火电厂励磁技术监督工作人员上岗资格考试培训提纲

励磁系统知识讲座2025/4/18

主要内容（1）2025/4/181主要内容（2）2025/4/182主要内容（3）2025/4/182一、励磁系统基础知识（1）2025/4/183（一）、励磁系统的任务1、电压控制维持电压水平是励磁控制系统的最主要的任务，可以维持发电机或其他控制点（如主变高压侧母线）的电压水平。理，虚线表示调差单元的输出电平可以有两种接入方式参与励磁调节。Ug

虚线框内是励磁调节器的基本原理框图。按照调节原理，一个控制调节装置，至少要有三个环节或单元。第一是测量单元，它是一个负反馈环节；第二是给定单元，它是调节中的参考点；第三是比较放大单元，它将测量值同参考值进行比较，并对比较结果的差值进行放大，从而输出控制电压Uk。这里的其他信号，是指调节器中的其他功能的作用信号，比如调差、励磁电流限制、无功限制、PSS等。一、励磁系统基础知识（2）2025/4/1842、控制并联运行机组无功功率合理分配在AVR中把电压给定值加上一个与稳态有功和稳态无功成正比的信号，用于补偿变压器和传输线路上输送功率引起的电压降。分为有功调差和无功调差两种。单独的无功补偿

对于发变组接线，由于主变的短路阻抗值比较大，需采用负调差以部分补偿变压器的电抗压降，高压侧并联点处仍为正调差，即当发电机负载无功电流增加时，并联点的电压仍有所下降。一般并联点要求有较小的调差率（2%~3%）。相当于减小了机组与系统间的联系电抗。

一般附加调差率的计算公式：

注：ABB对正、负调差的定义相反。一、励磁系统基础知识（3）2025/4/1853、对电力系统稳定性的影响

电力系统的稳定性分为静态稳定、动态稳定和暂态稳定三种。

静态稳定：是指当电力系统的负载发生微小扰动时，系统本身保持稳定传输的能力，主要涉及发电机转子功角过大使发电机同步能力减少的情况。动态稳定：指系统遭受大干扰后，保持和恢复到稳定运行状态的能力。失去动态稳定的主要形式是发电机之间的功角及其他量随时间而增长的振荡，或由于系统非线性振荡而保持的等幅振荡。一般此种振荡频率为0.2~3Hz，如低频振荡。

暂态稳定：指系统受到如各种短路、接地、断线故障等大扰动后系统保持稳定的能力，发生暂态不稳定的过程时间较短，一般发生在事故后发电机转子第一个摇摆周期内。一、励磁系统基础知识（4）2025/4/1864、改善动态稳定性暂态稳定性决定于加速面积abed是否小于或等于减速面积dfed。提高暂态稳定性有两种方法,减小加速面积或增大减速面积。减小加速面积的有效措施之一是加快故障切除时间,而增加减速面积的有效措施是在提高励磁系统励磁电压响应比的同时,提高强行励磁电压倍数,使故障切除后的发电机内电势Eq迅速上升,增加功率输出,以达到增加减速面积的目的。。

评价大扰动下的暂态性能的励磁参数有顶值电压倍数、励磁电压响应比和励磁电压响应时间。

评价小偏差信号，一般采用阶跃响应试验。一、励磁系统基础知识（4）2025/4/186（二）、励磁控制器的控制规律

基本控制规律有比例（P）、积分（I）和微分（D）三种，常用PID+PSS模型。

比例调节实际上是一个增益（放大倍数）可调放大器，比例放大器的输出变化量与偏差输入成正比，无时间延时。加大比例控制KP，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差，提高控制精度，但加大KP只减小误差，却不能完全消除稳态误差。比例控制KP加大，会使系统的动作灵敏、响应速度快；KP偏大，振荡次数变多，调节时间加长，当KP太大时，系统会趋于不稳定。若KP太小，又会使系统的响应缓慢。积分控制器的作用是可消除稳态误差，其输出信号的大小不仅与输入偏差信号大小有关，还与偏差存在时间的长短有关。只要有偏差，控制器的输出就不断变化，而且偏差存在的时间越长，输出信号的变化量也越大。其缺点是不能象比例控制那样保持输出与输入同步，输出量总是滞后输入量的变化，难以及时克服扰动的影响。积分时间常数KI偏小，积分作用强，振荡次数较多，KI太大，对系统性能的影响减小。

