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一、什么是励磁系统？有何作用？

1、供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。

它一般由励磁功率单元和励磁调节器两个主要部分组成。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流；而励磁调节器则根据输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元的输出。其中励磁功率单元是指向同步发电机转子绕组提供直流励磁电流的励磁电源部分，而励磁调节器则是根据控制要求的输入信号和给定的调节准则控制励磁功率单元输出的装置。由励磁调节器、励磁功率单元和发电机本身一起组成的整个系统称为励磁控制系统。励磁系统是发电机的重要组成部分，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。

2、励磁系统的主要作用有：

1）根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值；

2）控制并列运行各发电机间无功功率分配；

3）提高发电机并列运行的静态稳定性；

4）提高发电机并列运行的暂态稳定性；

5）在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障损失程度；

6）根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。

同步发电机励磁系统的形式有多种多样，按照供电方式可以划分为他励式和自励式两大类。

二、无刷励磁系统工作原理是怎样的？

无刷励磁系统一般由永磁机、主励磁机和旋转整流装置三大部件组成。

图-1无刷励磁实拍图

永磁机磁极、励磁机电枢(转子绕组）、旋转整流装置是与发电机同轴旋转的。永磁机电枢产生的高频电源（400HZ)通过两组全控整流桥整流变成直流供给主励磁机励磁绕组，主励磁机电枢输出的中频交流电(150HZ)供给旋转整流装置，旋转整流器输出的直流电源送至发电机转子的励磁绕组。

励磁机电枢绕组直接连至三相桥式全波旋转整流装置，旋转整流装置其正、负极直接与主发电机转子连接，供给发电机励磁。因此励磁系统不需要电刷和滑环装置，如此就构成了无刷励磁系统。

图-2无刷励磁系统原理图

三、励磁机转子介绍

1、联轴器2、整流盘3、主励磁机转子4、风扇

图-3励磁机转子实拍图

1、轴承2、副励磁机定子3、永磁钢转子4、副励磁机定子绕组

图-4永磁副励磁机转子实拍图

四、三相主励磁机介绍

1、磁极2、定子3、转子、4冷却风扇

图-5主励磁机实拍图

五、整流环介绍

1、整流盘2、熔断器3、二极管4、联轴器5、多接触式连接器

图-6无刷励磁机整流环实拍图

图-7整流环硅二极管剖面图

在三相电桥电路中，整流环的主要部件是安装在整流环上的硅二极管。内部结构布置如下图所示。二极管必需的接触压力由一盘簧总成和旋转期间的离心力产生。

图-8整流环硅二极管

1、散热器2、绝缘3、蝶形二极管4、绝缘螺钉链接5、有冷却孔的连接件6、多接触导电衬套7、蝶形弹簧8、连接桥

图-9整流环硅二极管剖面图

为了抑制因整流产生的瞬间电压峰值，每个整流环要安装6个各由一个电容和一个阻尼电阻器组成的RC网络。它们组合在一个单树脂封装的装置内。经过绝缘和冷缩的整流环将做为直流母线作用于整流器电桥的正负侧。这种结构布置能易于接近所有的部件和最小的电路连接。两个整流环的机械结构设计是一样的，只是二极管的正向有所不同。

图-10整流环内硅二极管实拍图

学过电机的可以计算一下：正极整流盘共有6组整流块，每组整流块内有5个支路，每个支路有1个熔断器和2个硅二极管，所以正极盘共有6*5*2=60个硅二极管，共有30个熔断器，6套RC组合块。又因负极盘的机械结构同正极盘，所以本励磁整流盘共有120个硅二极管，60个熔断器，12套RC组合块。

六、励磁机上测量和监测设备

（1）、温度监控系统

监测励磁冷却器出来的冷风温度和离开整流盘和主励磁机的热风温度。冷风温度不超过40度，热风正常在55-70度，75度报警，80度跳闸。

（2）、熔断器在线监控系统

a）熔断器在线监控单元使用的是非接触式电子系统可持续地监测旋转整流盘上的熔断器。可以检测每个支路上至多3个熔断器的故障。

b）此外，在运行期间用内置的频闪观测仪可随时检查熔断器指示器的标识。

（3）、接地故障检测系统

a）接地故障检测系统通过插入测量碳刷进行。两个测量滑环安装在主励磁机的转轴末端。测量滑环提供持续的接地故障检测。

b）如果接地故障检测系统检测到一个接地故障，在Re80kΩ时引发报警；至Re5kΩ时，发电机自动解列并灭磁。

（4）、交轴检测线圈

励磁机电流通过主励磁机两个磁极间的交轴检测线圈间接进行测量。这个交轴检测线圈的感应电势与励磁机电流成比例，因此，能够确定励磁机电流。

七、励磁机冷却介绍

励磁机是空气冷却的。冷却空气为闭式循环，并在横靠励磁机安装的两个冷却器装置中进行再冷却。整个励磁机装在冷却空气循环通过的机壳中。

图示出，整流环从两侧吸入冷空气，然后把热空气排到位于基板下面的腔室。另一路冷空气通过副励磁机，然后通过风机，主励磁机的机壳才接收到这一冷空气。冷空气从两端进入主励磁机，并被传送至转子体下面的输送管道，然后通过转子铁芯的径向槽排到下腔室。而热空气则通过冷却器区返回到主机壳。

