半波整流、转子正向电压的阻塞） 4、限流电阻（限制起励电流的大小）外部PT、CT1、机端PT（作为AVR的反馈信号；P、Q的计算依据）2、机端CT（P、Q的计算依据；定子电流限制，防误逆变）3、系统PT（作为网压跟踪的比较信号）4、励磁变副边CT（作为AIR的反馈信号；过励限制

8、、强励、过励保护的判断依据）励磁变压器型式 三相环氧树脂浇注干式变压器 ZSC9-500/10.5组成方式三相变压器联结组别Y/11 额定容量500KVA 励磁变压器配有低压侧CT。温控装置：每相装一个PT100的测温电阻，每相装一个温度计，带两对报警和跳闸信号。 励磁变压器作用：正常运行期间，励磁系统由发电机机端电压经励磁变供电。励磁变是将发电机电压转变为整流桥的输入电压，并在电气上将发电机电压与发电机磁场绕组之间隔离。励磁变压器与普通变压器之间的区别：励磁变由于带整流回路，可控硅关断、开通会产生谐波，为了防止谐波（特别是三次谐波）通过变压器传递，励磁变通常有个绕组接成三角形。励磁变中性点为

9、什么不能接地：主变压器中性点接地是为了避免三相负载不平衡时导致中性点偏移使相间电压不平衡。而励磁系统本身是三相平衡负载，为了抑制谐波，大多数励磁变均采用Y/ 接线方式。一次是Y形接线，但与发电机机端相连，而发电机多是不接地、经消弧线圈或接地变压器接地系统。如果励磁变中性点接地，发电机励磁绕组则经过一个变压器阻抗接地。当发电机单相故障时发生将有大电流流过，烧毁励磁变，所以励磁变中性点一般是不接地。励磁变只有铁芯可以接地。运行操作要点1、机组启动前的检查（1）检查各电源开关、断路器是否处于正确位置，重点检查：励磁变压器高低压侧开关、PT高压侧开关、起励电源开关、调节器电源开关、功率柜脉冲投切开关、

10、整流/逆变开关。（2）检查A/B调节器运行指示灯，是否正常闪烁。（3）检查各显示屏的显示及状态指示是否正常，如：是否A套运行、B套备用；是否设置为自动电压调节；残压起励、系统电压跟踪是否投入；A/B套通讯是否正常。2、励磁系统的启动模式（1）在自动电压方式下（即A/B套的自动电压方式）： A.正常起励：发电机升压后，直到设定的额定机端电压。 B.零起升压：发电机升压后，机端电压约为20额定机端电压。（2）在恒励磁电流调节方式下（即A/B套手动调节） 发电机升压后，励磁电流总是处于下限值，该值一般为额定励磁电流的20，此时发电机机端电压约为额定值的20。3、励磁系统的起励电源模式（1）残压起励：

11、 特点：在发电机有足够剩磁，保证施加在可控硅整流桥阳极的电压510V，励磁系统可以实现残压起励，按照设定的电压给发电机组建压。（即残压起励也可以实现零起升压或正常起励）（2）辅助电源起励 发电机升压时，励磁系统通过起励回路将外部起励电源（一般为DC220V，也可以为AC220，但需整流）输入励磁绕组，实现起励。4、励磁系统的起励控制流程（1）根据实际要求设置启动模式及起励电源模式。如：新机组首次起励，一般选择自动方式、零起升压、辅助电源起励。（2）两种起励控制方法： A.远方自动起励 要求：“95转速信号”及“投励磁”同时有效。 B.近方手动起励 要求：人工按调节器上的“起励”按键。有触摸屏的

