浅述发电机自并励励磁系统的特点及问题 王畅宇

1、浅述发电机自并励励磁系统的特点及问题王畅宇摘要：自并励静止励磁系统由于具有易提高运行稳定性、易高起始响应、易高 速度励磁电压响应等显著的特点而被广泛应用到各大水力发电厂的发电机组中。 自并励静止励磁系统的运行可靠性、技术性能会对水力发电厂的稳定运行、可靠 启动继电保护、提高供电质量等造成较大的影响。关键词：发电机；励磁系统；特点；问题自并励静止励磁系统的运行可靠性、技术性能会对水力发电厂的稳定运行、 可靠启动继电保护、提高供电质量等造成较大的影响。分析了发电机自并励接线 方式，其次，深入探讨了发电机的起励问题、励磁调节器的选择问题、自并励励 磁系统的运行问题等，具有一定的参考价值。一、概述自并

2、励静止励磁系统由于具有易提高运行稳定性、易高起始响应、易高速度 励磁电压响应等显著的特点而被广泛应用到各大水力发电厂的发电机组中。自并 励静止励磁系统的运行可靠性、技术性能会对水力发电厂的稳定运行、可靠启动 继电保护、提高供电质量等造成较大的影响。本文就发电机自并励励磁系统的特 点及问题进行探究。二、装置基本原理励磁调节装置的主要任务是维持发电机端电压水平稳定，从而维持机组的一 定的负荷水平，同时对发电机定子及转子侧各电气量的负荷进行限制和保护处理， 励磁调节装置还要对自己进行不断的自检和诊断，发现异常和故障，及时报警并 切换到备用通道。励磁调节装置需要完成的主要工作：模拟量采集、闭环调节、

3、脉冲输出、限制和保护、逻辑判断、参考值设定、双机通信、自检和自诊断、人 机对话、对外通信。起励升压包括最小起励升压、定值起励升压、软起励升压。励磁控制闭环方 式包括机端电压闭环调节、励磁电流闭环调节、恒输出调节、恒无功功率调节、 恒功率因数调节。该装置主要功能：调差功能；低励限制及保护，包括最小励磁电流限制、无 功功率欠励限制、进相定子电流限制、低励磁保护；过励限制及保护，包括最大 励磁电流限制、励磁过热过流限制、无功功率过励延时限制、滞相定子过流限制、 过励磁保护；伏赫兹限制及保护；TV断线保护；转子温度测量。三、发电机自并励接线方式3.1接于厂用母线接于厂用母线的接线方式不需要试验电源装置

4、和起励电源装置，但是当切除 了外部短路之后，会有大量的无功电流被厂用电动机吸收，会严重影响到厂用变 压器的电压降，进而会对励磁装置的强励能力造成一定程度的影响。3.2接于发电机出口母线发电机自并励接线方式中应用最为广泛的当属接于发电机出口母线，这种方 式可靠性高、较为简单，只需要发电机保持在有效运行的状态，那么就会由发电 机机端并联变压器发出励磁电源；其强励能力会在切除外部短路之后不久就有效 地发挥出来。但是接于发电机出口母线的最大缺点就在于：发电机机端电压会严 重影响到励磁电源，一旦有三相短路故障出现在线路首端，那么就会减弱强励作 用，不利于暂态稳定，进而还有可能会影响到系统的电压稳定。值得

5、注意的是， 若在很长时间之内都没有切除掉短路回路，那么必将会影响到发电机自并励励磁系统的作用效果。3.3接于系统侧接于系统侧的接线方式可对试验电源问题、起励电源问题进行较好解决，但 是一旦出现发电机跳闸现象，那么就会导致励磁装置由于电压过小而很难有效恢 复到正常状态，甚至还有可能会出现失去励磁的情况。除此之外，接于系统侧 还需要增加较多的一次设备，如接地刀闸、隔离刀闸、断路器等，会让发电机自并 励励磁系统的设备维护量和设备投资量大幅度增加，由此可见，接于系统侧的接 线方式的可靠性较差，易受到运行方式的影响。本文以接于发电机出口母线的接 入方式为例来探讨发电机自并励励磁系统的问题。四、发电机的起

6、励问题4.1在建立起发电机电压之前，励磁电源都不能由励磁变压器来予以提供，务 必要将起励设备、起励回路的选择提前考虑。通常而言，发电机首先用起励电源 来励磁，当发电机的电压值达到了规定电压之后，那么就要将起励回路自动退出， 励磁电源则由励磁变压器来提供。4.2在完成发电机大修作业之后，或者首次启动发电机之后，需要在第一时间 开展发电机的空载试验、短路试验，并且全面检查励磁系统；在这种情况下，务 必要为自并励系统提供试验电源。首先，要考虑试验电源在满足发电机的空载试 验、短路试验时需要达到什么条件；其次，要基于发电机空载试验、短路试验的 特性曲线图来最终确定出最大励磁电流。通常而言，基于发电机空

7、载试验来看， 国产发电机组的励磁电流要大于等于1.3倍额定空载电压；基于发电机短路试验 来看，国产发电机组的励磁电流要大于等于额定空载电压。五、励磁调节器的选择问题随着互联网技术、电子技术、计算机技术的快速发展，励磁控制已经由原来的 模拟式向数字化的方向发展。与原来的调节器相比，数字式励磁调节器无论是可 靠性、功能性都得到了较快的发展。由于自并励励磁系统属于典型的快速反应系 统，在某些因素的干扰之下很日益会出现低频震荡的现象，可通过为其配置PSS 电力系统稳定器或者先进控制规律的方式来进行解决,使之可在提高电网稳定性、 改善发电机组方面发挥出积极的作用。笔者认为可选用三模冗余系统来作为发电 机

8、自并励励磁系统的控制通道，它不会采用其它的控制电路和监视电路，能够确 保有较佳的故障容差、可用性，也能够防止由于单个元件故障而让整个发电机自 并励励磁系统出现失效问题。六、自并励励磁系统的运行问题与其它数字式励磁控制系统相比，发电机自并励励磁系统的运行方式相似， 它也有包括就地手动方式、AVR手动方式、AVR自动方式等在内的多种运行方式， 其中，AVR自动方式是最能够实现正常运行的方式，AVR自动方式还可在恒功率 因数情况下，或恒无功运行情况下，或恒电压情况下实现正常运行。值得注意的 是：第一，若运行方式为整流柜运行，那么往往会对温度有较高的要求，如果水 力发电厂将整流柜安装在室内，那么务必需要安装中央空调；第二，无论是就地 手动方式，还是AVR手动方式，亦或者AVR自动方式，都需要对各控制器的输出 情况进行认真、详细地检查，确保达到无扰动切换的效果；第三，无论是从自并 励励磁系统的安全角度来看，还是从发电机组的安全角度来看，AVR手动方式都 不适宜长时间运行，在运行一段时间之后，要将其切换为AVR自动方式。结语总而言之，随着电能质量要求的提高，装机容量不断扩大，电力系统对发电 机励磁控制器的性能要求也在逐渐地提高，从而，分析与研究励磁控制器的性能， 挖掘它们之间的优点，合理地利用它们的优点，大大地提高励磁控制器的控制性 能，是