江垭水电站励磁系统培训

1、励磁系统培训讲义主讲：向敏鑫 一、设备简介一、设备简介1.1 江垭水电站发电机层江垭水电站发电机层N N为发电机转速，为发电机转速，f f为频为频率，率，P P为转子磁极对数为转子磁极对数1.21.2励磁柜及碳刷、滑环励磁柜及碳刷、滑环(1)(1)1.21.2励磁柜及碳刷、滑环励磁柜及碳刷、滑环(2)(2)励磁碳刷和滑环每年变换一次极性：励磁碳刷和滑环每年变换一次极性：发电机碳刷和滑环之间存在纯机械磨损和在电流作用下的电气磨损和机械磨发电机碳刷和滑环之间存在纯机械磨损和在电流作用下的电气磨损和机械磨损损 。 当电流由碳刷流向滑环时，此时碳刷为正极，滑环为负极，则结果是：碳当电流由碳刷流向滑环时

2、，此时碳刷为正极，滑环为负极，则结果是：碳刷面上发生微小程度的阳极蒸发，碳粒、石墨离子迁移到滑环表面，碳刷有刷面上发生微小程度的阳极蒸发，碳粒、石墨离子迁移到滑环表面，碳刷有电气磨损。滑环表面有轻微的阴极粉化，并附着碳粒、石墨，成润滑、光泽电气磨损。滑环表面有轻微的阴极粉化，并附着碳粒、石墨，成润滑、光泽的镜面。由于滑环表面平滑，机械磨损较小。的镜面。由于滑环表面平滑，机械磨损较小。 当电流由滑环流向碳刷时，此时碳刷为负极，滑环为正极，则结果是：碳当电流由滑环流向碳刷时，此时碳刷为负极，滑环为正极，则结果是：碳刷面上发生阴极粉化，电气磨损小。滑环表面发生阳极蒸发。大量金属蒸发，刷面上发生阴极粉

3、化，电气磨损小。滑环表面发生阳极蒸发。大量金属蒸发，使其表面损蚀严重，同时，这些金属粒子也易附于碳刷磨损面上，反过来会使其表面损蚀严重，同时，这些金属粒子也易附于碳刷磨损面上，反过来会使换向器表面严重磨损，出现条痕。这种情况下，滑环表面粗糙，呈金属光使换向器表面严重磨损，出现条痕。这种情况下，滑环表面粗糙，呈金属光亮，面间机械磨损大。亮，面间机械磨损大。 总的来说，当碳刷为正极时：碳刷电气磨损大，机械磨损轻微，滑环的电总的来说，当碳刷为正极时：碳刷电气磨损大，机械磨损轻微，滑环的电气磨损和机械磨损都很小；当碳刷为负极时，碳刷电气磨损小，机械磨损大，气磨损和机械磨损都很小；当碳刷为负极时，碳刷电

4、气磨损小，机械磨损大，滑环的电气磨损、机械磨损都很大。滑环的电气磨损、机械磨损都很大。 1.3 1.3 励磁变参数励磁变参数型号型号SCB8-1280/13.8/0.69SCB8-1280/13.8/0.69联接组别联接组别y,d11y,d11；装置形式户内式；装置形式户内式额定容量：额定容量：1280 KVA1280 KVA；相数：三相；频率：；相数：三相；频率：50 HZ50 HZ高压侧额定电压：高压侧额定电压：13.8KV13.8KV；高压侧额定电流：；高压侧额定电流：53.6A53.6A低压侧额定电压低压侧额定电压:690V:690V；低压侧额定电流；低压侧额定电流:1071A:107

5、1A冷却方式：自冷冷却方式：自冷绝缘等级：绝缘等级：F F阻抗电压（阻抗电压（% %）A A相：相：5.835.83；B B相：相：5.835.83：C C相：相：5.835.83。温升限制温升限制155155制造厂家广东顺德特种变压器厂制造厂家广东顺德特种变压器厂注：励磁变温控器带有两个电气独立接点注：励磁变温控器带有两个电气独立接点( (分别为报警和跳闸分别为报警和跳闸) )，且适合于现，且适合于现场调节。目前我站励磁变温控器设定报警值场调节。目前我站励磁变温控器设定报警值130130，跳闸值，跳闸值150150（不出口）。（不出口）。1.4 1.4 发电机主要参数发电机主要参数型号：型号

6、：SF100-32/8250SF100-32/8250；额定容量：额定容量：114268KVA114268KVA；额定功率：；额定功率：100000Kw100000Kw；额定电压：；额定电压：13800V13800V额定电流：额定电流：4781A4781A；功率因数：；功率因数：0.8750.875；额定转数：额定转数：187.5r/min187.5r/min；飞逸转数：；飞逸转数：375r/min375r/min；励磁额定电压：励磁额定电压：340V340V；励磁额定电流：；励磁额定电流：1150A1150A；励磁空载电压：励磁空载电压：142V142V；励磁空载电流：；励磁空载电流：690

7、A690A；定子槽数：；定子槽数：324324；结线方式：结线方式：2Y2Y；定转子绝缘等级：；定转子绝缘等级：F F；定转子间隙：；定转子间隙：23mm23mm；发电机效率：发电机效率：989821%21%；励磁方式：自并励数字式静止可控硅励磁装置；励磁方式：自并励数字式静止可控硅励磁装置；接地方式：经接地变压器接地；冷却方式：无风扇密闭自循环空气冷却；接地方式：经接地变压器接地；冷却方式：无风扇密闭自循环空气冷却；短路比：短路比：1.081.08；纵轴同步电抗：；纵轴同步电抗：Xd=1.00Xd=1.00；横轴同步电抗：；横轴同步电抗：Xq=0.69Xq=0.69；纵轴瞬；纵轴瞬变电抗：变