微分控制能根据被控量的变化趋势采取超前性的调节产生超前的校正作用，可以较好地改善动态特性。如超调量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度等。但当TD偏大时，超调量较大，调节时间较长。当TD偏小时，同样超调量和调节时间也都较大。只有TD取得合适，才能得到比较满意的效果。一、励磁系统基础知识（5）2025/4/186（三）、励磁系统的分类励磁系统分类较多，一般按励磁电源的不同类型分为三种：直流励磁机系统、交流励磁机系统、静止励磁系统。。目前电厂常用的励磁系统主要采用自并励励磁系统和三机无刷励磁系统。1、自并励励磁系统一、励磁系统基础知识（6）2025/4/186自并励励磁系统的特点自并励励磁系统属于静止励磁系统。响应速度快，维持电压稳定的能力强。采用机端励磁变压器作为交流励磁电源，励磁变压器接在发电机出口或厂用母线上。自并方式的优点是：缩短了机组长度，设备和接线比较简单，励磁系统无转动部分，有较高的可靠性；造价低；励磁变压器放置位置自由；励磁响应速度快。存在两点顾虑：第一、发电机近端短路时能否满足强励要求，机组是否会失磁；第二、由于短路电流的迅速衰减，有些继电保护装置可能会拒绝动作。一、励磁系统基础知识（7）2025/4/1862、无刷励磁系统无刷励磁系统彻底革除了滑环、电刷等转动接触元件，提高了运行可靠性和减少了机组维护工作量。无刷励磁系统中，主励磁机（ACL）电枢是旋转的，它发出的三相交流电经过旋转的二极管整流桥整流后直接送发电机转子回路。主励磁机电枢及其硅整流器与主发电机转子都在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环及电刷等转动接触元件。存在两点顾虑：第一、旋转半导体无刷励磁方式对硅元件的可靠性要求高，监视手段不足；第二、发电机转子电流、电压及温度不便直接测量。一、励磁系统基础知识（8）2025/4/186（四）、励磁系统配置1、自并励励磁系统配置自并激静止励磁系统主要由励磁变压器、可控硅整流装置、自动励磁调节器及起励装置、灭磁及转子过压保护装置等组成。（二次空开等）一、励磁系统基础知识（9）2025/4/186（1）励磁变励磁变压器为励磁系统提供励磁电源，一般直接接至机端出口侧。励磁变压器可设置过电流保护、温度保护。容量较大的油浸励磁变压器还设置瓦斯保护。（注保护速断的整定原则）早期的励磁变压器一般都采用油浸式变压器。近年来，随着干式变压器制造技术的进步及考虑防火、维护等因素的影响，一般采用环氧干式变压器。对于大容量的励磁变压器，往往采用三个单相干式变压器组合而成。励磁变压器的联接组别，通常采用Y/△-11组别。与普通配电变压器一样，励磁变压器的阻抗电压百分比为4%～8%。（2）可控硅整流装置大功率整流装置均采用三相桥式接法，多采用全控桥。对于电感负载，当控制角在0～90°之间时，为整流状态。当控制角在90～165°之间时，为逆流状态。整流桥并联支路数的选取原则为N+1。一、励磁系统基础知识（10）2025/4/186三相全控整流桥的工作原理导通顺序：VT1VT2VT3VT4VT5VT6

