摘要：本文针对热电分厂所用的励磁方式，对各励磁系统的情况进行分析总结。
关头词：励磁方式励磁调理器电子开关放年夜器
　　励磁系统是同步发机电的重要组成部门，它是供给同步发机电励磁电源的一套系统。励磁系统一般由两部门组成：（如图一所示）一部门用于向发机电的磁场绕组提供直流电流，以建立直流磁场，凡是称作励磁功率输出部门（或称励磁功率单元）。另外一部门用于在正常运行或发生故障时调理励磁电流，以知足平安运行的需要，凡是称作励磁控制部门（或称励磁控制单元或励磁调理器）。在电力系统的运行中，同步发机电的励磁控制系统起着重要的作用，它不仅控制发机电的端电压，而且还控制发机电无功功率、功率因数和电流等参数。在电力系统正常运行的情况下，维持发机电或系统的电压水平；合理分配发机电间的无功负荷；提高电力系统的静态稳定性和动态稳定性，所以对励磁系统必需知足以下要求：　　　　图一　　1、常运行时，能按负荷电流和电压的变化调理（自　　动或手动）励磁电流，以维持电压在稳定值水平，并能稳定地分配机组间的无功负荷。　　2、应有足够的功率输出，在电力系统发生故障，电压下降时，能迅速地将发机电地励磁电流加年夜至最年夜值（即顶值），以实现发念头平安、稳定运行。　　3、励磁装配自己应无失灵区，以利于提高系统静态稳定，而且动作应迅速，工作要靠得住，调理进程要稳定。我热电分厂现共有三期工程，5台同步发机电采用了3种励磁方式:　　1、图二为一期两台QFG-6-2型发机电的励磁系统方框图。　　　　图二　　2、图三为二期两台QF2-12-2型发机电的励磁系统方框图。　　　　图三　　3、图四为三期一台QF2-12-2型发机电的励磁系统方框图　　　　图四　　1、三种发机电励磁系统的组成　　一期是交流励磁机旋转整流器的励磁系统，即无刷励磁系统。如图二所示，它的副励磁机是永磁发机电，其磁极是旋转的，电枢是静止的，而交流励磁机正好相反，其电枢、硅整流元件、发机电的励磁绕组都在统一轴上旋转，不需任何滑环与电刷等接触元件，这就实现了无刷励磁。二期是自励直流励磁机励磁系统。如图三所示，发机电转子绕组由专用的直流励磁机DE供电，调整励磁机磁场电阻Rc可改变励磁机励磁电流中的IRC从而到达调整发机电转子电流的目的。三期采用的是静止励磁系统。这类励磁系统不用励磁机，由机端励磁变压器供给整流器电源，经三相全控整流桥控制发机电的励磁电流。　　2、励磁电流的发生及输出　　一期励磁系统原理图如图五所示。其中主励磁机的励磁　　　　图五励磁系统原理图　　电源由永磁机的定子绕组经三相可控硅整流桥或三相不成控硅整流桥提供，同时直流稳压单元的交流电源也取自永磁机。发机电端电压的变化经由过程调差单元、放年夜单元后往控制可控硅的导通角，以此来调理主励磁机的磁场电流，到达是发机电稳定运行的目的。另外，为了提高主励磁机供电的靠得住性还设有手动控制，经由过程调整调压器来调理整流桥的输出直流电压到达调整磁场电流的小的目的。两种控制方式经由过程DZA、DZB来进行切换。二期励磁系统如图六所示。整流励磁机与发机电同轴，由剩磁建立电压，经由过程整流子整流经电刷送出。手动状态下经磁场变阻器、KFD-3励磁调理器、碳刷、滑环给转子提供励磁电流。三期采用双微机单模拟的励磁控制系统，取消了励磁机。期励磁系统原理图如图七所示。发机电的励磁电流由机端励磁变压器经可控硅整流桥提供。其可控硅的导通角可由微机或模拟方式控制，在正常情况下，只有一台微机处于在线状态，能发出控制旌旗灯号，其它则处于离线热备用状态，其给定值、在线参数、控制旌旗灯号均处于跟踪工作状态。