8、电抗：Xd=0.31Xd=0.31；横轴瞬变电抗：；横轴瞬变电抗：Xq=0.69Xq=0.69制造厂家：东方电机股份有限公司制造厂家：东方电机股份有限公司二、励磁基本概念二、励磁基本概念励磁系统是发电机的重要组成部分，发电机励磁系统是提供发电机磁场电流励磁系统是发电机的重要组成部分，发电机励磁系统是提供发电机磁场电流的装置，包括励磁变压器、励磁调节与控制元件、磁场放电或灭磁装置、起的装置，包括励磁变压器、励磁调节与控制元件、磁场放电或灭磁装置、起励装置、保护装置等。励装置、保护装置等。E=4.44fN4.44:4.44:有效值系数有效值系数E E：电源电压：电源电压f:f:励磁条件与影响，即电

9、源频率励磁条件与影响，即电源频率N:N:机端电压影响，即线圈匝数机端电压影响，即线圈匝数:与励磁电流关系，即磁路磁通与励磁电流关系，即磁路磁通2.1 2.1 励磁系统的任务励磁系统的任务（1 1）维持发电机或母线的电压在）维持发电机或母线的电压在给定水平；给定水平；（2 2）控制并联运行机组无功的合）控制并联运行机组无功的合理分配；理分配；（3 3）提高发电机和系统的稳定能）提高发电机和系统的稳定能力，通过强励和强减励磁相互配合，力，通过强励和强减励磁相互配合，平息平息 振荡，改善系统和发电机运振荡，改善系统和发电机运行工况；行工况；（4 4）防止发电机热过负荷；防止发电机热过负荷；（5 5）

10、防止发电机进相运行过深；）防止发电机进相运行过深；（6 6）当机组停机时，实现转子绕）当机组停机时，实现转子绕组的快速灭磁；组的快速灭磁；（7 7）降低磁场回路中的过高电压。）降低磁场回路中的过高电压。 同步电机励磁系控制统的重要任务是同步电机励磁系控制统的重要任务是提高电力系统的稳定性：提高电力系统的稳定性： 尽管励磁控制系统对静态稳定、动态尽管励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且也是改善电力系统稳定的措施用，而且也是改善电力系统稳定的措施中，最为简单、经济而有效的措施。但中，最为简单、经济而有效的措施。但是，稳定问题还是各

11、有重点，各有分工：是，稳定问题还是各有重点，各有分工：静稳由自动电压调节器和系统结构及运静稳由自动电压调节器和系统结构及运行调度负责；暂稳主要由继电保护负行调度负责；暂稳主要由继电保护负责，动稳主要由励磁责，动稳主要由励磁PSSPSS负责。负责。2.2 2.2 对励磁系统的要求对励磁系统的要求（1 1）励磁系统应有独立的励磁电源，不受外部电网的影响；）励磁系统应有独立的励磁电源，不受外部电网的影响；（2 2）具有高度的稳定性和可靠性；）具有高度的稳定性和可靠性；（3 3）便于实现自动控制；）便于实现自动控制；（4 4）励磁的顶值电压要高，上升速度要快，能满足发电机和电力系统运行）励磁的顶值电压

12、要高，上升速度要快，能满足发电机和电力系统运行 稳定要求；稳定要求；（5 5）设备结构和接线简单，便于布置和操作维护。）设备结构和接线简单，便于布置和操作维护。 2.3 励磁系统的分类励磁系统的分类按励磁电源分类：按励磁电源分类：（1）直流励磁机励磁系统）直流励磁机励磁系统（2）交流励磁机励磁系统）交流励磁机励磁系统（3）自并励励磁系统）自并励励磁系统按响应速度分类：按响应速度分类：（1）慢速励磁系统）慢速励磁系统（2）快速励磁系统）快速励磁系统（3）高起始励磁系统）高起始励磁系统2.3.12.3.1直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁：同步发电机的励磁电流由直流励磁机供给的励磁

13、方式。这直流励磁机励磁：同步发电机的励磁电流由直流励磁机供给的励磁方式。这种励磁方式按与原动机连结方式分为与发电机同轴、经齿轮减速器与发电机种励磁方式按与原动机连结方式分为与发电机同轴、经齿轮减速器与发电机轴连结和由单独电源供电的感应电动机拖动三种类型。其中同轴直流励磁机轴连结和由单独电源供电的感应电动机拖动三种类型。其中同轴直流励磁机应用最多。由于励磁机的励磁方式不同，又可分为自并励接线、他励接线和应用最多。由于励磁机的励磁方式不同，又可分为自并励接线、他励接线和复励接线三种。其中自并励主励磁机励磁是一种广泛使用的励磁方式。正常复励接线三种。其中自并励主励磁机励磁是一种广泛使用的励磁方式。正

14、常运行时，由自动电压调节器改变主励磁机的励磁电流，以实现对发电机的励运行时，由自动电压调节器改变主励磁机的励磁电流，以实现对发电机的励磁调节。当自动电压调节器退出运行时，则用手动磁场变阻器改变主励磁机磁调节。当自动电压调节器退出运行时，则用手动磁场变阻器改变主励磁机励磁电流从而调节发电机的励磁。自并励同轴直流励磁机励磁电流从而调节发电机的励磁。自并励同轴直流励磁机 励磁系统原理图励磁系统原理图 直流励磁机励磁方式的特点是直流励磁机励磁方式的特点是: :有独立的励磁电源，运行独立性好有独立的励磁电源，运行独立性好( (指电力指电力系统或主机发生短路故障时励磁系统或主机发生短路故障时励磁 系统仍能

