孫興喜

（中國石化金陵分公司， 江蘇 南京 210033）

1 勵磁系統(tǒng)的概念

同步發(fā)電機是電力系統(tǒng)的主要設(shè)備，它是將旋轉(zhuǎn)形式的機械功率轉(zhuǎn)換成電磁功率的設(shè)備，為完成這一轉(zhuǎn)換，它本身需要一個直流磁場，產(chǎn)生這個磁場的直流電流稱為同步發(fā)電機的勵磁電流。專門為發(fā)同步電機供應(yīng)勵磁電流的有關(guān)設(shè)備，統(tǒng)稱為勵磁系統(tǒng)。

2 勵磁方式的分類

直流發(fā)電機供電的勵磁方式，這種勵磁方式的發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機，這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發(fā)電機同軸，發(fā)電機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獲得直流電流。

交流勵磁電源加半導(dǎo)體整流器的勵磁方式，這種勵磁系統(tǒng)中的直流勵磁電源是通過把交流勵磁電源經(jīng)半導(dǎo)體整流后得到的（簡稱半導(dǎo)體勵磁方式）。根據(jù)交流勵磁電源的不同種類，半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)又可分為兩大類。

2.1 他勵勵磁系統(tǒng)

這類勵磁系統(tǒng)采用與主發(fā)電機同軸的交流發(fā)電機作為交流勵磁電源，經(jīng)二極管、晶閘管或全控功率器件進行整流后，供給發(fā)電機勵磁；這類勵磁系統(tǒng)由于交流勵磁電源取自主發(fā)電機之外的獨立電源，故稱為他勵系統(tǒng)。用作勵磁電源的同軸交流發(fā)電機稱為交流勵磁機，也可稱為交流勵磁機勵磁系統(tǒng)。

2.2 自勵勵磁系統(tǒng)

自并勵勵磁系統(tǒng)，由勵磁變壓器、可控硅功率整流裝置、自動勵磁調(diào)節(jié)裝置、發(fā)電機滅磁柜等部分組成。從發(fā)電機的出口母線獲得三相交流電，經(jīng)過勵磁變壓器變?yōu)榉弦蟮碾妷狠^低的交流電，再經(jīng)過可控硅整流裝置后，通過直流刀閘到主備勵切換柜，然后到滅磁柜，最后上發(fā)電機轉(zhuǎn)子，完成了發(fā)電機的勵磁過程。

2.2.1 自并勵勵磁系統(tǒng)的主要優(yōu)點

（1）沒有旋轉(zhuǎn)部件，運行可靠性高，調(diào)整、維護簡單，檢修方便。（2）取消了勵磁機，縮短的汽輪機—發(fā)電機軸系長度，可提高機組軸系的穩(wěn)定性、提高機組安全運行的水平。（3）勵磁回路中有滑環(huán)、碳刷、滅磁裝置，響應(yīng)速度快。（4）可以提供較大的勵磁功率。

2.2.2 自并勵勵磁系統(tǒng)的主要缺點

整流裝置電源電壓取自發(fā)電機端，系統(tǒng)故障時，隨著機端電壓下降，影響勵磁系統(tǒng)的強勵能力。(2)有碳刷增加了維護量。(3)發(fā)電機近端短路時，因機端電壓突然降低很多時可能不滿足強勵要求，強勵減弱時，短路電流迅速衰減，可能不能使發(fā)電機的短路電流維持在使過電流保護動作的水平，帶時限的繼電保護可能會拒絕動作。(4)起勵時，發(fā)電機剩磁不足以提供可控硅的導(dǎo)通電壓，發(fā)電機不能自勵，需要另外設(shè)置起勵電源。

3 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的原理及作用

3.1 勵磁系統(tǒng)的原理

同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)是指為發(fā)電機提供可調(diào)節(jié)勵磁電流的裝置的全部組合。勵磁功率單元負(fù)責(zé)向同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子提供直流勵磁電流。勵磁調(diào)節(jié)器則根據(jù)機端電壓的變化控制勵磁功率單元的輸出，從而達(dá)到調(diào)節(jié)勵磁電流的目的。

