同步电机励磁系统 第1部分：定义 征求意见稿

1GB/T7409.1—XXXX同步电机励磁系统第1部分：定义本文件界定了同步电机励磁系统的术语。本文件适用于大、中型同步旋转电机励磁系统。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3总则3.1励磁系统excitationsystem提供同步电机磁场电流的装置，包括所有调节与控制元件、励磁功率单元、磁场过电压抑制、灭磁装置以及其他保护装置。3.1.1数字励磁系统digitalexcitationsystem调节、控制、限制和保护功能中部分或全部采用数字技术实现的同步电机励磁系统。3.1.2可逆励磁系统reversibleexcitationsystem能够强制改变同步电机绕组或励磁绕组磁通方向的励磁系统3.2励磁功率单元exciter由励磁控制调节的，为同步电机提供磁场电压和磁场电流的功率电源。注：电源举例,如:一台旋转电机及与之联接的整流器，旋转电机可以3.3励磁控制excitationcontrol根据励磁功率单元、同步电机及与之联接的电网在内系统的状态信号特征，调节励磁功率的控制。3.4励磁控制系统excitationcontrolsystem包括运行在电力系统的同步电机及其励磁系统的反馈控制系统。2GB/T7409.1—XXXX3.5励磁绕组端部fieldwindingterminals同步电机励磁绕组的输入部位。注2：对于无刷电机，旋转整流器与电机励磁绕组3.6励磁系统输出端excitationsystemoutputterminals励磁系统装置的输出部位。3.7额定磁场电流IfNratedfieldcurrentIfN同步电机运行在额定电压、电流、功率因数与转速下，其励磁绕组中的直流电流。3.8额定磁场电压UfNratedfieldvoltageUfN在励磁绕组上产生额定磁场电流所需要的电机励磁绕组端部的直流电压。这时励磁绕组的温度应是在额定负载、额定工况以及初级冷却介质在最高温度条件下的温度。注：假如同步电机有一个周期负载，使励磁绕组温度不能达到稳定，那么U应是在周期负载中励磁绕组达到的最3.9空载磁场电流If0no-loadfieldcurrentIf0同步电机在空载、额定转速下产生额定电压所需的电机励磁绕组的直流电流（见图2）。注：当用计算机表述励磁系统模型时，气隙3GB/T7409.1—XXXX3.10空载磁场电压Uf0no-loadfieldvoltageUf0在励磁绕组温度为25℃时，产生空载磁场电流所需的电机励磁绕组端部的直流电压。3.11气隙磁场电流IfgairgapfieldcurrentIfg在空载气隙线上产生同步电机额定电压理论上所需的励磁绕组中的直流电流（见图2）。3.12气隙磁场电压UfgairgapfieldvoltageUfg当励磁绕组电阻等于UfN/IfN时，产生气隙磁场电流所需的同步电机励磁绕组端部的直流电压。注：当用计算机表述励磁系统模型时,气隙磁3.13励磁系统额定电流IeNexcitationsystemratedcurrentIeN在规定的运行条件下，并考虑通常由于电机电压和频率变化引起电机对励磁的最大要求时，励磁系统能够长期连续输出的最大直流电流。3.14励磁系统额定电压UeNexcitationsystemratedvoltageUeN在规定的运行条件下，励磁系统输出额定电流，并考虑大多数通常由于电机电压和频率变化引起电机对励磁的最大要求时，励磁系统能够提供的在其输出端的直流电压。注：励磁系统额定电压至少满足同步电机磁场的最大励磁要求（通常与电3.15励磁系统顶值电流IpexcitationsystemceilingcurrentIp励磁系统在连续提供额定磁场电流的情况下，其输出端能够提供规定时间的最大直流电流。3.16励磁系统正顶值电压UpexcitationsystempositiveceilingvoltageUp在规定的条件下，励磁系统从它的输出端能够提供的最大直流电压。注1：对于从同步电机电压和电流（假如有）取得电源特定设计参数将影响励磁系统的输出。对于这种系统，顶值电压的确定要考虑电压降及电流注2：对于使用旋转励磁机的励磁系统，顶值电压3.17励磁系统负顶值电压UnexcitationsystemnegativeceilingvoltageUn在规定的条件下，励磁系统从它的输出端能够提供的（假如有）最大负向直流电压。3.18励磁系统空载顶值电压Up0excitationsystemno-loadceilingvoltageUp0励磁系统不带负载时，从它的输出端能够提供的最大正向直流电压。3.19励磁系统负载正顶值电压UpLexcitationsystemon-loadpositiveceilingvoltageUpL在同步电机的额定工况，在初始电流为额定磁场电流的情况下，励磁系统能够提供的最大正向直流3.20励磁系统负载负顶值电压UnLexcitationsystemon-loadnegativeceilingvoltageUnL在同步电机的额定工况，在初始电流为额定磁场电流的情况下，励磁系统从它的输出端能够提供的（假如有）最大负向直流电压。