15、维持其应有的能力系统仍能维持其应有的能力) )；励磁系统励磁系统结构简单；结构简单；直流励磁机有换流器和电刷等转动接触部件，运行维护工作量直流励磁机有换流器和电刷等转动接触部件，运行维护工作量大，维护不当将降低运行可靠性；大，维护不当将降低运行可靠性；因受换流器的限制，同轴直流励磁机的因受换流器的限制，同轴直流励磁机的容量不能做得过大，在转速容量不能做得过大，在转速300Or/min300Or/min时，极限功率约时，极限功率约600kw600kw。而采用齿轮减。而采用齿轮减 速器，存在着占地面积大、噪声大的缺点。速器，存在着占地面积大、噪声大的缺点。2.3.2 2.3.2 交流励磁机励磁系统

16、交流励磁机励磁系统三机它励：交流主励磁机（三机它励：交流主励磁机（ACLACL）和交流副励磁）和交流副励磁机（机（ACFLACFL）都与发电机同轴。副励磁机是自励式）都与发电机同轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机电。也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。它励励磁系统。 优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响。优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响。缺点：调节速度慢，轴系长度长，易引发轴系振缺点：调节速度慢，轴系长度长，易引发轴系振荡。荡。二机它励：交流主励磁机经过可控硅

17、整流装置向二机它励：交流主励磁机经过可控硅整流装置向发电机转子回路提供励磁电流；发电机转子回路提供励磁电流；AVRAVR控制可控硅控制可控硅的触发角，调整其输出电流，亦称为两机它励励的触发角，调整其输出电流，亦称为两机它励励磁系统。励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的磁系统。励磁系统没有副励磁机，交流励磁机的励磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，励磁电源由发电机出口电压经励磁变压器后获得，自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交自动励磁调节器控制可控硅砖触发角，以调节交流励磁机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二流励磁机励磁电流，交流励磁机输出电压经硅二极管整流后接至发电机转子，亦称为两机

18、一变励极管整流后接至发电机转子，亦称为两机一变励磁系统。磁系统。 优点：取消副励磁机，轴系长度缩短；优点：取消副励磁机，轴系长度缩短；缺点：调节速度慢。缺点：调节速度慢。2.3.3 2.3.3 自并励励磁系统自并励励磁系统自并励静止励磁系统：自并励静止励磁系统：是指发电机的励磁电源是通过励磁变和是指发电机的励磁电源是通过励磁变和整流装置从发电机机端取得的控制系统。整流装置从发电机机端取得的控制系统。 优点：（优点：（1 1）运行可靠性高。静态励磁，）运行可靠性高。静态励磁，没有旋转部分，可靠性高，维护简单，没有旋转部分，可靠性高，维护简单，检修工作量小，可提高发电效益。检修工作量小，可提高发电

19、效益。（2 2）由于取消了主副励磁机，提高了）由于取消了主副励磁机，提高了机组轴系稳定性，改善轴系振动，从而机组轴系稳定性，改善轴系振动，从而提高了机组安全运行水平。提高了机组安全运行水平。（3 3）励磁系统响应快。没有主励磁机）励磁系统响应快。没有主励磁机这一时滞环节，可快速响应。这一时滞环节，可快速响应。（4 4）提高电力系统稳定水平。）提高电力系统稳定水平。缺点：励磁电源来自发电机机端，受机缺点：励磁电源来自发电机机端，受机端电压变化的影响，其强励能力会随机端电压变化的影响，其强励能力会随机端电压的下降而下降。端电压的下降而下降。三、江垭水电站励磁系统三、江垭水电站励磁系统 江垭水电站励

20、磁系统为瑞典江垭水电站励磁系统为瑞典ABBABB生产的自并励静止励磁系统，型号为生产的自并励静止励磁系统，型号为FMTB-FMTB-822822，双微机双桥结构，双微机双桥结构 。Reg1（微机1）AVR、FCR方式MVar、Cos方式1# DSTS101板 脉冲板1# DSTS103板 脉冲放大板1#整流桥2# DSTS101板 脉冲板2# DSTS103板 脉冲放大板2#整流桥1# DSTS105板 斜坡发生板 Reg1、Reg2跟踪与闭锁逻辑 DSTS102板控制、监视、保护板MMI常规人机接口FMK励磁变转子Reg1（微机1）AVR、FCR方式MVar、Cos方式图13.13.1励磁装

21、置组成及基本功能励磁装置组成及基本功能装置由装置由7 7面屏组成，包括：面屏组成，包括：1#1#调节器柜、调节器柜、2#2#调节器柜、调节器柜、1#1#整流柜、整流柜、2#2#整流柜、功率连接整流柜、功率连接柜、灭磁开关及起励柜、灭磁电阻及风机变压器柜。柜、灭磁开关及起励柜、灭磁电阻及风机变压器柜。调节器型号调节器型号HPC840HPC840，双微机双模拟通道。微机，双微机双模拟通道。微机1 1、微机、微机2 2互为热备用，模拟互为热备用，模拟1 1通道可以在通道可以在1#1#调节器柜面板操作调节器柜面板操作, ,模拟模拟2 2通道没有面板操作接口。双微机通道均故障时自动切换至通道没有面板操作

22、接口。双微机通道均故障时自动切换至模拟模拟1 1通道，模拟通道，模拟1 1通道可用于零起升压。通道可用于零起升压。调节器硬件组成包括：微机底板、调节器硬件组成包括：微机底板、CPUCPU、AI/AOAI/AO板、板、DI/DODI/DO板、板、DSTY W111DSTY W111（电压调节（电压调节板）、板）、DSTY W121DSTY W121板（电流调节板）、变送器（电压、电流、有功、无功、温度）、板（电流调节板）、变送器（电压、电流、有功、无功、温度）、DSTS101BDSTS101B（脉冲板）、（脉冲板）、DSTS103DSTS103（脉冲放大板）、（脉冲放大板）、DSTS105DST