一、励磁系统基础知识（11）2025/4/186

三相全控整流桥的输出电压波形电阻性负载，移相范围0-120D。一、励磁系统基础知识（12）2025/4/1810（3）灭磁装置

灭磁方式a、直流灭磁（线性电阻、非线性电阻）b、交流灭磁c、逆变灭磁d、封脉冲灭磁非线性电阻有ZnO和SiO两种。一般多用两种以上的灭磁方式共同灭磁二、励磁系统的试验内容和方法（1）2025/4/1810（一）静态试验内容1、通电前外观检查

检查励磁装置外围回路完整，接线可靠，接入的电源正确；检查内部回路接线可靠，外观、机械结构、插件和元件无异常，具备通电条件。

注（1）应检查插件内的跳线；（2）绝缘测试应在厂家指导下进行。2、装置电源检查

（1）外部电源检查一般有交流和直流两套电源，应分别测试。交流电源允许偏差-15%-10%；直流偏差-20%-10%。

（2）内部电源检查

应分别模拟外部电源切换试验，检查内部电源的变化。稳压精度<2%。3、模拟量采样精度测试

应进行两组发电机CT、两组发电机PT、励磁电流（交流测）、励磁电压、有功功率、无功功率的测试，要求满足精度要求。注：应检查对应的额定值是否正确。二、励磁系统的试验内容和方法（2）2025/4/18104、开入（指令）、开出（信号）量测试

注：（1）应分别在就地和远方操作。

（2）应尽可能带回路检查。（3）注意断路器的位置接点5、给定值范围检查

自动方式下，在70%-110%额定空载励磁电压范围内调节；手动方式下，至少应在20%空载额定励磁电流与110%负载额定励磁电流范围内。6、限制及保护定值检测

过励限制、低励限制、V/Hz限制。

二、励磁系统的试验内容和方法（3）2025/4/1810（1）低励限制的参数整定

应根据进相试验的结果整定，应按照电厂机组正常方式下的进相试验结果整定。

低励限制应与失磁保护配合。

二、励磁系统的试验内容和方法（4）2025/4/1810（2）过励限制试验

二、励磁系统的试验内容和方法（5）2025/4/1810（3）V/Hz限制试验（4）强励限制试验

二、励磁系统的试验内容和方法（6）2025/4/18107、小电流试验

二、励磁系统的试验内容和方法（7）2025/4/18108、其他静态试验（1）可控硅柜风机控制及快熔信号模拟试验

检查风机控制回路逻辑正确，风机运行正常。模拟快熔熔断，发对应熔断指示灯，发功率柜故障信号。（2）灭磁开关试验

分别在就地和远方（DCS）合、跳灭磁开关，检查灭磁开关工作正常、指示准确、逻辑正确、辅助接点接触良好。（3）起励回路检查给起励电源，按“起励”按钮，检查输出直流的极性正确。在工控机或DCS上发励磁投入指令，检查逻起励回路辑正确。

二、励磁系统的试验内容和方法（8）2025/4/18109、空负荷及带负荷试验（1）起励试验

二、励磁系统的试验内容和方法（9）2025/4/1810二、励磁系统的试验内容和方法（10）2025/4/1810（2）阶跃试验

二、励磁系统的试验内容和方法（11）2025/4/1810（3）通道切换试验

二、励磁系统的试验内容和方法（12）2025/4/1810（4）灭磁试验

二、励磁系统的试验内容和方法（12）2025/4/1810（5）带负荷后的检查试验a、校验P、Q、U、I测量

机组并网后，带一定负荷下,校验P、Q、U、I采样值，检查是否与实际值相符。b、小负荷时运行方式切换试验（或在准备停机时进行）c、过励、欠励限制功能验证试验

通过改定值的方式进行。d、轴电压测量（5）特殊试验a、PSS试验（注意模型和反调）b、励磁建模试验

二、励磁系统的试验内容和方法（13）2025/4/1810（6）日常检修和维护a、例行巡检a）巡检的首要任务是观察设备：声音、气味等；b）运行参数记录要少而精：Uf、If；a角、功率柜电流（均流）；c）主要工况下运行参数记录；d）设备温度巡检：红外线温度仪等。