3.21励磁系统标称响应VeexcitationsystemnominalresponseVe由励磁系统的电压响应曲线确定的励磁系统输出电压的增量（见图3）与额定磁场电压的比值。见公式（1ΔU e0.5UΔU4GB/T7409.1—XXXX注2：在励磁系统带有电阻等于UfN/IfN及足够的电感负载下，确定励磁系统标称响应，注3：励磁系统标称响应是这样确定的，开始的励磁系统电压等于同步电机的额定磁场电压。然后，输入一个特定注4：对于从同步电机电压和电流（假如有）取得电源的励磁系统，电力系统扰动的性质与励磁系统及同步电机的特定设计参数将影响励磁系统的输出。对于这种系统，励磁系统标称响应的确注5：对于使用旋转励磁机的励磁系统，励磁系统标称响应在额定转速3.22励磁系统电压响应时间excitationsystemvoltageresponsetime从同步电机的输出电压产生特定的阶跃变化始，到励磁系统的输出端电压达到顶值电压和额定磁场电压之差的95%所需的时间。3.23高起始响应励磁系统highinitialresponseexcitationsystems5GB/T7409.1—XXXX电压响应时间小于等于0.1秒的励磁系统。3.24励磁系统顶值电流倍数KIPexcitationsystemceilingcurrentratioKIP励磁系统顶值电流与额定磁场电流的比值。3.25励磁系统顶值电压倍数KUPexcitationsystemceilingvoltageratioKUP励磁系统顶值电压与额定磁场电压的比值。3.26电压静差率εstatic-voltageerrorratioε负载电流补偿单元切除、原动机转速及功率因数在规定范围内变化，发电机负载从额定变化到零时端电压变化率。见公式（2式中：ε——电压静差率，用百分比表示；U0——空载时发电机端电压，单位为伏特（VUN——额定负载下的发电机端电压，单位为伏特（V）。3.27电压调差率DvoltagecompensativeratioD发电机在功率因数等于零的情况下，无功电流从零变化到额定定子电流值时，发电机端电压的变化率。见公式（3负载电流补偿单元退出后的电压调差率称自然电压调差率D0。D=式中：0UU0UND——电压调差率，用百分比表示（%U0——空载时发电机端电压，单位为伏特（VUN——额定负载下的发电机端电压，单位为伏特（VU——功率因数等于零、无功电流等于额定定子电流值时的发电机端电压，单位为伏特（V）。3.28无功电流补偿率KRCCreactivecurrentcompensativeratioKRCC因负载电流补偿单元的无功分量投入而产生的电压调差率的增量。见公式（4KRCC=DD0 （4）式中：KRCC——无功电流补偿率，用百分比表示；D——电压调差率，用百分比表示（%D0——自然电压调差率，用百分比表示（%）。3.29超调量MpovershootMp发电机阶跃试验中，发电机端电压的最大值和最终稳态值的差值与阶跃量之比。6GB/T7409.1—XXXX注1：发电机在空载额定工况下，突然改变电压给定值，使同步发电机3.30调节时间TssettlingtimeTs发电机阶跃试验中，从电压给定跃变开始到发电机端电压与新的稳态值的差值对端电压稳态变化量之比不超过规定值△所需时间。3.31上升时间TRrisingtimeTR发电机阶跃试验中，发电机端电压从前后稳态量差值10%到90%的时间。3.32振荡次数noscillationtimesn在调节时间内，发电机端电压变化的波峰次数和波谷次数的平均数。式中：MP——超调量，用百分比表示；7GB/T7409.1—XXXXUm——发电机端电压最大值，单位为伏特（VU01、U02——发电机端电压前稳态值和后稳态值，单位为伏特（VTS——调节时间，单位为秒(s)。3.33励磁系统强迫切除excitationsystemforcedcut-off由于励磁系统故障导致同步电机解列。3.34励磁系统年强迫切除率F.O.Rexcitationsystemforcedcut-offratioforayearF.O.R在一年内，用百分数来表示的励磁系统强迫切除小时数对投运小时数与强迫切除小时数之和的比值。3.35励磁系统误强励excitationsystemabnormalforcing因励磁系统失控导致励磁系统输出异常升高。3.36电压控制主环mainvoltagecontrol保证同步发电机端电压按预设目标快速、稳定调节的励磁控制环节；注：其主要功能包含负载电流补偿、励磁反馈环节及3.37辅助限制环节auxiliarylimiters励磁调节器中除电压控制主环以外的辅助限制环节。4励磁功率单元种类4.1旋转励磁机功率单元rotatingexciter使用从主轴获得机械功率，并将电气功率输出到励磁绕组的旋转电机的励磁功率单元。