23、S105（斜坡发生板）、（斜坡发生板）、DSTS102DSTS102（控制、监视、保护板）、继电器、按钮、指示灯等。（控制、监视、保护板）、继电器、按钮、指示灯等。调节器有恒机端电压、恒转子电流、恒无功（可设定）、恒功率因数（可设定）等运调节器有恒机端电压、恒转子电流、恒无功（可设定）、恒功率因数（可设定）等运行模式。具有过励、欠励、电压行模式。具有过励、欠励、电压- -频率、转子电流、定子电流等限制功能，以及频率、转子电流、定子电流等限制功能，以及PSSPSS（电力系统稳定器，可选）等功能。（电力系统稳定器，可选）等功能。调节器调节器HPC840HPC840的程序采用的程序采用AC110AC

24、110平台的平台的PCPC图编写，模块化设计，可以很方便的实现功能图编写，模块化设计，可以很方便的实现功能调整，程序块由主程序、主控制程序、保护程序、通讯程序、自检程序、测试程序等调整，程序块由主程序、主控制程序、保护程序、通讯程序、自检程序、测试程序等部分组成。部分组成。 3.2 3.2 装置电源装置电源工作电源有两路工作电源有两路：（1 1）厂用厂用220V220V直流与机端励磁变低压直流与机端励磁变低压侧电源，两路电源互为备用；侧电源，两路电源互为备用；（2 2）起励电源有直流）起励电源有直流220V220V和机组自用和机组自用电交流电交流220V220V；（3 3）风机备用电源取自机组

25、自用电，）风机备用电源取自机组自用电，主用电源取自励磁变低压侧。主用电源取自励磁变低压侧。风机电源控制图风机电源控制图从励磁变低压侧取电源的网络简图从励磁变低压侧取电源的网络简图MMET可控硅L+L-转子电压测量交流起励开关起励变AC220VDC220V2#机起励直流起励开关FMK转子辅助变风机变同步脉冲变脉冲形成板AC220/DC24VAC220/DC24V机旁风机备用电源风机700/380V380/12V220/14V700/380V380/12VL+L-3.3 3.3 可控硅整流可控硅整流3.3.1 3.3.1 整流柜工作方式整流柜工作方式 可控硅整流装置由二面整流柜及一面连接柜组成，每

26、面整流柜中包含一可控硅整流装置由二面整流柜及一面连接柜组成，每面整流柜中包含一个三相全控整流桥、触发脉冲发生器、触发脉冲放大器、冷却通风装置及必个三相全控整流桥、触发脉冲发生器、触发脉冲放大器、冷却通风装置及必要的控制设备，连接柜用于将两整流柜交流母排、直流母排分别汇集一起，要的控制设备，连接柜用于将两整流柜交流母排、直流母排分别汇集一起，便于引至励磁变副边及灭磁装置，每侧交流母排装有用于检测励磁变副边交便于引至励磁变副边及灭磁装置，每侧交流母排装有用于检测励磁变副边交流大小及可控硅是否导通的电流互感器。流大小及可控硅是否导通的电流互感器。 二面整流柜为主、备工作方式，励磁装置正常工作时，任何

27、时刻仅有一二面整流柜为主、备工作方式，励磁装置正常工作时，任何时刻仅有一柜正常工作，输出的励磁电流能保证机组在强励工况下运行，另一柜则处于柜正常工作，输出的励磁电流能保证机组在强励工况下运行，另一柜则处于热备用状态；一旦工作柜出现可控硅损坏、桥臂熔丝熔断、风机停风或风量热备用状态；一旦工作柜出现可控硅损坏、桥臂熔丝熔断、风机停风或风量不足等故障时，备用柜自动投入，原工作柜自动退出；投、切过程中，机端不足等故障时，备用柜自动投入，原工作柜自动退出；投、切过程中，机端电压及机组无功无扰动。当两柜均故障时，自动跳开灭磁开关，使机组强行电压及机组无功无扰动。当两柜均故障时，自动跳开灭磁开关，使机组强行

28、减磁，避免故障进一步扩大。减磁，避免故障进一步扩大。 注：每次投励时，先由备用整流柜工作，然后自动切至主整流柜，它用注：每次投励时，先由备用整流柜工作，然后自动切至主整流柜，它用于检查备用柜是否于检查备用柜是否“OK”OK”。 3.3.2 3.3.2 三相全控整流基础知识三相全控整流基础知识三相全控桥电路三相全控桥电路=0:强励状态，强励状态，AC变变DC=:整流状态，整流状态，AC变变DC=150：逆变状态，逆变状态，DC变变AC 3.3.3 3.3.3 三相桥式全控整流电路的特点三相桥式全控整流电路的特点（1 1）2 2管同时通形成供电回路，其中共阴极管同时通形成供电回路，其中共阴极组和共

29、阳极组各组和共阳极组各1 1，且不能为同，且不能为同1 1相器件。相器件。（2 2）对触发脉冲的要求：）对触发脉冲的要求：按按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，相位依的顺序，相位依次差次差6060。共阴极组共阴极组VT1VT1、VT3VT3、VT5VT5的脉冲依次差的脉冲依次差120120，共阳极组共阳极组VT4VT4、VT6VT6、VT2VT2也依次差也依次差120120。同一相的上下两个桥臂，即同一相的上下两个桥臂，即VT1VT1与与VT4VT4，VT3VT3与与VT6VT6，VT5VT5与与VT2VT2，脉冲相差，脉冲相差