使用红外线测温仪测量电缆，铜排等发热设备；使用红外线热像仪记录观察比较重点设备和部位的温度；3、灭磁开关触头温度，可以用万用表测量两端的电压值，一般是40-80毫伏，但要注意安全。b、设备清灰功率柜启动抽风机，吹风机对着可控硅散热器，顺着风道方向吹。尽量将吹起的灰尘排到柜体外。对于散热器内的灰垢，大修时可以采用管道毛刷清洁。二、励磁系统的试验内容和方法（14）2025/4/1810

励磁设备散热与防灰1、励磁调节器是否采用进风滤网？当调节器内有风扇，则一定要装设滤网；否则，可以不考虑。自冷散热极大的减少灰尘；应进行风机切换试验。2、励磁调节器是否需要拔出插件板进行清灰？尽量不要拔出，防止接触不良。采用吹尘器进行上下左右远距离的吹灰即可；3、要注意阻容保护安装位置与散热问题；4、要注意单芯交流电缆因安装方式和固定金属支架而产生涡流发热问题。c、可控硅的检测可控硅导通条件：正向电压、正向脉冲二、励磁系统的试验内容和方法（15）2025/4/1810

d、跨接器（过电压保护）检查a）对跨接器中的可控硅采用对线灯方式进行检测；b）对跨接器的非线性电阻按照灭磁电阻简单方式进行检测；C）整体回路绝缘检测和耐压试验按照常规方式进行-U103（Z）是一个由转折二极管BOD组成的过电压自触发电路板，-A107是转子反向过电压导通晶闸管，-A108是转子正向过电压导通晶闸管，-R101是吸收过电压的碳化硅非线性电阻。二、励磁系统的试验内容和方法（16）2025/4/1810

e、灭磁电阻的检查a）线性电阻测量电阻即可；最好是在炭刷拔下的情况下在线测量；防止拆线恢复时带来接线错误，确保灭磁电阻回路正确；b）碳化硅电阻平时也仅仅测量一下整体直流电阻即可，大修时用万用表测量各个组件的电阻；如果电阻很高，则用低压摇表接在电阻两端摇一下，观察电阻的导通情况；c）氧化锌电阻的简单测试也是用摇表摇电阻两端，摇表电压低时电阻高，摇表电压高时电阻低。比较同一个摇表的数次记录来判断电阻的压敏的变化是否过大。d）氧化锌电阻的全面测试采用氧化锌电阻测试仪，测试电阻组件的压敏电压和漏电流。第一次的测量记录很重要，要长期保存，是以后判断电阻特性是否超标或是否失效的重要依据。三、故障案例和应关注的几个问题（1）2025/4/1810

1、转子接地的问题a）关于使用励磁和发变组保护中转子接地的问题。应尽量使用发变组保护中的转子接地保护或单独的转子接地保护（最好是两套不同原理的）。浙江电网所在电厂有多次ABB内置UNS3020型转子接地保护误动情况发生，建议退出运行。关于转子电压直接接入保护的问题。b）关于大轴接地的问题。

接地碳刷应可靠接地（两组碳刷），不能在保护处就地接地。c）检查大轴碳刷接触情况，集电环是否积灰，磁场开关柜、功率柜、出线柜、母线柜等是否受潮或接地现象；测量转子直流电源正对地、负对地电压；检查辅助回路（如至故障录波器电缆）的绝缘情况。三、故障案例和应关注的几个问题（2）2025/4/1810

2、关于赛雪龙公司HPB灭磁开关的问题a、2007年左右开始广泛使用，HPB开关是一种直流高速空气断路器（有双跳闸线圈），具有对地绝缘等级高、遮断容量大、尺寸小等优点。b、随着ABBUNITROL5000励磁系统升级为UNITROL6000励磁系统，ABB改变了灭磁开关的配套，由原来的HPB改为GErapid。c、国投某电厂因HPB运行中触头发热而损坏，是因为一个塑料复合材料器件（5400）开裂，造成主触头合闸压力不够。另听说广西龙滩电厂例行打开HPB，发现这个塑料复合材料（5400）也有开裂。2011版说明书中已要求按期更换。三、故障案例和应关注的几个问题（3）2025/4/1810

