发电机无刷励磁系统简述及缺陷处理方法

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　　中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1002－6908（2007）1220045－01
　　
　　无刷励磁系统优点是：革除了滑环和碳刷等转动接触部分，响应速度快。其缺点是：在监视与维修上有其不方便之处。由于与转子回路直接连接的元件都是旋转的，因而转子回路的电压电流都不能用普通的直流电压表、直流电流表直接进行监视，转子绕组的绝缘情况也不便监视，二极管与可控硅的运行状况，接线是否开脱，熔丝是否熔断等等都不便监视。但是，随着科技的发展，励磁系统的改进，这些缺点逐步得到解决。到目前为止，我认为较难解决的问题是保护设置问题，这种励磁系统没有办法装设转子两点接地保护。
　　
　　一、发电机组参数
　　
　　励磁方式：自并激
　　发电机参数如下:
　　额定功率： 30MW
　　额定定子电压: 10500V
　　额定定子PT变比：10000V/100V
　　额定定子电流: 1941A
　　额定定子CT变比：3000A/5A
　　额定功率因数: 0.85
　　额定负载励磁电压:66V
　　额定负载励磁电流: 11.5A
　　(励磁变压器变比):10500V/162V
　　强励倍数：1.8倍/10S
　　
　　二、励磁调节器整定参数
　　
　　（一）发电机定子电压、转子电流给定值上下限整定参数。
　　
　　（二）控制角上下限整定参数。
　　
　　（三）过励限制、欠励限制整定参数。
　　
　　（四）PID整定参数。
　　
　　（五）V/F限制定值。发电机定子电压频率低于47.5HZ时，V/F限制开始动作；发电机定子电压频率低于45HZ时，调节器逆变灭磁。
　　（六）调差系数定值。调节器调差设计为：Ktc=0。
　　
　　三、发电机无刷励磁系统概述
　　
　　发电机在转子达到额定转速3000r/min时，合初励电源，初励电源经励磁调节器的初励控制回路加在励磁机定子的励磁线圈上。励磁机与一般的发电机原理相同，但它的电枢是旋转的，即励磁机的转子(电枢)与发电机转子同步旋转，其电枢绕组切割初励电源建立的初磁场产生三相电流，经过熔断器通过旋转二极管整流送至发电机转子为其提供励磁电流。瞬间在发电机端建立15%的发电机额定电压。初励电源回路不保持，建立初磁场后自动退出。
　　
　　励磁调节器采集发电机机端电压互感器1YH、2YH电压量，定子电流4LH、励磁变低压侧转子电流互感器LLH电流量通过变换器进入微机励磁调节装置，经过逻辑软件控制产生触发脉冲控制可控硅整流桥的励磁电流输出，并控制外附小型中间继电器提供励磁系统各种正常、异常、故障信号。
　　初励电源在发电机端建立15%的发电机额定电压后，经过发电机机端的励磁变压器提供励磁电源经过可控硅整流后送至励磁机定子的励磁线圈上建立磁场，励磁机电枢绕组切割这个磁场产生三相电流，再经过熔断器通过旋转二极管整流送至发电机转子为其提供励磁电流。
　　励磁变LB高压侧通过G8刀闸从发电机机端获得电能，低压侧接至励磁调节器交流输入电源控制刀闸1K、2K的下端，1K、2K下端短接，1K上端进入#1可控硅整流桥，通过微机励磁调节装置提供的触发脉冲控制可控硅整流桥的励磁电流输出，经过DDK1开关送至励磁机定子的励磁线圈上建立励磁磁场。2K上端进入#2可控硅整流桥，通过微机励磁调节装置提供的触发脉冲控制可控硅整流桥的励磁电流输出，经过DDK2开关送至励磁机定子的励磁线圈上建立励磁磁场。正常运行过程中，通过设置主/从方式，一桥运行，另一桥跟踪备用。
　　
　　四、发电机无刷励磁系统缺陷处理
　　
　　旋转无刷励磁方式因为励磁机的电枢与发电机的转子在同一根轴上旋转，所以它们之间不需要任何滑环和电刷等转动接触元件，这就实现了无刷励磁。无刷励磁系统革除了滑环与炭刷等转动接触部分，是其优点。其缺点是由于与转子回路直接连接的元件都是旋转的，因而转子回路的电压、电流都不能用普通的直流电压表、直流电流表进行监视，转子绕组的绝缘情况也不便监视，旋转二极管的运行状况、接线是否开脱、熔丝是否熔断等等也都不便于监视。因而在运行维护上是不方便的。
　　针对上述缺点和技术的进步，我们安装了举刷装置和熔断器检测装置。举刷装置可以监视转子一点接地故障，观察转子电压。但是不能长期投入，需要每隔一定的时间去人为操作举刷装置作记录。熔断器检测装置通过监视发电机励磁电流来检测熔断器熔断故障。
　　进行励磁系统动态调试时（发电机空载试验）发现初励结束后，增磁建立电压到一定水平后，机端电压不在上升，而SAVR-2000/Z励磁调节器的输出功率已经接近上限，再增磁电压没有反应，不能建立机端电压。进行原因分析，励磁机定子线圈感抗大，对励磁调节器来说严重过载，将100欧姆的电阻与励磁机定子线圈并联，降低其阻抗。并联电阻后，升压正常，机端电压达到额定值。
　　以上是发电机无刷励磁系统简述及缺陷处理方法。因为机组容量较小，按照相关规程规定可以不装设转子两点接地保护，在大机组中如何解决还需要专家进行大量的技术研究。缺陷的处理方法可以为技术改造人员提供一定的经验借鉴。
　　
　　注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”

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