30、180180。w整流状态整流状态: :交流变直流，能量供给交流变直流，能量供给0 00 0a90a0Ud0逆变状态逆变状态:直流变交流，能量反送直流变交流，能量反送900 0a1500 0 (1800 0-0 0)Ud0K0为正调差系数为正调差系数; ;K0K0为负调差系数为负调差系数; ; K K0 0为无差特性。为无差特性。 正调差是调节机组间的无功分配，负正调差是调节机组间的无功分配，负调差是补偿变压器的电压降。励磁调节调差是补偿变压器的电压降。励磁调节器的自动恒电压调节（器的自动恒电压调节（AVR）方式，其）方式，其调节公式可简单描述为调节公式可简单描述为UF=K（U-UG），即励磁电

31、压），即励磁电压UF与电压设定值与电压设定值U和发电机端电压和发电机端电压UG的差值成正比。的差值成正比。9.1.1 9.1.1 正调差正调差 所谓正调差就是励磁系统当发电机无功增加时，所谓正调差就是励磁系统当发电机无功增加时，让励磁装置检测到的机端电压让励磁装置检测到的机端电压“升高升高”，即相当，即相当于于UG=UG+KUG=UG+K* *Q Q，从而使励磁输出减小，从而无，从而使励磁输出减小，从而无功输出减小些。反之则增大。其作用是防止发电功输出减小些。反之则增大。其作用是防止发电机出口直接并联的机组间出现抢无功。机出口直接并联的机组间出现抢无功。 机端直接并联运行的发电机应具有正调差系

32、数，机端直接并联运行的发电机应具有正调差系数， 无功负荷的分配与调差系数成反比；要按机组容无功负荷的分配与调差系数成反比；要按机组容量进行分配，发电机必须具有相同调差系数。量进行分配，发电机必须具有相同调差系数。 K K代表调差系数，即无功反馈作用的强弱。正代表调差系数，即无功反馈作用的强弱。正调差一般为调差一般为23%23%。9.1.2 9.1.2 负调差负调差 负调差与正调差相反，即在无功增大时，引入负调差与正调差相反，即在无功增大时，引入的无功反馈使励磁在增大些，以补偿变压器的电压的无功反馈使励磁在增大些，以补偿变压器的电压降（或则说变压器的无功损耗，变压器是有阻的），降（或则说变压器的

33、无功损耗，变压器是有阻的），以使我们调节的电压（无功）尽可能对应电网（主以使我们调节的电压（无功）尽可能对应电网（主变高压侧）的值。变高压侧）的值。 UG=UG+KUG=UG+K* *Q Q负调差一般为负调差一般为35%35%，但不得大于主变的阻抗，即从，但不得大于主变的阻抗，即从主变高压侧看过去还得是正调差。主变高压侧看过去还得是正调差。 正调差用于完成发电机母线上并联运行的发电正调差用于完成发电机母线上并联运行的发电机组之间合理稳定的无功分配。负调差，通过升压机组之间合理稳定的无功分配。负调差，通过升压变压器在高压母线上并列运行的发电机，为了保证变压器在高压母线上并列运行的发电机，为了保证

34、其在高压母线上，机组之间仍能合理稳定的分配无其在高压母线上，机组之间仍能合理稳定的分配无功功率，要求发电机组具有负调差系统。调差系数功功率，要求发电机组具有负调差系统。调差系数的选择与变压器漏电抗压降有关。负调差可以部分的选择与变压器漏电抗压降有关。负调差可以部分补偿无功电流在变压器变压器漏电抗中的压降。所补偿无功电流在变压器变压器漏电抗中的压降。所以又叫做电流补偿环节。以又叫做电流补偿环节。9.2 9.2 强励限制与过励限制强励限制与过励限制 对于发电机的转子而言，除长期通流的额定限制外，还具对于发电机的转子而言，除长期通流的额定限制外，还具有一定的短时过载能力，当转子过载时，根据转子电流的

35、不有一定的短时过载能力，当转子过载时，根据转子电流的不同，其过载时间也不同，转子电流越大，允许的过载时间越同，其过载时间也不同，转子电流越大，允许的过载时间越小，强励限制实际上就是过励磁限制是根据转子的热效应反小，强励限制实际上就是过励磁限制是根据转子的热效应反时限特性整定的。而过励限制是控制发电机的无功输出上限时限特性整定的。而过励限制是控制发电机的无功输出上限的，但强励限制是保护短时出现的工况，过励限制是保护机的，但强励限制是保护短时出现的工况，过励限制是保护机组的长期运行工况。根据国标及行标中励磁系统部分的相关组的长期运行工况。根据国标及行标中励磁系统部分的相关要求，以及发电机本身的带载

36、能力，强励限制一般整定为：要求，以及发电机本身的带载能力，强励限制一般整定为：相对与相对与2 2倍的额定转子电流时，允许时间为倍的额定转子电流时，允许时间为1010秒，相对与秒，相对与1.11.1倍的额定转子电流时，允许长期运行。倍的额定转子电流时，允许长期运行。（1 1）电压强励能力取决于励磁变二次电压（阳极电压）；）电压强励能力取决于励磁变二次电压（阳极电压）；（2 2）电流强励能力取决于可控硅电流或者说是功率柜的数）电流强励能力取决于可控硅电流或者说是功率柜的数量；（量；（3 3）强励限制是指电流限制倍数：）强励限制是指电流限制倍数：1.5-2.01.5-2.0倍；功率柜倍；功率柜故障取