3.2 勵磁系統(tǒng)的作用

3.2.1 調(diào)節(jié)電壓：電力系統(tǒng)正常運行時，負(fù)荷隨機波動，隨著負(fù)荷的波動，需要對勵磁電流進行調(diào)節(jié)，以維持機端電壓在給定水平，所以勵磁系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著維持電壓水平的任務(wù)。

3.2.2 勵磁電流過小發(fā)電機將從系統(tǒng)中吸收無功功率。系統(tǒng)電壓隨著負(fù)荷波動而變化，改變其中一臺發(fā)電機的勵磁電流不但影響其本身的電壓和無功功率，而且也影響與其并聯(lián)的運行機組的無功功率。所以，同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)還擔(dān)負(fù)著并聯(lián)運行機組間無功功率合理分配的任務(wù)。

3.2.3 利于系統(tǒng)運行穩(wěn)定性：同步發(fā)電機穩(wěn)定運行是保證電力系統(tǒng)可靠供電的首要條件，電力系統(tǒng)在運行中隨時都可能受各種干擾，在這些擾動后，發(fā)電機組能夠恢復(fù)到原來的運行狀態(tài)，或者過渡到另一個新的狀態(tài)，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的。

4 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)一般故障的現(xiàn)象及處理

4.1 勵磁回路一點接地

現(xiàn)象包括：(1)轉(zhuǎn)子一點接地動作。(2)發(fā)電機檢漏計有可能動作。

處理方法：(1)匯報值長。(2)檢查滑環(huán)、碳刷刷辮有無碰殼接地。(3)檢查空冷室有無漏水。(4)檢查并清掃勵磁回路。(5)若轉(zhuǎn)子漏水引起接地應(yīng)立即申請停機處理。

4.2 發(fā)電機失磁

現(xiàn)象包括：（1）轉(zhuǎn)子電流接近零值。（2）無功功率顯示為負(fù)值，功率因數(shù)進相。（3）發(fā)電機定子電流升高并擺動。（4）發(fā)電機及母線電壓降低并擺動，強勵有可能動作。

處理方法：（1）若滅磁開關(guān)跳閘，發(fā)電機出口斷路器未跳應(yīng)匯報值長立即將發(fā)電機解列。（2）如果滅磁開關(guān)未跳，出現(xiàn)上述現(xiàn)象時，應(yīng)迅速將微機勵磁裝置切至另一路運行，若無效應(yīng)切至手動調(diào)整。（3）若手動后調(diào)節(jié)無效，應(yīng)匯報值長，經(jīng)值長同意后解列發(fā)電機。

4.3 勵磁回路兩點接地或?qū)娱g短路

現(xiàn)象包括：（1）勵磁電流大增、勵磁電壓降低，無功負(fù)荷下降或為負(fù)值。（2）發(fā)電機發(fā)生振動。（3）自動勵磁裝置電流增大。（4）轉(zhuǎn)子一點接地動作。

處理方法：(1)檢查轉(zhuǎn)子兩點接地保護投入正常。(2)投轉(zhuǎn)子一點接地保護時，應(yīng)立即降低有功、無功，使發(fā)電機振動及轉(zhuǎn)子電流降至允許值，無法維持時，請示值長停機。(3)轉(zhuǎn)子冒煙起火，并伴有發(fā)電機漏水時，應(yīng)立即解列停機。(4）若兩點接地導(dǎo)致發(fā)電機失磁按失磁處理。

5 結(jié)語

電子技術(shù)和電力電磁理論的深化發(fā)展，可以借助電子技術(shù)來完善發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)提高電機性能，現(xiàn)代中小型同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的研究工作是在此技術(shù)上發(fā)展起來的，具有此種勵磁方式的同步發(fā)電機各具特點。

[1]陸繼明,毛承雄,王丹.同步發(fā)電機微機勵磁控制[J].中國電力出版社,2006:1-30