4.1.1直流励磁机励磁功率单元d.c.exciter使用换向器与电刷提供直流的励磁机励磁功率单元。4.1.2交流励磁机励磁功率单元a.c.exciter可提供交流功率且含有可输出直流电流整流器的励磁机励磁功率单元。4.1.2.1静止整流器交流励磁机励磁功率单元ACexciterwithstationaryrectifiers使用静止整流器的交流励磁机励磁功率单元,其输出与同步电机励磁绕组滑环的电刷相联接。4.1.2.2旋转整流器交流励磁机励磁功率单元ACexciterwithrotatingrectifiers(brushlessexciter)使用与同步电机同轴的旋转整流器的交流励磁机功率单元，其输出不经过滑环或电刷，而直接与同4.2静止励磁功率单元staticexciter从一个或多个静止电源取得功率，使用静止整流器提供励磁电流的励磁功率单元。4.2.1电压源静止励磁功率单元potentialsourcestaticexciter仅从电压源取得功率并使用可控整流器的静止励磁功率单元。4.2.2复合源静止励磁功率单元compoundsourcestaticexciter从与同步电机机端量相关的电流源和电压源取得功率的静止励磁功率单元。两个电源可以在整流器交流侧或者直流侧迭加，可以以串联或者并联方式迭加。整流器可以设计成可控的或不可控的。4.2.3辅助线圈源静止励磁功率单元auxiliarywindsourcestaticexciter能量是从位于主同步电机定子的一个单独的专用线圈获得的静止励磁功率单元。4.3副励磁功率单元pilotexciter为另一个励磁机励磁功率单元提供励磁功率源的设备。8GB/T7409.1—XXXX5控制功能5.1电压调节voltageregulation将同步电机的端电压与给定值进行比较，并按其偏差以适当的控制规律调节励磁功率单元的输出的功能。5.2负载电流补偿loadcurrentcompensation能影响电压调节器，使其控制除同步电机电压测量点之外其它点电压的功能。注：负载电流补偿的一种应用是部分补偿外部阻抗引起的电压降，另一种5.3过励限制overexcitationlimitation限制励磁电流在同步电机和励磁设备允许的范围内的功能。5.4定子电流限制statorcurrentlimitation防止定子电流超过限定值的功能。注：如果同步电机工作在过励状态，限制器会减少励磁，这与欠5.5欠励限制underexcitationlimitation励磁减少时限制同步电机不超越静态稳定极限，或不超越由定子端部铁心发热而要求的隐机同步电机的热容量。5.6V/Hz限制voltsperhertzlimitationV/Hz限制器的目的是防止同步电机或变压器过磁通，如果同步电机频率低于某设定值，根据频率的变化按比例减少同步电机的端电压；如果发电机端电压过高时，限制功能也会动作。5.7电力系统稳定器powersystemstabilization通过控制励磁功率电源的输出，来抑制同步电机功率振荡的调节功能。5.8自动电压调节器automaticvoltageregulator将同步发电机端电压与给定值进行比较，并按其偏差以适当的控制规律调节励磁输出的装置。5.9手动励磁调节器manualcontroller（fieldcurrentregulatororfieldvoltageregulator）将同步发电机磁场电流（或电压）与给定值进行比较,并按其偏差以适当的控制规律调节励磁输出的装置。6励磁系统种类6.1励磁机励磁系统exciterexcitationsystem使用励磁机励磁功率单元的励磁系统。6.1.1直流励磁机励磁系统d.c.exciterexcitationsystem使用直流励磁机励磁功率单元的励磁系统。6.1.2交流励磁机励磁系统a.c.exciterexcitationsystem使用交流励磁机励磁功率单元的励磁系统。6.1.3无刷励磁系统brushlessexcitationsystem9GB/T7409.1—XXXX使用旋转整流器交流励磁机励磁功率单元的励磁系统。6.2静止励磁系统staticexcitationsystem使用静止励磁功率单元的励磁系统。GB/T7409.1—XXXX(资料性)本部分章条编号与IEC60034-16-1：2011章条编号对照表A.1给出了本部分章条编号与IEC60034-16-1：2011章条编号对照一览表。表A.1本部分章条编号与IEC60034-16-1：2011章条编号对照本部分章条编号对应的国际标准章条编号112 322.13.22.23.32.33.42.43.52.53.62.63.72.73.82.83.92.93.102.103.132.133.152.153.162.163.172.173.182.183.192.193.202.203.212.213.222.223.232.233.24-3.37 434.1GB/T7409.1—XXXX本部分章条编号对应的国际标准章条编号4.1.2.13.1.2.14.1