12、可以在触摸屏上操作。5、通道切换的原则（1）当运行通道出现故障后，将自动切换到备用通道。（2）手动切换通道时，应保证主备用通道控制信号一致。（3）发生通道切换后，注意通过调节器的故障功能检查故障发生的原因。（4）在确认故障原因已排除且通道运行正常后，可以将运行通道重新切换回原运行通道，但切换时应密切观察，一旦出现问题，应马上切回备用通道。 （5）在切回原运行通道后，应将运行模式重新设为“自动电压”模式。 6、二个通道之间的人工切换方法（1）当A通道运行时，可以任意按“B通道运行” 选择B通道作为备用通道，对应的面板灯也将点亮。（2）按“I或II通道”按钮，即可以从A通道切换至已选好的通道。（3

13、）一般情况下，调节器的“通道跟踪”功能总是投入状态，除非做过励限制或欠励限制等试验。7、系统电压跟踪功能（1）当系统PT引入励磁系统后，可以投入“系统电压跟踪功能”，目的：通过和系统PT比较，励磁系统可自动调节机端电压与系统电压一致，便于并网。（2）“系统电压跟踪”有效的条件 A.调节器显示屏上的“系统电压跟踪”功能投入； B.系统电压大于80； C. 处于A/B通道运行； D. 发电机出口断路器分断（即机组处于空载状态，未并网）。8、增减磁操作（1）哪些操作可以实现增减磁控制? A. 远方增减磁信号：包括中控室、LCU、同期装置； B. 近方的增减磁按钮； C. 系统电压跟踪功能投入时（未并

14、网时）； D. 恒无功/功率因素调节功能投入时（并网后）。（2）如何判断远/近方增减磁哪个有效？ 方法：在调节柜对外接线端将远方输入的增减磁信号线解除。（3）注意增减磁接点在连续接通5s后将自动闭锁，防止接点粘连。人工进行增减操作时，应注意及时将信号复归后再操作。9、停机逆变操作（1）哪些操作可以实现励磁停机逆变控制? A. 远方停机逆变信号：包括中控室、LCU； B. 近方的逆变旋钮； C. 机组频率低于45HZ。（空载时）（2）注意以下两种情况下，逆变无效： A. 发电机出口断路器合。 B. 定子电流10额定值（但在C通道无此限制）。10、灭磁开关的操作（1）正常停机采用逆变灭磁，不需要跳

15、灭磁开关。（2）在并网状态下，严禁跳灭磁开关；（3）进口灭磁开关一般有两路分闸回路，可以保证灭磁开关的可靠分断，但应在检修时对两个回路都进行检查。 （4）励磁系统内部自动分闸信号只有1个：逆变灭磁失败分闸。（5）过压、过励、失磁等分闸指令均由外部保护装置控制。11、机组并网后的操作（1）观察并网瞬间无功数值的大小，若无功为正，且很大或为负，均说明并网时机端电压与网压没有一致，需要重新调整。（2）观察励磁调节柜上有功、无功的显示是否正常。（3）观察远/近方增减磁操作是否正常。（增磁无功增，减磁无功减）（4）确保发电机出口断路器接点已送入励磁系统。（5）测试调差单元是否工组正常。对于多台机组并联运

16、行，若某台机组增磁，发生和其它机组争抢无功情况，应将励磁装置调差率往正方向增大。（6）若电网电压波动频繁，易引起机组无功的波动，此时可以投入“恒无功调节”，励磁装置将按设定的无功给定值自动增减磁，以保持机组输出无功数值的恒定。（7）通过调节器显示屏的“恒无功调节”触摸键或监控系统的串行通讯控制可实现上述功能。（8）若要保持发电机功率因数的恒定，此时可以投入“恒PF调节”，励磁装置将按设定的功率因数给定值自动增减磁，以保持机组输出功率因数数值的恒定。（9）通过调节器显示屏的“恒PF调节”触摸键或监控系统的串行通讯控制可实现上述功能。12、机组并网后特殊情况的处理（1）并网瞬间突抢无功。 处理：进