37、故障取1.11.1倍；倍； （4 4）过励限制是励磁电流限制，大于）过励限制是励磁电流限制，大于1.11.1倍，反时限，励磁电流闭环。倍，反时限，励磁电流闭环。9.3 9.3 欠励限制欠励限制 发电机进相不能太深，否则定子绕发电机进相不能太深，否则定子绕组的端部、磁轭等部件可能过热，组的端部、磁轭等部件可能过热，将严重影响发电机的运行安全，失将严重影响发电机的运行安全，失磁保护将动作停机。为了保证机组磁保护将动作停机。为了保证机组的稳定运行，低励限制器必须在机的稳定运行，低励限制器必须在机组超过限制区之前将定子电压升高，组超过限制区之前将定子电压升高，以使机组运行点回到允许的允许范以使机组运行

38、点回到允许的允许范围之内。围之内。欠励限制线以上，无功过载限制线欠励限制线以上，无功过载限制线以下，有功限制线（由调速器设定以下，有功限制线（由调速器设定) )以左围成的区域为机组以左围成的区域为机组P P、Q Q安全运安全运行区。行区。 励磁电流标么值1.121.251.462.08允许时间(s)1206030109.4 9.4 定子电流限制（过无功限制、过励限制）定子电流限制（过无功限制、过励限制） 定子电流限制还可以采用根据发定子电流限制还可以采用根据发电机输出的有功功率来确定发电机电机输出的有功功率来确定发电机允许输出无功功率的方式来实现，允许输出无功功率的方式来实现，即过无功限制。即

39、过无功限制。 当发电机电流超过了限制区，如当发电机电流超过了限制区，如果此时机组运行在进相状态，则限果此时机组运行在进相状态，则限制器动作，增加励磁电流；如果此制器动作，增加励磁电流；如果此时机组在迟相运行，则限制动作，时机组在迟相运行，则限制动作，减少励磁电流。总之，定子电流限减少励磁电流。总之，定子电流限制器的作用是调节发电机定子电流制器的作用是调节发电机定子电流中的无功分量，使发电机电流回到中的无功分量，使发电机电流回到限制区以内运行。限制区以内运行。进相运行超过限制区迟相运行超过限制区发电机定子电流有功电流分量无功电流分量调节死区10功率因数1附近没有操作9.5 9.5 伏赫限制伏赫限

40、制 U/F U/F限制器是为了保护机组及与机组相连的变压器过限制器是为了保护机组及与机组相连的变压器过激磁。当机组频率降激磁。当机组频率降 低的时候，为了使机组的机端电低的时候，为了使机组的机端电压保持恒定，励磁系统将会增加励磁电流，此时，如果压保持恒定，励磁系统将会增加励磁电流，此时，如果机组在低频率的情况下使机端电压保持在额定值，那么机组在低频率的情况下使机端电压保持在额定值，那么对机组及所有与机组相连的变压器而言，将有可能出现对机组及所有与机组相连的变压器而言，将有可能出现过磁通现象（尤其是主变压器），从而对机组及变压器过磁通现象（尤其是主变压器），从而对机组及变压器造成损坏。造成损坏。

41、 伏赫限制基本原理是使发电机在低转速区（伏赫限制基本原理是使发电机在低转速区（454547HZ)47HZ)的的V V（标么值（标么值)/ Hz)/ Hz（标么值）保持常数。该常数（标么值）保持常数。该常数根据要求设置，一般取为根据要求设置，一般取为1.11.1，即在低转速区间铁芯中，即在低转速区间铁芯中磁通密度最高限制到磁通密度最高限制到110%110%，以防过热。程序一般设定，以防过热。程序一般设定f f在在47HZ47HZ以上不限制；以上不限制；f 45HZf 45HZ，自动逆变灭磁。国内励，自动逆变灭磁。国内励磁调节器，一般在机组并网后封锁磁调节器，一般在机组并网后封锁V/HzV/Hz限

42、制功能。限制功能。V/ V/ HzHz限制曲线如图所示。上下两个曲线大致一样，只是左限制曲线如图所示。上下两个曲线大致一样，只是左边的曲线逆变，而右边的曲线，当频率低于边的曲线逆变，而右边的曲线，当频率低于4545赫兹时，赫兹时，调节器不逆变，设计成保持机端电压调节器不逆变，设计成保持机端电压0.7(p.u0.7(p.u）不变。）不变。 9.6 PSS9.6 PSSPSSPSS是励磁系统的一种功能是励磁系统的一种功能, ,是抑制有功振荡的是抑制有功振荡的, ,励磁正常工作是以机端电压为反馈量。励磁正常工作是以机端电压为反馈量。PSSPSS是在这个基础上加入了有功的反馈是在这个基础上加入了有功的

43、反馈, ,也就是在有功发生振荡是为系统增加一个阻尼也就是在有功发生振荡是为系统增加一个阻尼, ,振荡尽快平稳。单独一个电厂投入振荡尽快平稳。单独一个电厂投入PSSPSS是没有效果的是没有效果的, ,只有大部分电源点都投入只有大部分电源点都投入PSS,PSS,电网的电网的抗振荡能力才能提高抗振荡能力才能提高. .现在电网要求电厂投入现在电网要求电厂投入PSSPSS和一次调频这些都是为了电网的稳定。和一次调频这些都是为了电网的稳定。发电机自动电压调节器中的一种附加励磁控制装置。它的主要作用是给电压调节器提发电机自动电压调节器中的一种附加励磁控制装置。它的主要作用是给电压调节器提供一个附加控制信号，

