葛兆倫

摘要：應(yīng)用同步電機(jī)理論，從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，分析勵磁系統(tǒng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定的作用，并結(jié)合大唐雞西第二熱電廠300ＭＷ發(fā)電機(jī)組運行試驗，闡述了試驗的條件、要求等，并根據(jù)現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析，確定了機(jī)組的運行能力，為發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運行提供了依據(jù)，并為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供保障。

關(guān)鍵詞：勵磁系統(tǒng)；電壓控制；

中圖分類號：TM933.21文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)

1.1發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的組成

勵磁系統(tǒng)一般由兩部分組成：（如圖一所示）一部分用于向發(fā)電機(jī)的磁場繞組提供直流電流，以建立直流磁場，通常稱作勵磁功率輸出部分（或稱勵磁功率單元）。另一部分用于在正常運行或發(fā)生故障時調(diào)節(jié)勵磁電流，以滿足安全運行的需要，通常稱作勵磁控制部分（或稱勵磁控制單元或勵磁調(diào)節(jié)器）。

1.2發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)的要求

在電力系統(tǒng)正常運行的情況下，維持發(fā)電機(jī)或系統(tǒng)的電壓水平；合理分配發(fā)電機(jī)間的無功負(fù)荷；提高電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性，所以對勵磁系統(tǒng)必須滿足以下要求：

（1）常運行時，能按負(fù)荷電流和電壓的變化調(diào)節(jié)（自動或手動）勵磁電流，以維持電壓在穩(wěn)定值水平，并能穩(wěn)定地分配機(jī)組間的無功負(fù)荷。

（2）應(yīng)有足夠的功率輸出，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障，電壓降低時，能迅速地將發(fā)電機(jī)地勵磁電流加大至最大值（即頂值），以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)安全、穩(wěn)定運行。

（3）勵磁裝置本身應(yīng)無失靈區(qū)，以利于提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定，并且動作應(yīng)迅速，工作要可靠，調(diào)節(jié)過程要穩(wěn)定。

2發(fā)電機(jī)獲得勵磁電流的幾種方式

（1）直流發(fā)電機(jī)供電的勵磁方式：這種勵磁方式的發(fā)電機(jī)具有專用的直流發(fā)電機(jī)，稱為直流勵磁機(jī)，勵磁機(jī)一般與發(fā)電機(jī)同軸，發(fā)電機(jī)的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機(jī)獲得直流電流。

（2）交流勵磁機(jī)供電的勵磁方式：現(xiàn)代大容量發(fā)電機(jī)有的采用交流勵磁機(jī)提供勵磁電流。交流勵磁機(jī)也裝在發(fā)電機(jī)大軸上，它輸出的交流電流經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵磁，此時，發(fā)電機(jī)的勵磁方式屬他勵磁方式，又由于采用靜止的整流裝置，故又稱為他勵靜止勵磁，交流副勵磁機(jī)提供勵磁電流。

（3）無勵磁機(jī)的勵磁方式：

在勵磁方式中不設(shè)置專門的勵磁機(jī)，而從發(fā)電機(jī)本身取得勵磁電源，經(jīng)整流后再供給發(fā)電機(jī)本身勵磁，稱自勵式靜止勵磁。自勵式靜止勵磁可分為自并勵和自復(fù)勵兩種方式。自并勵方式它通過接在發(fā)電機(jī)出口的整流變壓器取得勵磁電流，經(jīng)整流后供給發(fā)電機(jī)勵磁；自復(fù)勵磁方式除沒有整流變壓外，還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機(jī)定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)生短路時，給發(fā)電機(jī)提供較大的勵磁電流，以彌補整流變壓器輸出的不足。

3發(fā)電機(jī)與勵磁電流的有關(guān)特性

（1）電壓的調(diào)節(jié)

自動調(diào)節(jié)勵磁系統(tǒng)可以看成為一個以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋控制系統(tǒng)。無功負(fù)荷電流是造成發(fā)電機(jī)端電壓下降的主要原因，當(dāng)勵磁電流不變時，發(fā)電機(jī)的端電壓將隨無功電流的增大而降低。但是為了滿足用戶對電能質(zhì)量的要求，發(fā)電機(jī)的端電壓應(yīng)基本保持不變，實現(xiàn)這一要求的辦法是隨無功電流的變化調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。