17、一步调整同期装置或励磁系统的调压精度。（2）并网后稳定运行时出现无功突增 处理：主要原因为发电机反馈电压降低，可能为系统电压降低或PT测量回路故障及接触不良，可以操作减磁指令使无功降低。减磁时间可能较长（如机端反馈电压降低5，则需要减磁指令接通10s以上才能将无功恢复正常）。（3）并网后稳定运行时出现无功突降 处理：主要原因可能为系统电压升高或其它并联机组增加无功。此时可以采取增磁措施。（4）并网后稳定运行时出现无功突然大幅来回波动，无法稳定。 处理：首先判断电压给定有无变化，若有，则应判断是外部还是励磁系统内部的增减磁指令在发挥作用（因为监控系统的无功闭环调节也可能出现故障）。若无，则应考虑

18、PT电压及其采集单元可能存在问题，可以采取切换至备用通道的方法判断，若切换后正常，则原通道有问题。若切换后仍属同样现象，属于系统电压波动的可能较大。（5）励磁系统失磁 处理：先不要查找原因，应第一时间切换到备用通道运行，若仍无法改善，应紧急停机，然后在做静态试验分析查找原因。（6）并网后因为误操作将灭磁开关分断。 处理：立即启动紧急停机流程。（7）发现励磁系统过压保护信号频繁发出 处理：原因是转子绕组可能存在故障，导致转子过电压，灭磁过压保护电阻动作。此时马上应降低机组负荷，将发电机组解列，在空载情况下观察转子绕组是否工作正常，若仍有信号发出，则过压测量回路可能存在问题，导致信号误发；否则应停

19、机处理。（8）某个功率柜出现故障，已不能运行，如快熔熔断，阻容保护故障，桥臂断流等。 处理：将该功率柜脉冲切除，将该柜退出运行。其它功率柜视情况适当减少总的励 磁电流输出。（9） 风机电源消失，风机全停。 处理：密切观察功率柜风道温度，视情况最好减少励磁电流的输出，若满载输出，500A级功率柜不能超过30分钟，1000A/2000A级功率柜不能超过120分钟。常见故障及其处理方法1、起励不成功 原因1：起励按钮/按键接通时间短，不足以使发电机建立维持整流桥导通的电压。 处理方法：保持起励按钮持续接通5秒以上。 原因2：发电机残压太低，却仍然投入 “残压起励”，这样即使按起励按钮超过5秒，也不会

20、起励成功。 处理方法：切除“残压起励”功能，直接用辅助电源起励。 原因3：将功率柜的脉冲投切开关仍置于切除位置。 原因4：整流桥的交流电源未输入（励磁变高压侧开关或低压侧开关未合上）。 原因5：同步变压器的保险丝座开关未复位。 原因6：机组转速未到额定，而转速继电器提前接通，造成自动起励回路自动退出。 原因7：起励电源开关未合，起励电源未送入起励回路。 原因8：起励接触器未动作或主触头接触不良。 原因9：起励电源正负极输入接反，导致起励电流无法输入转子。 原因10：起励电阻烧毁开路。 原因11：转子回路开路。 原因12：转子回路短路。 原因13：始终存在“逆变或停机令”信号。（近方逆变旋钮开关

21、未复位；远方监控或保护的停机令信号未复位） 原因14：灭磁开关控制回路的分闸切脉冲或分闸逆变信号始终保持。 原因15：调节器没有开机令信号输入。 原因16：可控硅整流桥脉冲丢失或可控硅损坏。 原因17：调节器故障 原因18：调节器脉冲故障。 原因19：脉冲电源消失或电路接触不良。 原因20：灭磁开关触头接触不良。2、起励过压 原因1：励磁变压器相序不对。 原因2：PT反馈电压回路存在故障。 原因3：残压起励回路没有正确退出。 原因4：调节器输出脉冲相位混乱。3、功率柜故障 原因1：风压低，风压继电器接点抖动。 处理方法：调整风压继电器行程开关的角度。 原因2：风温过高，温度高于50度。 处理方

