淺談發電機勵磁系統

孫興喜

（中國石化金陵分公司， 江蘇 南京 210033）

1 勵磁系統的概念

同步發電機是電力系統的主要設備，它是將旋轉形式的機械功率轉換成電磁功率的設備，為完成這一轉換，它本身需要一個直流磁場，產生這個磁場的直流電流稱為同步發電機的勵磁電流。專門為發同步電機供應勵磁電流的有關設備，統稱為勵磁系統。

2 勵磁方式的分類

直流發電機供電的勵磁方式，這種勵磁方式的發電機具有專用的直流發電機，這種專用的直流發電機稱為直流勵磁機，勵磁機一般與發電機同軸，發電機的勵磁繞組通過裝在大軸上的滑環及固定電刷從勵磁機獲得直流電流。

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

2.1 他勵勵磁系統

這類勵磁系統采用與主發電機同軸的交流發電機作為交流勵磁電源，經二極管、晶閘管或全控功率器件進行整流后，供給發電機勵磁；這類勵磁系統由于交流勵磁電源取自主發電機之外的獨立電源，故稱為他勵系統。用作勵磁電源的同軸交流發電機稱為交流勵磁機，也可稱為交流勵磁機勵磁系統。

2.2 自勵勵磁系統

自并勵勵磁系統，由勵磁變壓器、可控硅功率整流裝置、自動勵磁調節裝置、發電機滅磁柜等部分組成。從發電機的出口母線獲得三相交流電，經過勵磁變壓器變為符合要求的電壓較低的交流電，再經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，最后上發電機轉子，完成了發電機的勵磁過程。

2.2.1 自并勵勵磁系統的主要優點

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

2.2.2 自并勵勵磁系統的主要缺點

整流裝置電源電壓取自發電機端，系統故障時，隨著機端電壓下降，影響勵磁系統的強勵能力。(2)有碳刷增加了維護量。(3)發電機近端短路時，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，發電機剩磁不足以提供可控硅的導通電壓，發電機不能自勵，需要另外設置起勵電源。

3 發電機勵磁系統的原理及作用

3.1 勵磁系統的原理

同步發電機的勵磁系統是指為發電機提供可調節勵磁電流的裝置的全部組合。勵磁功率單元負責向同步發電機轉子提供直流勵磁電流。勵磁調節器則根據機端電壓的變化控制勵磁功率單元的輸出，從而達到調節勵磁電流的目的。

3.2 勵磁系統的作用

3.2.1 調節電壓：電力系統正常運行時，負荷隨機波動，隨著負荷的波動，需要對勵磁電流進行調節，以維持機端電壓在給定水平，所以勵磁系統擔負著維持電壓水平的任務。

3.2.2 勵磁電流過小發電機將從系統中吸收無功功率。系統電壓隨著負荷波動而變化，改變其中一臺發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的運行機組的無功功率。所以，同步發電機勵磁系統還擔負著并聯運行機組間無功功率合理分配的任務。

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

4 發電機勵磁系統一般故障的現象及處理

4.1 勵磁回路一點接地

現象包括：(1)轉子一點接地動作。(2)發電機檢漏計有可能動作。

處理方法：(1)匯報值長。(2)檢查滑環、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)若轉子漏水引起接地應立即申請停機處理。

4.2 發電機失磁

現象包括：（1）轉子電流接近零值。（2）無功功率顯示為負值，功率因數進相。（3）發電機定子電流升高并擺動。（4）發電機及母線電壓降低并擺動，強勵有可能動作。

處理方法：（1）若滅磁開關跳閘，發電機出口斷路器未跳應匯報值長立即將發電機解列。（2）如果滅磁開關未跳，出現上述現象時，應迅速將微機勵磁裝置切至另一路運行，若無效應切至手動調整。（3）若手動后調節無效，應匯報值長，經值長同意后解列發電機。

4.3 勵磁回路兩點接地或層間短路

現象包括：（1）勵磁電流大增、勵磁電壓降低，無功負荷下降或為負值。（2）發電機發生振動。（3）自動勵磁裝置電流增大。（4）轉子一點接地動作。

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

5 結語

電子技術和電力電磁理論的深化發展，可以借助電子技術來完善發電機的勵磁系統提高電機性能，現代中小型同步發電機勵磁系統的研究工作是在此技術上發展起來的，具有此種勵磁方式的同步發電機各具特點。

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