在线通道一旦故障，其发出的控制旌旗灯号将被闭锁转为离线通道；离线通道自动投进转为在线状态，发出旌旗灯号，当两套微机通道均泛起故障，在正常运行情况下，只有一台微机处于在线状态，其给定值、在线参数、控制旌旗灯号均处于跟踪工作状态。在线通道一旦故障，其发出的控制旌旗灯号将被闭锁转为离线通道；离线通道自动投进转为在线状　　　　图六KFD-3快速励磁调理器原理图　　　　图七HWLT-4励磁系统原理图　　态，发出控制旌旗灯号，当两套微机通道均泛起故障时，模拟通道自动投进。为了保证励磁电源的靠得住性，采用了电力专用电源为调理器提供＋24VDC电源，每一个电源由交、直流两路输进。它们划分来自三种自力的电源：厂用220VAC、厂用220VDC、自用电220VAC，同时采用厂用电380VAC经三相桥式整流为发机电提供励磁电流，以便发生故障时有足够的调理容量及较高的响应速度。　　3、励磁系统的控制部门　　一期的自动励磁调理器由可控硅整流功率单元、移相触发单元、直流放年夜单元、电压反馈单元、调差单元、直流电源单元和电源监视单元组成。整流功率单元采用的是三相桥式全控整流电路，主要是将交流电压酿成直流电供给励磁机的励磁绕组；移相触发单元由六个完全不异的触发器插件组成，其组成环节以下图所示：　　　　本单元凭据输进控制旌旗灯号Usm的年夜小，改变晶闸管的控制角，以控制整流电路的输出，从而调理发机电的励磁电流；直流放年夜单元由两级直流放年夜器组成，是PID放年夜器和综合放年夜器。其调理的进程是指当发机电遭到无功扰动电压发生变化的起头瞬间，PID便输出一个与变化率（dv/dt）成正比的旌旗灯号往改变励磁，以阻止电压的变化。由于PID放年夜器自身带负荷的能力较差，故还需在PID和触发器之间设一综合放年夜器，对PID放年夜器的输出旌旗灯号进行反相和功率放年夜；无功调差单元是指当发机电并联运行时能使个机组间无功电流分配稳定，当发机电经升压变压器与电网并联时，能克服升压变压器的电抗压降；无功调差单元是将发机电端电压的变化转变为一交流电压旌旗灯号，而PID的输进端要直流电压反馈旌旗灯号，是以在此二单元之间加一电压反馈单元，将交流电压旌旗灯号转为直流电压旌旗灯号；直流电源单元为励磁调理器提供 24V直流电压；本调理器所选用的集成元件工作电源为＋15V，故需设＋15V的稳定电源；电源监视单元起对两套工作电源进行监视的作用，当任一组电源发生故障时均能报警。　　二期所采用的是KFD－3型快速励磁调理器。如图六所示。调理器由电流互感器及电压互感器供电，包括可控相复励变压器和电压校正器。可控相复励变压器BKF是调理器的主要元件，它是一个有直流磁化的、双低级绕组的变压器或磁放年夜器。第一个串联绕组由电流互感器LH供电；第二个并联绕组由电压互感器YH供电。次级绕组的感应电势是这两个绕组磁化安匝的感应电势的几何和。次级电流经过输出整流器组ZC整流后输送至励磁机励磁绕组。电压校正器由三相丈量变压器BC及磁放年夜器FC组成，三相丈量变压器BC由电压互感器YH经调整自藕变压器TBZ供电。他是一个三相饱和变压器，低级电流具有非线性的特征，而次级电流是线性的，在经非线性整流器ZFL、线性整流器ZXL整流后而输出至磁放年夜器FC的两个极性相反的直流控制绕组，磁放年夜器输出电流的年夜小由这两个电流差来控制。当发机电电压增加时，丈量机构输出的线性与非线性电流差迅速增加，响应地磁放年夜器的输出电流也急剧增加，是以由丈量机构与磁放年夜器所组成的电压校正用具有反接的特征。在正常工作时，校正器由一定的磁化电流送至BKF的控制绕组，使BKF的铁芯工作于较饱和的水平从而控制BKF的输出，到达控制发机电励磁的目的。　　