2、关于赛雪龙公司HPB灭磁开关的问题（续）三、故障案例和应关注的几个问题（4）2025/4/1810

2、关于赛雪龙公司HPB灭磁开关的问题（续）目前的检查方案：1）把HPB灭磁开关的铭牌照下来，里面有生产日期。2）有3个方法可选。a、方法1就是检修时检测触头接触电阻。采用一个大电流发生仪，比如微欧仪，给触头至少通上100A直流电，然后测量触头压降，再通过压降和电流计算接触电阻。HPB触头接触电阻一般在20-40微欧。b、方法2就是空载运行测量触头压降，计算接触电阻。c、方法3就是用红外测温枪在开机试验或运行中，测量触头温度，进行跟踪记录。建议不能超过80度。3）在触头旁装设红外自动检测装置，当温度超过80度告警。三、故障案例和应关注的几个问题（5）2025/4/1810

3、关于板件更换及使用的问题关于SAVR2000板件更换的问题：1）统计运行五年以上电厂机组，要求电厂更换SAVR2000的脉冲电源板、系统电源板和同步背板。2）统计运行五年以上的三机机组，要求电厂更换SAVR2000的脉冲放大板及功率柜的阻容吸收回路。3）SAVR-2000励磁调节器的脉冲放大板、脉冲电源板、系统电源板可停机后直接断电更换，板件更换完成后需要进行小电流试验验证。三、故障案例和应关注的几个问题（6）2025/4/1810

4、部分案例（1）关于无功较大波动的问题：故障现象：某厂以B套为主运行，后又出现机端电压和无功波形情况，现场将调节器切换至A套为主运行。运行一段时间后，A套同样出现无功波动情况，波动幅度最大达到40MVar。三、故障案例和应关注的几个问题（7）2025/4/1810

4、部分案例（1）关于无功较大波动的问题（续）：

现场用两台仪器分别监视PT1（对应A套调节器）和PT2（对应B套调节器）的三路线电压波形，如下图，记录了无功出现波动时候的PT电压波形。PT1电压波形PT2电压波形处理：现场在PT1的A相本体左右两侧分别用干木棒支撑，使之不再左右震动，波动消失。三、故障案例和应关注的几个问题（8）2025/4/1810

（2）关于功率柜通风的问题：故障现象：运行中#1功率柜报+A相快熔熔断，检修人员到现场后退出#1功率柜，16:50时#2功率柜的+A相、#3功率柜的+A和+C相、#4功率柜的+A相快熔均熔断。检查情况：a、停机前在负载状态测量了#1柜的6相脉冲输入输出均正常。停机后测量阻容吸收回路参数正常，柜内除散热器外其他位置未发现放电痕迹。b、停机后打开柜前面板后发现，柜顶的滤网已基本堵死，用手电筒几乎完全不透光。注：+A、+C相可控硅位于柜子上方的两侧，而风机在柜子下方。c、现场拆开可控硅检查，发现可控硅门极附近无烧灼痕迹，散热器固定支架受热已变形。结论：由于风道堵塞，造成可控硅过温度过高，导致可控硅的正反向重复峰值电压参数严重下降，正向持续导通后，变成二极管，AB相间短路导致快熔熔断。三、故障案例和应关注的几个问题（9）2025/4/1810

（2）关于功率柜通风的问题（续）：

处理建议：a、建议每次停机后对柜顶滤网进行检查，如果灰尘较多需要及时清理。b、运行人员定期对功率柜环氧板运行温度进行记录，如发现温度异常，需及时通知检修人员及厂家。c、对柜顶滤网进行更改，便于清洁维护。三、故障案例和应关注的几个问题（10）2025/4/1810

（3）关于励磁母线问题：

某厂发电机采