（2）無功功率的調(diào)節(jié)

發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)并聯(lián)運行時，可以認(rèn)為是與無限大容量電源的母線運行，要改變發(fā)電機(jī)勵磁電流，感應(yīng)電勢和定子電流也跟著變化，此時發(fā)電機(jī)的無功電流也跟著變化。當(dāng)發(fā)電機(jī)與無限大容量系統(tǒng)并聯(lián)運行時，為了改變發(fā)電機(jī)的無功功率，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流。此時改變的發(fā)電機(jī)勵磁電流并不是通常所說的“調(diào)壓”，而是只是改變了送入系統(tǒng)的無功功率。

（3）無功負(fù)荷的分配：

并聯(lián)運行的發(fā)電機(jī)根據(jù)各自的額定容量，按比例進(jìn)行無功電流的分配。大容量發(fā)電機(jī)應(yīng)負(fù)擔(dān)較多無功負(fù)荷，而容量較小的則負(fù)提供較少的無功負(fù)荷。為了實現(xiàn)無功負(fù)荷能自動分配，可以通過自動高壓調(diào)節(jié)的勵磁裝置，改變發(fā)電機(jī)勵磁電流維持其端電壓不變，還可對發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)特性的傾斜度進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)并聯(lián)運行發(fā)電機(jī)無功負(fù)荷的合理分配。

4自動調(diào)節(jié)勵磁電流的方法

在改變發(fā)電機(jī)的勵磁電流中，一般不直接在其轉(zhuǎn)子回路中進(jìn)行，因為該回路中電流很大，不便于進(jìn)行直接調(diào)節(jié)，通常采用的方法是改變勵磁機(jī)的勵磁電流，以達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流的目的。常用的方法有改變勵磁機(jī)勵磁回路的電阻，改變勵磁機(jī)的附加勵磁電流，改變可控硅的導(dǎo)通角等。

5自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件及輔助設(shè)備

自動調(diào)節(jié)勵磁的組成部件有機(jī)端電壓互感器、機(jī)端電流互感器、勵磁變壓器；勵磁裝置需要提供以下電流，廠用AC380v、廠用DC220v控制電源.廠用DC220v合閘電源；需要提供以下空接點，自動開機(jī).自動停機(jī).并網(wǎng)（一常開，一常閉）增，減；需要提供以下模擬信號，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓100V，發(fā)電機(jī)機(jī)端電流5A，母線電壓100V，勵磁裝置輸出以下繼電器接點信號；勵磁變過流，失磁，勵磁裝置異常等。勵磁控制、保護(hù)及信號回路由滅磁開關(guān)，助磁電路、風(fēng)機(jī)、滅磁開關(guān)偷跳、勵磁變過流、調(diào)節(jié)器故障、發(fā)電機(jī)工況異常、電量變送器等組成。在同步發(fā)電機(jī)發(fā)生內(nèi)部故障時除了必須解列外，還必須滅磁，把轉(zhuǎn)子磁場盡快地減弱到最小程度，保證轉(zhuǎn)子不過的情況下，使滅磁時間盡可能縮短，是滅磁裝置的主要功能。根據(jù)額定勵磁電壓的大小可分為線性電阻滅磁和非線性電阻滅磁。

近十多年來，由于新技術(shù)，新工藝和新器件的涌現(xiàn)和使用，使得發(fā)電機(jī)的勵磁方式得到了不斷的發(fā)展和完善。在自動調(diào)節(jié)勵磁裝置方面，也不斷研制和推廣使用了許多新型的調(diào)節(jié)裝置。由于采用微機(jī)計算機(jī)用軟件實現(xiàn)的自動調(diào)節(jié)勵磁裝置有顯著優(yōu)點，目前很多國家都在研制和試驗用微型機(jī)計算機(jī)配以相應(yīng)的外部設(shè)備構(gòu)成的數(shù)字自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，這種調(diào)節(jié)裝置將能實現(xiàn)自適應(yīng)最佳調(diào)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

（1）李基成.現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)整流器勵磁系統(tǒng)【M】.北京：水利電力出版社，1987

（2）李光琦.電力系統(tǒng)暫態(tài)分析【M】.北京：水利電力出版社，1991

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