1.水轮发电机励磁的组成部分及辅助设备

水轮发电机自动调节励磁部件有机端电压互感器.机端电流互感器.励磁变压器；励磁装置需要提供以下电流，工厂使用AC380v.厂用DC220v控制电源.厂用DC220v关闭电源；需提供以下空接点，自动启动.自动停机.并网(一常开，一常闭)增减；需要提供以下模拟信号，发电机端电压为100V，发电机端电流5A，母线电压100V，励磁装置输出以下继电器接点信号；励磁变流、失磁、励磁装置异常等。

励磁控制.保护和信号电路由灭磁开关、助磁电路、.风机.灭磁开关偷跳.励磁变过流.调节器故障.发电机工况异常.功率变送器等组成。同步发电机内部故障除必须解列外，还必须尽快减弱转子磁场，确保转子尽可能缩短灭磁时间，是灭磁装置的主要功能。根据额定励磁电压的大小，可分为线性电阻灭磁和非线性电阻灭磁。

图1励磁自动控制系统构成框图

提供同步发电机励磁电流的电源及其辅助设备称为励磁系统。同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器组成，如图1所示。励磁功率单元向同步发电机转子提供励磁电流，励磁调节器根据输入信号和给定的调节标准控制励磁功率单元的输出。

励磁系统向同步发电机的励磁绕组供电，建立转子磁场，根据发电机运行情况自动调整励磁电流，维持端部和系统的电压水平，确定并联机组之间的无功功率分布。

励磁系统的自动励磁调节器对提高电力系统并联机组的稳定性有很大的作用。特别是现代电力系统的发展将导致机组稳定极限下降的趋势。这一趋势的原因是：

(1)降低大容量发电机惯性时间常数，增加同步电抗标么值。

(2)远距离传输大功率。

这一趋势迫使人们更加依赖快速、大容量的励磁系统来提高系统运行的稳定性，从而促进励磁技术的发展。

2励磁系统的基本要求

2.1对励磁调节器的要求。励磁调节器的主要任务是检测和整合系统运行状态的信息，以产生相应的控制信号，并在放大后控制励磁功率单元以获得所需的励磁电流。因此，要求如下：当系统正常运行时，励磁调节器能够反映发电机电压，保持发电机电压在给定水平，合理分配机组之间的无功功率，便于实现无功功率的转移。对于远程输电的发电机组，为了在人工稳定区运行，励磁调节器没有故障区。它能快速响应系统故障，具有强制励磁控制功能，提高暂态稳定性，改善系统运行条件。它具有较小的时间常数，可以快速响应输入信号的变化。

结构简单可靠，操作维护方便，逐步实现系列化.标准化。

2.2.励磁功率单元的要求。励磁功率单元的任务是在励磁调节器的控制下，快速向发电机提供适当的励磁电流。因此，要求如下：

（1）励磁功率单元应具有足够的容量，以满足发电机各种运行条件的要求。

励磁顶值电压和电压上升速度足以改善电力系统的运行条件和系统的暂态稳定性。励磁顶值电压Ufm是指励磁功率单元在强制励磁时可能提供的最高输出电压值。励磁顶值电压。Ufm励磁电压在额定工况下Ufe比例称为强励倍数，其值涉及制造和成本等因素，一般为1.5-2.0。

（2）励磁电压的上升速度是衡量励磁功率单元动态行为的指标，与试验条件和定义有关。通常，在临时稳定过程中，发电机功率角的最大值约为0.4—0.7s，所以励磁电压一般在初始00.5s作为励磁系统的重要性能指标之一，内指标之一。

（3）励磁功率单元本质上是一种可控的直流电源，应具有一定的独立性和可靠性，不受与发电机相关的电网故障的影响。

3.常见磁系统典型结构

3.1.无励磁机的静态可控硅励磁系统，即水电厂发电机通常采用励磁系统的形式。这种励磁方式的励磁电源，一种是机端整流变压器供电，另一种是发电机厂母线引出的整流变压器供电。工厂用电的优点是工厂用电配备备备用电源，供电可靠，不需要启动设备，缺点是容易受到工厂用电的干扰和故障的影响。由机端整流变压器供电的励磁系统受外部网络干扰和故障影响较小，但需要专用启动装置。这两种方法在运行中都是自励的，大部分都是实际使用的。

整流变压器的容量取决于励磁电流.最高励磁电压.整流器的连接和励磁电路的电压降低。当激励倍数为1.6和三相桥连接时，变压器的计算容量几乎是额定励磁功率的两倍。变压器变比的选择应使变压器的二次电压值满足给定的激励倍数。一般来说，大容量机组还需要根据发电机变压器组高压母线短路时必要的激励倍数来考虑其容量。这样，额定电压下可用的激励倍数或顶值电压高于给定的激励倍数。因此，调节器中还需要设置激励限制装置。在任何情况下都不超过允许的顶值，以保护励磁电路和可控硅过载。

3.2整流变压器的两个绕组之间设置了静电屏蔽板。这种励磁系统适用于大容量发电机。电力系统短路时系统的稳定性降低并不像预期的那么严重。国内外计算研究表明，即使机组母线附近发生短路，机组的运行性能也没有比其励磁交流励磁机更恶化。直接通过可控硅桥供应发电机的励磁系统是一个快速励磁系统。整流变压器作为励磁电源简单可靠，容量不受限制，设备成本低，缩短机组长度，整流变压器和励磁调节器安装位置不受限制，无需定期监控和维护，广泛应用于大容量机组。由于水轮发电机转速低.交流励磁机芯尺寸大，制造安装不方便，因此适用于大型水轮发电机。

4.水轮机励磁系统常见故障分析

4.激励时间不能升高电压。原因分析：对于自并励系统，激励时不能升高电压的主要原因有：1）发电机剩磁过低；2）初始激励电源容量不足；3）启动电路不能正确运行；4）初始激励电源的极性与可控硅整流桥输出电压的极性相反；5）可控硅触发电路故障；6）可控硅损坏或快速熔断。

处理对策:对于第一个原因，应投入初励电路，检查起励电路的正确性。如果是第二个原因，应增加初励电源容量或减少初励电路中串联的限流电阻。如果是后两个原因，应更换损坏部分。

4.2自动调节时电压波动较大。在自动电压调节模式下，如果电压波动过大或不稳定，电压调节器的放大倍数一般较高。此时，可以通过降低电压调节器的放大倍数来解决。

4.3.手动调节时励磁电流波动较大。在手动电流调节模式下，如果发电机电压或励磁电流波动过大或不稳定，电流调节器的放大倍数一般较高。此时，可以通过降低电流调节器的放大倍数来解决

4.4.调整模式或控制通道切换时波动较大。如果调整模式之间的切换波动较大，则调整模式之间的相互跟踪不良，应通过调整模式之间的跟踪系数等措施来解决。如果双通道切换波动较大，则控制通道之间的跟踪不良，应根据制造商的产品说明书进行调整。

5结束语

窗体顶端

根据目前水电站励磁系统的运行和维护情况，虽然大型水电机组励磁系统的可靠性较高，但系统的运行维护，采取适当措施进行维护，提高设备的可靠性。护送水电站的正常运行。