44、产生正的附加阻尼转矩，来补偿以端电压为输入的电压调节器可能供一个附加控制信号，产生正的附加阻尼转矩，来补偿以端电压为输入的电压调节器可能产生的负阻尼转矩，从而提高发电机和整个电力系统的阻尼能力，抑制自发低频振荡的发产生的负阻尼转矩，从而提高发电机和整个电力系统的阻尼能力，抑制自发低频振荡的发生，加速功率振荡的衰减。生，加速功率振荡的衰减。 PSSPSS输入信号通常包括以下几种：输入信号通常包括以下几种：（1 1）测量轴转速）测量轴转速，测量和处理比较复杂，测量和处理比较复杂, , 轴系扭转的处理更加困难，使用较少。轴系扭转的处理更加困难，使用较少。（2 2）测量过剩功率）测量过剩功率PP，测量

45、和处理更加复杂，测量和处理更加复杂, ,输入信号多，使用也少输入信号多，使用也少（3 3）测量电功率）测量电功率PePe，在假定机械功率不变的情况下，可以得到过剩功率，在假定机械功率不变的情况下，可以得到过剩功率PP，使用广泛，使用广泛，效果不错。但在原动机功率变化时会出现反调现象。效果不错。但在原动机功率变化时会出现反调现象。（4 4）测量机端电压频率）测量机端电压频率f f，克服了，克服了测量处理上的困难，但由于发电机电抗的影响，测量处理上的困难，但由于发电机电抗的影响，f f与频差与频差不完全一致，因而效果上稍差不完全一致，因而效果上稍差注：机械功率变化相对电气功率变化近似不变注：机械功

46、率变化相对电气功率变化近似不变, ,当调节发电机原动机出力时当调节发电机原动机出力时,PSS,PSS得到的得到的信号远大于需要的信号信号远大于需要的信号, ,就会造成励磁电压和无功功率大幅变化就会造成励磁电压和无功功率大幅变化, ,即反调。即反调。 9.6.1 9.6.1 励磁负阻尼比喻：荡秋千励磁负阻尼比喻：荡秋千 在荡秋千中，我们停止外力，秋千就会在摩擦系数的作用下慢慢停下；当我在荡秋千中，我们停止外力，秋千就会在摩擦系数的作用下慢慢停下；当我们外加使秋千停下来的外力，它就会马上停下；当我们外加使这个秋千荡起来们外加使秋千停下来的外力，它就会马上停下；当我们外加使这个秋千荡起来的外力，它就

47、越荡越高。电力系统的动稳就像荡秋千一样，励磁负阻尼，就产的外力，它就越荡越高。电力系统的动稳就像荡秋千一样，励磁负阻尼，就产生一个使秋千荡起来的外力，励磁正阻尼产生一个使秋千停下来的外力。比较生一个使秋千荡起来的外力，励磁正阻尼产生一个使秋千停下来的外力。比较这两个外力，主要的问题就是作用在秋千上的时间不同，由于发电机转子的电这两个外力，主要的问题就是作用在秋千上的时间不同，由于发电机转子的电感，励磁对秋千所产生的外力总是滞后，正是这种滞后效应造成励磁负阻尼。感，励磁对秋千所产生的外力总是滞后，正是这种滞后效应造成励磁负阻尼。如果我们用如果我们用PSSPSS的超前环节来校正这个滞后作用，励磁的

48、负阻尼就变为正阻尼，的超前环节来校正这个滞后作用，励磁的负阻尼就变为正阻尼，这就是这就是PSSPSS的原理。的原理。注：低频振荡一般为注：低频振荡一般为0.2-2.0HZ0.2-2.0HZ，因自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值，抵，因自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值，抵消系统本身固有的正阻尼，使系统的总阻尼减少或称为负值，以致系统在扰动消系统本身固有的正阻尼，使系统的总阻尼减少或称为负值，以致系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息，发生低频振荡。可能造成系统与系统，系统作用后的功率振荡长久不能平息，发生低频振荡。可能造成系统与系统，系统与机组之间失步。与机组之间失步。 9.6.2 9.6.2

49、 江垭江垭PSSPSS（1 1） 我站机组励磁系统我站机组励磁系统20082008年已完成年已完成PSSPSS试验，按中调要求，应投入试验，按中调要求，应投入PSSPSS功能。要功能。要求单机有功功率求单机有功功率50MW50MW以上，且带固定有功时投入以上，且带固定有功时投入PSSPSS，反之闭锁，反之闭锁PSSPSS。PSSPSS功能闭锁功能闭锁1 1、机组自动运行条件下、机组自动运行条件下PSSPSS闭锁闭锁机组自动运行条件下，监控系统发增机组自动运行条件下，监控系统发增/ /减有功信号至调速器控制有功负荷。利用减有功信号至调速器控制有功负荷。利用机组现地机组现地LCULCU单元单元2#

50、2#柜内增有功继电器和减有功继电器的空接点，将机组有功负柜内增有功继电器和减有功继电器的空接点，将机组有功负荷调整的信号送至励磁控制柜，闭锁荷调整的信号送至励磁控制柜，闭锁PSSPSS功能。功能。 图图1 1：自动控制方式下闭锁：自动控制方式下闭锁PSSPSS示意图示意图9.6.3 9.6.3 江垭江垭PSSPSS（2 2）2 2、手动调节有功时闭锁、手动调节有功时闭锁PSSPSS 在调速器电器柜上调整负荷时，利用调速器面板上增、减有功按钮的备用在调速器电器柜上调整负荷时，利用调速器面板上增、减有功按钮的备用常开接点，将手动调节有功功率信号送至励磁控制柜，闭锁常开接点，将手动调节有功功率信号送