三期所采用的是HWLT-4型微机励磁调理器。它提高了发机电运行的自动化水平。各功能均实现了模块化，经由过程分歧功能的组合来知足分歧用户的要求。在硬件方面，该调理器由两套自力的微机通道和一套自力的模拟通道组成。每一个微机通道分为：电压环和电流环。模拟通道为电流环。电压环是取自机端电压旌旗灯号进行闭环的，亦称为自动环；电流环是取转子电流旌旗灯号进行闭环的，亦称为手动环。为了保证调理的快速性，系统接连采样即在一个工频周期内完成各类运算，其操作回路的动作由工业控制机和继电器配合完成的。在软件上调理器的控制方式分为四种：　　1、自动电压调理(AVR)　　2、磁场电流调理(FCR)　　3、恒无功调理　　4、恒功率因数调理　　在正常情况下，可由AVR方式手动切换至FCR方式，在故障情况下自动切换。后两种控制方式只能在AVR方式下投进使用。另外，本调理器还具有四种限制功能:　　1、定子电流限制　　2、磁场电流限制　　3、欠励限制　　4、伏特赫兹限制　　调理器经由过程控制功能、限制功能及其它的一些辅助功能来控制发机电的励磁电流，使发机电工作在最好状态。　　4、三种励磁系统的强行励磁情况　　三种励磁系统均具有强励功能。一期强励是由电子开关和PID放年夜器一起控制的。电子开关原理图如图所示。在运算放年夜器FD2　　　　图八电子开关原理图　　反相端输进一个负电压V_R≈-8V,当反馈电压|Vi|<8V时（反馈电压8V相当于机端电压85）FD2输出为正电位，二极管D3截止，场效应管导通，积分电容C2被短接，使PID放年夜器失往积分功能；当|V_i|>|V_r|时，FD2输出为负电位场效应管截止，使PID恢复积分功能。经由过程PID的有差积分调理可维持电压恒定不变，即当发机电电压泛起误差时，如负的误差，积分调理逐渐给一个强励旌旗灯号，使发机电电压回升，这时候负误差减小，输出旌旗灯号减小,减小强励旌旗灯号直到电压恒定不变。泛起正误差时，其进程和上相反。二期的励磁系统还采用了继电强行励磁装配。当机端电压下降到额定电压的80％～85％时，强行励磁装配动作，短接磁场变阻器的部门电阻使励磁电流猛增到最年夜值，励磁电压升到额定值的1.8~2倍，实现继电强行励磁。三期强励主要是经由过程软件来实现的。由高靠得住智能励磁调理器完成励磁系统所需的各类功能。在自动电压调理下，对于自并励励磁系统采用PID控制算法，以稳定发机电机端电压。　　5、三种励磁系统的运行情况　　一期发机电自一九八四年投运以来，无刷励磁系统运行正常，自动励磁调理器经常投进而且维护量很小。二期发机电自一九九四年投进运行以来，直流励磁系统屡次发生故障。两台机调试时均发生过转子滑环处短路事故，严重的影响了生产运行，且在正常运行时需经常检查和调整滑环及更换整流子碳刷，运行维护工作量很年夜，费用很高，其自动励磁调理器由于不能持久稳定运行而经常退出不用。随着对二期运行经验的堆集及运行维护的增强仍是能保证正常运行的。三期采用了微机控制励磁调理系统。该调理系统自投运以来运行稳定靠得住，性能优良，出格是全数汉化的人机界面，为现场运行检修人员提供了利便。　　经由过程对这三期发机电励磁系统结构、原理和运行情况的比力可以看出：一期的无刷励磁系统运行靠得住，维护量和检修量年夜年夜优于二期直流励磁系统，可是一期的励磁系统在开机调试时比二期难。三期采用了静止励磁系统，由HWLT-4微机励磁调理器进行控制，取消了励磁机，缩短了主轴长度，下降了制造费用和土建费用，且微机控制是工业成长的趋向，其生产技术水平逐渐成熟，是未来励磁系统成长的主流。