22、法：对比两个功率柜，检查测温电阻是否正常。 原因3：电流不平衡，6个可控硅之间均流系数10，任一相电压低于三相平均值的83。原因1：PT高压侧保险丝熔断 处理方法：测量PT输入端三相电压，检查电压是否平衡。原因2：模拟量总线板故障，其中间电压互感器或接线插头有问题。 处理方法：将输入A/B套DSP板的接线插头互相调换测试。原因3：调节器DSP板故障，导致PT电压测试不准确 处理方法：更换对应的DSP板，或将A/B套DSP板互换。5、调节器故障原因1：调节器硬件故障，包括CPU、DSP、I/O板故障。 处理方法：更换对应的电路板，或将A/B套电路板互换。原因2：同步信号没有输入调节器。 处理方法

23、：检查进入开关量总线板的同步信号是否正常。原因3：程序跑飞或CPU死机造成程序运行超时 处理方法：按RESET键将程序重新启动，观察程序重新运行是否正常。6、调节器脉冲故障原因1：调节器脉冲没有正常产生。 处理方法：更换对应A/B套的通道接口板，或对应的单片机芯片。原因2：同步信号没有输入调节器。 处理方法：检查进入开关量总线板的同步信号是否正常。 （注：此时也将出现“调节器故障”信号）7、调节器电源故障原因1：A/B套调节器微机电源消失。 处理方法：检查对应A/B套的微机电源输出的12V，-12V，5V电源输出是否正常。（注：此时也将出现“调节器检测系统故障”及“调节器通讯故障”信号）原因2

24、：调节器插件没有正确插入或接线端子排松动。 处理方法：检查各插件是否正确进入插槽，对应的接线端子有无松动。8、调节器检测系统故障原因1：A/B套调节器通道接口板上的检测芯片故障。 处理方法：更换对应的故障检测芯片。原因2：调节器微机电源故障。 处理方法：检查微机电源是否正常。原因3：LOU板出现故障，无法正确监测故障检测芯片发出的方波脉冲信号。 处理方法：更好LOU板。9、C通道故障原因1：C套调节板上的检测芯片故障。 处理方法：更换对应的故障检测芯片。原因2： C套调节板上的脉冲触发模块故障。 处理方法：更换对应的脉冲触发模块。原因3： C套调节板上的电源模块故障。 处理方法： 检查C套调节

25、板上的7812/7805电源模块。10、CAN总线故障原因1：LOU板故障，无法实现CAN通讯。 处理方法：更换LOU板。原因2： LOU板或调节器显示屏的CAN总线接头接触不良。 处理方法：更换对应的CAN总线接头。原因3： 调节器显示屏接口板或调节器的CAN通讯卡故障。 处理方法： 检查对应接口板或CAN卡。11、通讯故障原因1：对应的电路板单片机死机或程序跑飞。 处理方法：按对应电路板上的复位按钮重新启动程序。原因2：对应的CAN总线接头接触不良。 处理方法：更换对应的CAN总线接头。原因3：对应的电路板的CAN通讯口工作异常。 处理方法： 更换对应的电路板。12、交流电源消失条件：厂用

26、电源供电回路的交流接触器不带电 原因1：外部厂用电源消失。 处理方法：检查确认外部厂用电源是否消失。原因2：交流接触器线圈损坏。 处理方法：更换对应的交流接触器。原因3：接线错误，交流接触器线圈未正确驱动。 处理方法： 检查接触器线圈的接线回路。13、直流电源消失条件：DC220/110V直流电源供电回路不带电 原因1：外部直流电源消失 。 处理方法：检查确认外部直流电源是否消失或对应的保险丝是否熔断。（注：此时“DC24V II段故障”信号也将发出）原因2：电源监测继电器线圈损坏或未正确动作。 处理方法：更换对应的监测继电器或检查其线圈是否正确带电。14、过压保护动作条件：非线性灭磁及过压保护电阻动作 原因1：灭磁开关带负荷分断。 处理方法：这时的非线性电阻为正常耗能状态，不属于故障，将出现的“过压保护”信号复归即可。