51、至励磁控制柜，闭锁PSSPSS功能。功能。 目前调速器电调柜面板上的增减有功按钮有两对接点，均已使用。可以再目前调速器电调柜面板上的增减有功按钮有两对接点，均已使用。可以再分别增加一组常开接点，并联后送励磁控制柜。分别增加一组常开接点，并联后送励磁控制柜。 图图2 2：手动方式下闭锁：手动方式下闭锁PSSPSS示意图示意图9.7 AVC9.7 AVC AVC AVC功能通过调试后投入省调功能通过调试后投入省调AVCAVC系统，实现电压远方控制；现地控制模式系统，实现电压远方控制；现地控制模式作为备用系统出现故障时，退出作为备用系统出现故障时，退出AVCAVC功能，电厂值班员手动控制。功能，电厂

52、值班员手动控制。9.7.1 9.7.1 故障逻辑及闭锁条件故障逻辑及闭锁条件故障逻辑：故障逻辑： 220KV I220KV I母电压测量故障，母电压测量故障，或者该母线检修，退出或者该母线检修，退出AVCAVC AVC AVC主站与子站通信故障，主站与子站通信故障，退出退出AVCAVC 全厂机组停机备用，自全厂机组停机备用，自动退出动退出AVCAVC 现地模式下，目标电压现地模式下，目标电压与实际电压超差（与实际电压超差（3KV3KV），），退出退出AVCAVC 远方模式下，目标电压远方模式下，目标电压与实际电压超差（与实际电压超差（3KV3KV），），切现地切现地AVCAVC控制控制闭锁条件

53、：闭锁条件：增增/ /减无功闭锁减无功闭锁进相深度限制进相深度限制PQPQ曲线限制曲线限制电站电站AVCAVC子站结构子站结构9.7.2 9.7.2 电厂电厂AVCAVC子站逻辑流程图子站逻辑流程图告省调，结束是是否否是否满足投入条件程 序 向 省 调 发“AVC预备”信号收到“省调AVC投入”信号？AVC闭环投入，电压给定方式投入读“220KV电 压 目 标 值 ” ， 发“AVC运行”信号电压调节调节结果超差？否发增/减闭锁信号至闭锁条件解除与 实 际 电 压 超 差（3KV）?接 省 调 电 话 通 知 投机组AVCAVC控制由远方切至当地复位“AVC投向远方”信号复位“省调AVC投入”

54、状态复 位 “ A V C 运 行 ” 信 号 结束9.8 PID9.8 PID调节（调节（1 1）PIDPID是由比例、积分、微分三种调节方式组成，它们各自的作用如下：是由比例、积分、微分三种调节方式组成，它们各自的作用如下： 比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统

55、的不稳定。 积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积积分调节作用：是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数的强弱取决与积分时间常数TiTi，TiTi越小，积分作用就越强。反之越小，积分作用就越强。反之TiTi大则积分大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成另两种调节规律结合，组成PIPI调

56、节器或调节器或PIDPID调节器。调节器。 微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强用，因此过强 的加微

57、分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成要与另外两种调节规律相结合，组成PDPD或或PIDPID控制器。控制器。 9.8 PID9.8 PID调节（调节（2 2）P P的优点的优点: :响应该速度快响应该速度快, ,调节动作迅速调节动作迅速. .I I的优点的优点: :消除余差消除余差. .D D的优点的优点: :根据偏差信号的变化根据偏差信号的变化, ,趋势提前动作趋势

58、提前动作. . dtUdKdUKUKGDtGIGP9.9 9.9 其他控制功能其他控制功能软起励：为了在起励时防止机端电压超调。励磁系统接收到开机令后开始起软起励：为了在起励时防止机端电压超调。励磁系统接收到开机令后开始起励升压，当机端电压大于励升压，当机端电压大于5050额定值后，调节器以一个可调整的速度逐步增额定值后，调节器以一个可调整的速度逐步增加给定值使发电机电压逐渐上升到额定值。加给定值使发电机电压逐渐上升到额定值。电制动：机组电制动是利用电磁感应产生电磁力的原理实现的。带有励磁电电制动：机组电制动是利用电磁感应产生电磁力的原理实现的。带有励磁电流的转子旋转时，在定子绕组产生交变的磁

59、场，定子感生有电势，通过用制流的转子旋转时，在定子绕组产生交变的磁场，定子感生有电势，通过用制动开关把定子三相短路，在定子线圈有电流，旋转的磁场中就感应出电磁力，动开关把定子三相短路，在定子线圈有电流，旋转的磁场中就感应出电磁力，该电磁力阻碍转子的旋转，达到制动的目的。该电磁力阻碍转子的旋转，达到制动的目的。 PTPT断线：对断线：对PTPT的故障探测是通过对测量的发电机机端电压和励磁变副边电压的故障探测是通过对测量的发电机机端电压和励磁变副边电压进行比较来实现的。进行比较来实现的。转子温度测量：是通过计算励磁绕组的电阻来实现的。转子温度测量：是通过计算励磁绕组的电阻来实现的。10 10 其他

60、基本概念其他基本概念10.1 10.1 发电机进相运行和迟相运行（发电机进相运行和迟相运行（1 1）（1 1）进相：常把发电机送出有功，吸收无功，这种状态称为力率进相，亦称超）进相：常把发电机送出有功，吸收无功，这种状态称为力率进相，亦称超前，即电流超前电压。此时发电机送出一定容性的无功功率，从表盘上看，有前，即电流超前电压。此时发电机送出一定容性的无功功率，从表盘上看，有功电力表指示为正，而无功电力表指示为负。功电力表指示为正，而无功电力表指示为负。（2 2）进相试验的目的：是为了在不破坏机组静态稳定性前提下，得出机组对系）进相试验的目的：是为了在不破坏机组静态稳定性前提下，得出机组对系统调