图-11励磁机冷却示意图

八、熔断器监视的频闪仪介绍

（1）、频闪仪

又称计数器或频闪静像仪该设备是根据闪光频率与运动物体的图案同步时，人眼视觉暂留而产生的相对静止的原理制成的。能够很直观地观看被照运动图案，不会造成任何色彩失真。该仪器采用高性能的单片机为处理单元，通过数码管实时地显示每分钟的闪光次数及工作状态。比较早的使用是塑料软包装及烟草行业水松纸及烟标等的印刷机、检品机或复卷分切机等设备上的产品质量检测,在电厂适用于高速运转设备的检修。

图-12频闪静像仪面板图

（2）、日常巡检如何操作频闪仪？

频闪仪检测旋转整流器的操作方法：

（a）按“ON”按钮，打开频闪仪电源。

（b）按“按钮LAMP1”或“按钮LAMP2”选择旋转整流器A或B。

（c）按“FEED”按钮选择正转，按“RETURN”按钮选择反转，可获得连续的观察。

（d）按“FEED”按钮选择正转或按“RETURN”按钮选择反转过程中如再按一次可获得此点的一静止图象。

（e）大约2分钟后，频闪仪自动关断或者按“OFF”按钮将频闪仪关掉。

（3）、整流盘上的熔断器故障

原因:一个或几个二极管故障。旋转整流盘上熔断器熔断处理：

1）当整流盘只有一个熔断器熔断时，发电机可保持正常运行，待有机会停机时更换熔断的熔断器。

2）当整流盘有两只熔断器熔断时，发电机仍可带额定负荷运行，但必须解除强励，立即向调度汇报，申请停机处理。此时机组不允许过负荷。

3）当整流盘有三只熔断器熔断时，立即减负荷，汇报调度，申请尽快停机处理。

另外熔断器在线监控单元使用的是非接触式电子系统可持续地监测旋转整流盘上的熔断器。可以检测每个支路上至多3个熔断器的故障。

九、励磁控制系统

（1）、励磁控制系统设备是ABB公司生产的Unitrol5000系列。

本装置使用的型号为：A5T-O/C7P3-A250。励磁调节器采用双通道数字式AVR。每个通道完全独立，并独立运行实现所有的控制功能；两个自动控制通道（A、B通道）之间相互通讯，相互热跟踪。

AVR具有微调节和提高发电机暂态稳定的特性。具有双自动和双手动通道，各通道之间相互独立，可随时停用任一通道进行检修。各备用通道可相互跟踪，保证无扰动切换。AVR与DCS接口实现控制室内对AVR的远方操作。

（2）、励磁系统运行方式：

1、发电机励磁系统自动电压调节器配置了双通道且每个通道有“自动”“手动”调节方式。

2、正常运行方式：任一通道“自动”方式运行，“手动”方式跟踪备用；另一通道“自动”“手动”跟踪正常。

3、非正常运行方式

（A）任一通道“自动”方式运行，“手动”方式不备用。

（B）任一通道“自动”方式运行，备用通道“自动”、“手动”跟踪退出。

（C）“手动”方式运行，无备用通道。

十、励磁系统运行操作

（1）、励磁系统正常情况下由控制室远控操作。

直接安装在励磁系统前面板上的就地控制屏（简称ECT）仅在调试、试验或紧急控制时使用。

（2）、进行励磁系统就地功能的控制。

在操作之前解锁按钮必须变为绿色，按一下解锁按钮（release）使其颜色变为绿色。在机组正常运行期间，励磁系统都由远方进行控制，只有控制方式切换到就地以后才能在ECT上进行操作。

（3）、励磁系统投入/退出：

（A）励磁系统投入命令EXCITATIONON用于发电机励磁系统投入。励磁系统向发电机转子提供励磁电流，发电机电压迅速升压到额定值。

（B）只要跳闸命令在作用，励磁投入命令就被闭锁。当励磁系统接通命令发出时，在断开位置的灭磁开关将自动闭合。灭磁开关闭合以后励磁投入，励磁电流流通。

（C）励磁退出命令EXCITATIONOFF用于立即切断发电机励磁。励磁系统整流桥切换到逆变运行，励磁退出命令同时跳灭磁开关。励磁退出操作条件是发电机出口开关断开（发电机空载运行）。

（4）、电力系统稳定器PSS：

PSS投入条件：

（A）发电机励磁系统试验良好。

（B）励磁调节器工作通道自动调节正常，备用通道跟踪正常。

（5）、励磁机检查内容主要有哪些？

（1）励磁机冷却器正常，励磁机冷热风温度正常。

（2）励磁机旋转整流器正常，整流器熔断器正常。

（3）励磁机接地检测系统是否连续运行，接地碳刷是否需要更换，接地故障是否报警。

（4）励磁机干燥器正常处于备用状态，盘车及停机时应运行良好。

（5）励磁机冷却器是否漏水。

（6）、发电机转子励磁回路接地处理：

1）检查接地检测装置工作是否正常，进一步核对绝缘检测装置的绝缘数值，并加强监视。

2）对励磁系统进行全面检查，有无明显接地，如接地的同时发电机发生失磁或失步或发生振动，应立即解列停机。

3）配合检修人员确认接地点在转子内部或外部；如为转子外部接地，由检修人员设法消除。

4）如为转子内部接地，汇报值长，申请尽快停机处理。

5）如转子接地保护动作跳闸，按事故跳闸处理。

6）当转子一点接地未处理好，又发生两点接地时，立即将发电机解列灭磁。

（7）、励磁调节器故障处理：

1）检查AVR自动切至另一通道运行或切至手动方式运行，否则加强监视，联系检修处理。

2）就地检查AVR装置电源是否消失，有哪些报警指示。

3）确认调节器的报警原因，联系检修处理。

4）如AVR故障不能消除，汇报值长，请示解列停机处理。

5）故障消除后恢复正常运行方式。